楊貴森

(四川啟明星鋁業(yè)有限責(zé)任公司, 四川 眉山 620041)

國(guó)內(nèi)電解鋁在氧化鋁輸送這一領(lǐng)域，多使用超濃相輸送，其中斗式提升機(jī)使物料得到高勢(shì)能后，才能運(yùn)用超濃相輸送技術(shù)將物料轉(zhuǎn)送至料倉(cāng)達(dá)到物料輸送的目的。在傳統(tǒng)的斗式提升機(jī)使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)不同問(wèn)題的故障，提升機(jī)的故障率較高，物料輸送效率降低，常規(guī)情況下，提升機(jī)的提升效率基本上控制在設(shè)備額定的80%，即如果提升機(jī)出廠時(shí)的輸送量為100 t/h,則在實(shí)際使用過(guò)程中的輸送量一般會(huì)在80 t/h，基本上都會(huì)低于額定量運(yùn)行，這樣才能保障設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，不然提升機(jī)就有可能超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的可能，導(dǎo)致設(shè)備故障或者損壞設(shè)備。

1 傳統(tǒng)斗式提升機(jī)的保護(hù)設(shè)計(jì)

提升機(jī)生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)斗式提升機(jī)時(shí)，基本只考慮設(shè)計(jì)了斗式提升機(jī)的上下偏移報(bào)警、轉(zhuǎn)速報(bào)警、底部高料位報(bào)警等，報(bào)警控制不全面。報(bào)警發(fā)出后，依靠人來(lái)響應(yīng)操作會(huì)不及時(shí)，易造成設(shè)備故障的擴(kuò)大化甚至損壞設(shè)備。同時(shí)這些報(bào)警沒(méi)有和系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)設(shè)備參數(shù)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，適應(yīng)性差。

2 傳統(tǒng)斗式提升機(jī)的控制方式

提升機(jī)在過(guò)載或故障停機(jī)后，沒(méi)有有效的綜合聯(lián)鎖控制來(lái)保護(hù)斗式提升機(jī)，同時(shí)也沒(méi)有及時(shí)阻斷進(jìn)料口向提升機(jī)注入氧化鋁，氧化鋁會(huì)不斷進(jìn)入提升機(jī)內(nèi)部，直至物料堆積到提升機(jī)進(jìn)料口為止，將提升機(jī)底部轉(zhuǎn)輪及料斗淹沒(méi)。造成電機(jī)堵轉(zhuǎn)過(guò)電流而跳閘停機(jī)，電機(jī)損傷較大。且每次清理積料難度大，設(shè)備的維護(hù)難度大，時(shí)間較長(zhǎng)，影響生產(chǎn)。

3 氧化鋁輸送流程簡(jiǎn)要介紹

電解鋁廠氧化鋁倉(cāng)庫(kù)的氧化鋁，經(jīng)行車吊運(yùn)到劃包平臺(tái)(1.55 t/袋)，人工劃包，將氧化鋁卸入料斗，經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾進(jìn)入超濃相溜槽，進(jìn)入流量調(diào)節(jié)箱(含除渣功能)，進(jìn)入提升機(jī)入口，提升高度到36 m經(jīng)出料口進(jìn)入斜槽，進(jìn)入溜槽，進(jìn)入中轉(zhuǎn)料倉(cāng)(容積25 m3),再?gòu)闹修D(zhuǎn)倉(cāng)底部出口進(jìn)入后段超濃相溜槽直到電解廠房料倉(cāng)。氧化鋁輸送流程簡(jiǎn)要如下：

氧化鋁噸包袋—行車—?jiǎng)澃ぁ隙贰^(guò)濾網(wǎng)—溜槽(末端溜槽含氣動(dòng)蝶閥)—流量調(diào)節(jié)箱(含除渣功能)—提升機(jī)入料口—提升機(jī)提升—提升機(jī)出料口—斜槽—溜槽—中轉(zhuǎn)倉(cāng)—后續(xù)溜槽—電解料倉(cāng)，示意圖如圖1所示。

圖1 氧化鋁輸送流程圖

4 常規(guī)的物料輸送系統(tǒng)的缺點(diǎn)

