周慶華

（國家電投集團(tuán)寧夏能源鋁業(yè)有限公司，寧夏 銀川 750000）

電解鋁生產(chǎn)過程中要做好監(jiān)控作業(yè)，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，要開發(fā)電解鋁生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)，并且要對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用，更好的進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)。

1 電解鋁生產(chǎn)全過程中各項(xiàng)危險(xiǎn)

1.1 主要危險(xiǎn)因素

電解鋁生產(chǎn)過程中可能會(huì)發(fā)生各種危險(xiǎn)，常見的危險(xiǎn)火災(zāi)與爆炸、起重傷害、高處墜落、機(jī)械傷害、觸電、車輛傷害、物體打擊、坍塌等各項(xiàng)危害，每一項(xiàng)危害的發(fā)生都會(huì)對(duì)電解鋁生產(chǎn)造成不良影響，甚至?xí)l(fā)生安全事故，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，為了減少事故的發(fā)生，要做好監(jiān)控作業(yè)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要及時(shí)采取措施對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理。

1.2 有害因素

（1）粉塵危害。若除塵設(shè)施未正常運(yùn)行，生產(chǎn)中采用粉塵設(shè)備的密封較差，發(fā)生突發(fā)事故后，粉塵大量泄露，這將會(huì)導(dǎo)致粉塵大量泄露，以及在長期在超粉塵環(huán)境下作業(yè)，作業(yè)人員在這種環(huán)境下作業(yè)，這會(huì)對(duì)作業(yè)人員的身體監(jiān)控造成危害。

（2）毒物危害。電解鋁生產(chǎn)期間會(huì)產(chǎn)生大有毒氣體，這些氣體會(huì)對(duì)生產(chǎn)人員的呼吸道、眼睛造成傷害。電解鋁生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量氟化物，產(chǎn)生的氟化物會(huì)以塵霧或氣態(tài)狀態(tài)形式存在，若生產(chǎn)中采用設(shè)備密封性較差，這會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕，導(dǎo)致設(shè)備性能遭受破壞，會(huì)引發(fā)各種事故，同時(shí)，毒害物質(zhì)發(fā)生泄露，這會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，若防護(hù)不及時(shí)，或防護(hù)不當(dāng)，容易引起窒息和中毒事故。

（3）噪聲危害。電解鋁生產(chǎn)中采用的設(shè)備有除塵器、離心風(fēng)擊、變壓器、空壓器等。作業(yè)人員要聽覺感官在這種噪音只能持續(xù)一段時(shí)間，若作業(yè)人員長期都在噪音下作業(yè)，這會(huì)導(dǎo)致作業(yè)人員聽力受損，這會(huì)導(dǎo)致人聽覺出現(xiàn)疲勞。因此，在電解鋁生產(chǎn)全期間，要對(duì)生產(chǎn)期間產(chǎn)生的噪音進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)噪音較大，并且該噪音持續(xù)一段時(shí)間，要針對(duì)噪音發(fā)生警報(bào)，找到引起故障原因，對(duì)故障進(jìn)行解決，降低噪音帶來的危害。

2 監(jiān)控電解鋁生產(chǎn)全過程的系統(tǒng)構(gòu)成

監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)控對(duì)象作為基礎(chǔ)，設(shè)備管理作為保障，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)流程進(jìn)行優(yōu)化作為目標(biāo)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要堅(jiān)持“分級(jí)控制、集中監(jiān)控”理念，具體設(shè)計(jì)要依據(jù)實(shí)際情況開展，進(jìn)而使最終設(shè)計(jì)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中在實(shí)用性、安全性、可靠性等各方面都滿足應(yīng)用[1]。系統(tǒng)一共分為以下幾層。

2.1 設(shè)備層

監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)備層主要包括的內(nèi)容有：變電整流、空壓站、視頻監(jiān)控等各項(xiàng)設(shè)備，通過對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備層的合理應(yīng)用，能夠完成對(duì)電解鋁全生產(chǎn)過程中采用的各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以及作業(yè)環(huán)境、生產(chǎn)過程各項(xiàng)內(nèi)容的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，完成相應(yīng)控制，進(jìn)而為電解系列監(jiān)控系統(tǒng)提供生產(chǎn)實(shí)時(shí)過程產(chǎn)生的各項(xiàng)信息的合理控制。