(1)常規(guī)的控制方式?jīng)]有流量調(diào)節(jié)箱，沒(méi)有氣動(dòng)蝶閥，沒(méi)有聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，物料輸送時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)行成本高，故障率高。

(2)常規(guī)的物料輸送系統(tǒng)中，提升機(jī)設(shè)計(jì)為一用一備，進(jìn)行4班3運(yùn)行，提升機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷一般控制在設(shè)計(jì)的50%～80%，以此降低提升機(jī)的故障率。但是，一旦提升機(jī)進(jìn)料口物料進(jìn)入不均(進(jìn)入過(guò)多)，也會(huì)造成提升機(jī)過(guò)負(fù)荷并停機(jī)。

(3)提升機(jī)出口物料進(jìn)入溜槽再進(jìn)入中轉(zhuǎn)倉(cāng)后，有時(shí)中轉(zhuǎn)倉(cāng)出料口出料不及時(shí)，或者出料溜槽堵塞等，影響物料排出的速度，中轉(zhuǎn)倉(cāng)內(nèi)物料會(huì)不斷上升，直至料倉(cāng)滿，提升機(jī)提上的物料進(jìn)入不了中轉(zhuǎn)倉(cāng)，導(dǎo)致物料返回到提升機(jī)底部，提升機(jī)機(jī)體內(nèi)部物料不斷積聚，提升機(jī)負(fù)荷增加，最終過(guò)負(fù)荷而停機(jī)。這樣的停機(jī)對(duì)設(shè)備損壞極大：皮帶、料斗、軸承、電機(jī)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等都會(huì)受到損害。

(4)失去綜合保護(hù)的提升機(jī)在使用過(guò)程中故障率高，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，物料輸送量降低，維護(hù)難度大，維護(hù)成本高(消耗備件較多，維護(hù)人手增加、維護(hù)時(shí)間長(zhǎng))，影響整個(gè)生產(chǎn)的正常開展，同時(shí)設(shè)備壽命大大降低，物料輸送跟不上下游生產(chǎn)所需物料要求，且每一次故障處理，要排除大量堆積在提升機(jī)底部的氧化鋁，工作量大且花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

5 氧化鋁輸送系統(tǒng)的優(yōu)化

在該氧化鋁輸送系統(tǒng)中，提升機(jī)是核心環(huán)節(jié)，是最關(guān)鍵的設(shè)備，也是故障最多的設(shè)備，提升機(jī)的提升效率和穩(wěn)定性就決定了該輸送系統(tǒng)的輸送能力。為了最大限度的增加提升機(jī)的提升量，同時(shí)又保護(hù)提升機(jī)，盡可能降低提升機(jī)的故障，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，在該套輸送設(shè)備中，保持常規(guī)提升機(jī)的控制模式下，新增加設(shè)計(jì)以下內(nèi)容：

(1)下料料斗安裝5×5過(guò)濾網(wǎng)，進(jìn)行粗過(guò)濾，降低氧化鋁物料中的大顆粒物料，有利于后續(xù)物料輸送的順暢。

(2)在斗式提升機(jī)的進(jìn)料溜槽安裝氣動(dòng)蝶閥(進(jìn)料口前的一節(jié)溜槽)，控制溜槽供風(fēng)來(lái)控制向提升機(jī)送料，氣動(dòng)蝶閥采用電磁閥控制的氣動(dòng)蝶閥。

(3)斗式提升機(jī)的頂部出料進(jìn)入中轉(zhuǎn)倉(cāng)，中轉(zhuǎn)倉(cāng)安裝有料位計(jì)和料位開關(guān)，料位計(jì)有數(shù)字顯示表，實(shí)時(shí)顯示料位高度，可聯(lián)合設(shè)置該料位的報(bào)警輸出，料位開關(guān)有上限和下限報(bào)警輸出。

(4)斗式提升機(jī)的運(yùn)行電流加裝帶報(bào)警輸出的電流表，時(shí)時(shí)監(jiān)控提升機(jī)電機(jī)運(yùn)行情況，電流表設(shè)置上限和下限報(bào)警輸出，及時(shí)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

(5)斗式提升機(jī)的上下四個(gè)偏移報(bào)警、底部高料位報(bào)警，斗式提升機(jī)轉(zhuǎn)速報(bào)警，在劃包平臺(tái)處安裝有報(bào)警箱，每個(gè)報(bào)警均有相對(duì)的報(bào)警燈。有一個(gè)匯總的聲光報(bào)警器，出現(xiàn)任何一個(gè)故障報(bào)警均會(huì)觸發(fā)聲光報(bào)警器。

(6)將上述的各類報(bào)警，匯總控制進(jìn)料溜槽氣動(dòng)蝶閥。

(7)在提升機(jī)入料口前段安裝流量調(diào)節(jié)箱，調(diào)節(jié)提升機(jī)的進(jìn)料量。

(8)除塵器收塵管在提升機(jī)頂部1分為2分別接提升機(jī)及中轉(zhuǎn)倉(cāng)且收塵支管道上安裝手動(dòng)蝶閥，便于風(fēng)量調(diào)節(jié)，保證提升機(jī)的物料完全進(jìn)入中轉(zhuǎn)倉(cāng)，避免因負(fù)壓將氧化鋁倒吸回提升機(jī)內(nèi)部，降低提升機(jī)提升效率。

6 新功能描述

(1)過(guò)濾網(wǎng)由10×10改為5×5，提高過(guò)濾效果，進(jìn)入流程的大顆粒物料較少，氧化鋁輸送較為順暢。

(2)斗式提升機(jī)帶料運(yùn)行過(guò)程中，頂部出料口連接的中轉(zhuǎn)倉(cāng)，如果中轉(zhuǎn)倉(cāng)出現(xiàn)高料位(中轉(zhuǎn)倉(cāng)總高2 m，高料位設(shè)置為1.4 m，并輸出報(bào)警)，則關(guān)閉斗式提升機(jī)的進(jìn)料溜槽的供風(fēng)閥(氣動(dòng)蝶閥)，讓斗式提升機(jī)不再進(jìn)料，同時(shí)觸發(fā)劃包平臺(tái)上的聲光報(bào)警器，以此來(lái)防止中轉(zhuǎn)倉(cāng)裝滿后斗式提升機(jī)堵料。

(3)斗式提升機(jī)帶料運(yùn)行過(guò)程中如遇過(guò)載，電機(jī)與減速機(jī)聯(lián)軸器為液力耦合器，液力耦合器的易熔塞會(huì)融化將液力耦合器內(nèi)的油全部噴出，或聯(lián)軸銷子斷裂，此時(shí)電機(jī)空轉(zhuǎn)，提升機(jī)內(nèi)料斗停轉(zhuǎn)。提升機(jī)的運(yùn)行電流低于24 A(帶報(bào)警輸出的電流表下限報(bào)警設(shè)置為24 A)，帶有報(bào)警輸出的電流表輸出信號(hào)，則自動(dòng)關(guān)閉斗式提升機(jī)的進(jìn)料溜槽的供風(fēng)閥(氣動(dòng)蝶閥)，同時(shí)觸發(fā)劃包平臺(tái)上的聲光報(bào)警器，避免斗式提升機(jī)里堵料過(guò)多。

(4)斗式提升機(jī)帶料運(yùn)行過(guò)程中負(fù)荷過(guò)大，運(yùn)行電流超過(guò)45 A(帶報(bào)警輸出的電流表上限報(bào)警設(shè)置為45 A)，帶有報(bào)警輸出的電流表輸出信號(hào)，則自動(dòng)關(guān)閉提升機(jī)的進(jìn)料溜槽的供風(fēng)閥(氣動(dòng)蝶閥)，同時(shí)觸發(fā)劃包平臺(tái)上的聲光報(bào)警，防止斗式提升機(jī)過(guò)載。

(5)斗式提升機(jī)帶料運(yùn)行過(guò)程中，上下四個(gè)偏移報(bào)警、底部高料位報(bào)警、提升機(jī)轉(zhuǎn)速報(bào)警，其中任何一個(gè)報(bào)警的話，均會(huì)自動(dòng)關(guān)閉提升機(jī)的進(jìn)料溜槽的供風(fēng)閥(氣動(dòng)蝶閥)，同時(shí)觸發(fā)劃包平臺(tái)上的對(duì)應(yīng)報(bào)警燈和聲光報(bào)警器。