2.2 監(jiān)控層

構(gòu)建一個(gè)功能良好的一體化監(jiān)控平臺(tái)，將系統(tǒng)與設(shè)備層子系統(tǒng)進(jìn)行連接，完成對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容的收集，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)信息的共享，完成對(duì)電解、整流等各項(xiàng)內(nèi)容的全面集成監(jiān)控，完成對(duì)電解鋁生產(chǎn)全過程中過程中的事故預(yù)警和故障合理處理的科學(xué)指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，完成相應(yīng)維護(hù)作業(yè)[2]。為了避免系統(tǒng)中各項(xiàng)傳輸中各項(xiàng)數(shù)據(jù)遭受到外界因素干擾，系統(tǒng)中的設(shè)備層子系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)獨(dú)立的組網(wǎng)，設(shè)備層子系統(tǒng)要與其他子系統(tǒng)相隔離，監(jiān)控層的分布式結(jié)構(gòu)采取開放式、雙機(jī)雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而確保整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，盡量減少各種事故的發(fā)生，確保生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行。

3 電解鋁生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能

3.1 生產(chǎn)自動(dòng)化與控制

依據(jù)電解鋁生產(chǎn)全過程設(shè)計(jì)出一個(gè)滿足要求的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)生產(chǎn)網(wǎng)和信息網(wǎng)進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，確保生產(chǎn)穩(wěn)定與高效，在采用的網(wǎng)絡(luò)的可靠、安全基礎(chǔ)上，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)電解鋁生產(chǎn)全過程采用的各項(xiàng)裝備的監(jiān)控，在對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行全面分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建信息關(guān)聯(lián)與共享，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電解鋁生產(chǎn)全過程的全面控制，完成對(duì)生產(chǎn)作業(yè)中各項(xiàng)信息的監(jiān)測(cè)、展示、分析，更好完成相應(yīng)的生產(chǎn)作業(yè)。

建設(shè)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)過程中自動(dòng)化與控制系統(tǒng)，具體建設(shè)作業(yè)開展要圍繞電解和整流兩個(gè)核心進(jìn)行，最終建設(shè)出范圍覆蓋電解系列變電整理及操控系統(tǒng)以及各生產(chǎn)子系統(tǒng)。

3.2 在線監(jiān)測(cè)設(shè)備和壽命管理

進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)在電解鋁中進(jìn)行，在電解鋁中會(huì)應(yīng)用到大量設(shè)備，其中最為重要的設(shè)備有整流變、蓄電池、GIS 開關(guān)站等各項(xiàng)設(shè)備，這些設(shè)備的性能都會(huì)對(duì)的電解鋁生產(chǎn)造成一定影響，因此，為了確保生產(chǎn)作業(yè)順利進(jìn)行，要加強(qiáng)對(duì)各種重要設(shè)備的管理，而且，要將這一內(nèi)容合理的納入到的壽命管理和在線設(shè)備監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)。電解鋁生產(chǎn)全過程中采用的各項(xiàng)設(shè)備在具體與形式如果出現(xiàn)突發(fā)性事故，或者非正常停運(yùn)，這會(huì)引發(fā)事故，這不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且可能會(huì)造成人員傷亡，造成的影響較大。在電解鋁生產(chǎn)全過程中，通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方式對(duì)鋁廠中采用的各項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這可以避免原有采用的預(yù)防性維修體系在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的局限性，系統(tǒng)構(gòu)建一套完善的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、智能蓄電池在運(yùn)用時(shí)的合理維護(hù)，通過對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠完成對(duì)各項(xiàng)相關(guān)信息內(nèi)容的各項(xiàng)采集、統(tǒng)計(jì)、分析，進(jìn)而完成對(duì)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，對(duì)采用的設(shè)備壽命進(jìn)行合理管理，確保設(shè)備穩(wěn)定、安全運(yùn)行，減少各種事的發(fā)生。

3.3 電解鋁生產(chǎn)全過程安全保障體系

電解鋁生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)一方面要能夠完成對(duì)生產(chǎn)期間應(yīng)用的各項(xiàng)設(shè)備監(jiān)視、管理、控制，另一方面還要將生產(chǎn)運(yùn)行期間的具體設(shè)備作為對(duì)象，最終提供出一套全面可靠的安全保障措施。

3.3.1 自動(dòng)防護(hù)體系

電解鋁生產(chǎn)是一項(xiàng)復(fù)雜過程，實(shí)際生產(chǎn)期間會(huì)涉及到許多內(nèi)容，而且關(guān)系到不同專業(yè)方向，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，將不同專業(yè)統(tǒng)合在統(tǒng)一平臺(tái)。構(gòu)建自動(dòng)化防護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠通過對(duì)自動(dòng)防護(hù)功能的應(yīng)用，完成對(duì)生產(chǎn)作業(yè)過程中應(yīng)用到各項(xiàng)設(shè)備的防護(hù)，在系統(tǒng)中設(shè)立自動(dòng)化系統(tǒng)出一套安全防護(hù)等級(jí)，通過對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用，避免電解鋁生產(chǎn)作業(yè)開展期間，運(yùn)行檢修人員在日常作業(yè)進(jìn)行期間出席那的各種不當(dāng)行為，采用自動(dòng)化系統(tǒng)自身安全防護(hù)措施的合理應(yīng)用，科學(xué)防范因?yàn)闄z修人員在專業(yè)能力上的不足，以及技術(shù)上的差異，導(dǎo)致運(yùn)行維護(hù)作業(yè)出現(xiàn)問題，確保電解鋁生產(chǎn)全過程順利進(jìn)行，減少各種事故的發(fā)生[3]。