(6)斗式提升機(jī)的上下四個(gè)偏移報(bào)警、底部高料位報(bào)警、斗式提升機(jī)轉(zhuǎn)速報(bào)警、電流報(bào)警、料位報(bào)警，其中出現(xiàn)任何一個(gè)報(bào)警，斗式提升機(jī)的進(jìn)料溜槽的供風(fēng)閥(氣動(dòng)蝶閥)將一直處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)運(yùn)行人員需及時(shí)聯(lián)系檢修人員，查找原因并處理故障后，才能手動(dòng)打開斗式提升機(jī)進(jìn)料溜槽的供風(fēng)閥(氣動(dòng)蝶閥)，斗式提升機(jī)進(jìn)行正常轉(zhuǎn)料。

(7)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試提升機(jī)的實(shí)際提升能力，根據(jù)電流大少，設(shè)定流量調(diào)節(jié)箱的閥門開度，控制好均勻給料。

圖2 氧化鋁輸送流程電氣控制圖

(8)除塵器收塵管在提升機(jī)頂部1分為2，分別接提升機(jī)及中轉(zhuǎn)倉(cāng)且收塵支管道上安裝手動(dòng)蝶閥，便于風(fēng)量調(diào)節(jié)，保證提升機(jī)的物料完全進(jìn)入中轉(zhuǎn)倉(cāng)，避免因負(fù)壓將氧化鋁倒吸回提升機(jī)內(nèi)部，降低提升機(jī)提升效率。該兩個(gè)手動(dòng)蝶閥開度要求：①滿足提升機(jī)料斗里面的物料能全部倒入斜槽，完全流入中轉(zhuǎn)倉(cāng)內(nèi)；②中轉(zhuǎn)倉(cāng)內(nèi)負(fù)壓不能過(guò)高，連接該管道的手動(dòng)蝶閥開度既要滿足物料全部進(jìn)入中轉(zhuǎn)倉(cāng)，又要滿足倉(cāng)內(nèi)物料能夠順利從倉(cāng)底出料管流出進(jìn)入后續(xù)段溜槽，不能在此節(jié)點(diǎn)處現(xiàn)成氣阻而影響倉(cāng)內(nèi)物料流出。

7 氧化鋁輸送流程電氣控制

氧化鋁輸送過(guò)程中，存在許多不確定因素,如氧化鋁人工劃包存在劃包的速度或塊或慢，這樣進(jìn)入料斗中的氧化鋁量在各個(gè)時(shí)段是不同的，一會(huì)大，一會(huì)小，還有不同廠家的氧化鋁品質(zhì)不一樣，溜槽輸送氧化鋁的速度也不一樣，這些因素就導(dǎo)致進(jìn)入斗式提升機(jī)中的氧化鋁量不均勻(進(jìn)料量或大或小)，因此，常規(guī)提升機(jī)一般都運(yùn)行在較低的負(fù)荷狀態(tài)下，以保住氧化鋁量增多的情況下，有富裕的負(fù)荷提升增加的物料，否則設(shè)備都會(huì)因過(guò)負(fù)荷而出現(xiàn)設(shè)備故障。結(jié)果是提升機(jī)提升能力大大降低，降低輸送系統(tǒng)效率，不經(jīng)濟(jì)，且也排除不了因物料過(guò)于增多而造成設(shè)備故障的可能。本控制系統(tǒng)就是解決上述因素而設(shè)計(jì)，做到提升機(jī)最大提升能力，長(zhǎng)期滿載運(yùn)行，降低故障，保護(hù)設(shè)備，如圖2所示。

(1)將提升機(jī)的8個(gè)位置感應(yīng)開關(guān)信號(hào)并節(jié)入控制系統(tǒng)(圖2中KS1、KS2、KS3、KS4、KS5、KS6、KS7、KS8)，當(dāng)這8個(gè)信號(hào)中任意一個(gè)信號(hào)出現(xiàn)，則515 A帶電，繼電器SGBJ動(dòng)作，聲光報(bào)警器動(dòng)作報(bào)警。同時(shí)信號(hào)發(fā)送到KD1繼電器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)蝶閥動(dòng)作關(guān)閉氣源，停止溜槽走料，提升機(jī)不進(jìn)料，提升機(jī)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；

(2)中轉(zhuǎn)倉(cāng)料位到達(dá)高料位時(shí)(即在料倉(cāng)進(jìn)料多，出料少或者不出料)，料位開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)出信號(hào)，KD1繼電器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)蝶閥動(dòng)作關(guān)閉氣源，停止溜槽走料，提升機(jī)不進(jìn)料，料倉(cāng)不在進(jìn)料。同時(shí)，將信號(hào)傳送到聲光報(bào)警器動(dòng)作報(bào)警。

(3)當(dāng)提升機(jī)電機(jī)運(yùn)行電流高于設(shè)定的高電流值時(shí)(或者低于低電流設(shè)定值時(shí))，監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行的電流表發(fā)出信號(hào)，KD1繼電器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)蝶閥動(dòng)作關(guān)閉氣源，停止溜槽走料，提升機(jī)不進(jìn)料，提升機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，將信號(hào)傳送到聲光報(bào)警器動(dòng)作報(bào)警。

經(jīng)過(guò)以上三方面的控制，將提升機(jī)在提升物料的過(guò)程中所可能出現(xiàn)的不利因素都涵蓋其中，就可以很大程度增加提升機(jī)的提升量，同時(shí)保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

8 運(yùn)行效果

(1)經(jīng)過(guò)這樣設(shè)計(jì)后，提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中得到很好的保護(hù)，不會(huì)因?yàn)槟骋粋€(gè)故障造成對(duì)提升機(jī)的破壞，提高了供料系統(tǒng)的穩(wěn)定性。斗式提升機(jī)在此連鎖控制保護(hù)下，也提高了提升機(jī)的輸送物料能力，提升機(jī)出廠設(shè)計(jì)為80 t/h，經(jīng)各方面改進(jìn)，現(xiàn)提升能力達(dá)110 t/h，大大提高了系統(tǒng)的氧化鋁輸送能力。改造后較設(shè)計(jì)提高37.5%，原先需要2個(gè)班完成的生產(chǎn)任務(wù)，現(xiàn)只需要1個(gè)白班就能完成。較大的節(jié)約了運(yùn)行成本。

(2)同時(shí)，在任何故障狀態(tài)下，提升機(jī)進(jìn)料溜槽停止進(jìn)料，沒(méi)有多余的氧化鋁粉料進(jìn)入提升機(jī)底部，在處理起故障來(lái)省時(shí)省力，只要故障一排除，即可再次啟動(dòng)提升機(jī)提升轉(zhuǎn)運(yùn)物料。否則一般故障一次，進(jìn)入提升機(jī)底部的物料大約1噸多，全靠人力將物料清理出提升機(jī)，物料放置在提升機(jī)地坑內(nèi)，再一袋一袋手工裝袋，再將裝好袋的物料扛出地坑，搬運(yùn)到上個(gè)流程中的下料料斗中，返回工藝流程繼續(xù)使用。這樣的處理過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，每出現(xiàn)一次故障，需要4～5人至少4～5小時(shí)才能恢復(fù)生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)影響很大?，F(xiàn)在處理幾乎就是幾分鐘到十幾分鐘，1人處理就可以完成。

(3)經(jīng)過(guò)上述設(shè)計(jì)施工運(yùn)行兩年多，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，原計(jì)劃設(shè)計(jì)兩套提升機(jī)，因目前設(shè)備運(yùn)行較為可靠，故障極低，另一臺(tái)提升機(jī)暫時(shí)未增加，減少了設(shè)備的投入費(fèi)用。

9 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要闡述了電解鋁廠氧化鋁超濃相輸送系統(tǒng)中提高氧化鋁輸送效率及保持輸送設(shè)備的穩(wěn)定性。該新增設(shè)計(jì)部分在生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中效果較好。在氧化鋁輸送過(guò)程中，為企業(yè)產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。氧化鋁輸送效率是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、持續(xù)改進(jìn)的工作，在未來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐中，也許還有更優(yōu)化的工藝及設(shè)備。