3.3.2 預(yù)警系統(tǒng)

①在事故發(fā)生前要對(duì)事故進(jìn)行預(yù)測(cè)，并且要依據(jù)具體情況發(fā)出相應(yīng)告警。依據(jù)故障的具體類別，逐層推理，全面結(jié)合故障類型結(jié)構(gòu)樹，最終查出可能會(huì)出現(xiàn)的各種安全隱患，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，對(duì)問題進(jìn)行處理，進(jìn)而確保后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行。②智能告警系統(tǒng)。通過對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用，要通過綜合方式對(duì)告警信息內(nèi)容進(jìn)行處理，預(yù)警各項(xiàng)異常信息，以免事故進(jìn)一步擴(kuò)大，造成更加嚴(yán)重的危害。若在電解鋁生產(chǎn)全過程出現(xiàn)了安全事故，要能夠快速、準(zhǔn)確完成對(duì)出現(xiàn)的不同類型異常故障的處理，進(jìn)而使監(jiān)控人員在作業(yè)時(shí)作業(yè)效率可以得到進(jìn)一步提高，更好的完成生產(chǎn)作業(yè)。③追溯和反演事故體系。依據(jù)電解鋁生產(chǎn)期間發(fā)生的各項(xiàng)故障進(jìn)行適當(dāng)模擬反演，通過對(duì)該項(xiàng)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠幫助相關(guān)人員在問題分析時(shí)，快速、精準(zhǔn)的分析事故發(fā)生的原因，進(jìn)而為發(fā)生的事故，正確、快速處理提供經(jīng)驗(yàn)，在事故處理過程中，可以不斷對(duì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，為日后生產(chǎn)作業(yè)的開展提供支持。

3.3.3 分析電解槽情況

采用傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電解槽的情況進(jìn)行監(jiān)控，電解槽主要利用二維框圖或者利用符號(hào)完成相應(yīng)模擬，這種監(jiān)控系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，在直觀性和功能，以及具體功能上都具有很強(qiáng)的局限性。電解槽虛擬樣機(jī)在運(yùn)行過程中通過對(duì)計(jì)算機(jī)和先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，通過仿真方式，實(shí)現(xiàn)虛擬模擬。該系統(tǒng)在具體運(yùn)行期間，通過對(duì)虛擬儀器技術(shù)、虛擬樣機(jī)的應(yīng)用，依據(jù)物力特性對(duì)電解槽進(jìn)行分析，最終形成虛擬設(shè)備，完成上述操作后，再通過對(duì)組件技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，逐層完成包裝，通過包裝后，最終可以形成一個(gè)能夠滿足作業(yè)需求的虛擬裝置。采用電解鋁生產(chǎn)全過程控制系統(tǒng)三維監(jiān)控，以及相應(yīng)的設(shè)備巡視人機(jī)界面上，進(jìn)而能夠?qū)崟r(shí)顯示電解鋁生產(chǎn)期間，電解槽在運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)工藝參數(shù)，通過對(duì)分布式通信、虛擬現(xiàn)實(shí)等各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，呈現(xiàn)出虛擬場(chǎng)景，這能夠更加生動(dòng)、形象呈現(xiàn)出電解槽在運(yùn)行時(shí)的異常、正常、事故狀態(tài)，以及具體生產(chǎn)作業(yè)時(shí)的各項(xiàng)動(dòng)作，同時(shí)，也能夠采取虛擬操作開展工作，這能夠使系統(tǒng)在運(yùn)行使具有更強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)感、真實(shí)感。

3.4 測(cè)量和管理能耗系統(tǒng)

電解鋁生產(chǎn)會(huì)消耗掉大量的能量，可度量、量化是進(jìn)行能耗管理進(jìn)行開展的基礎(chǔ)?？茖W(xué)布置系統(tǒng)，科學(xué)設(shè)置系統(tǒng)中的每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，掌控生產(chǎn)期間的每個(gè)能量損耗情況的全面掌握。進(jìn)而全面、精準(zhǔn)掌握電解鋁生產(chǎn)期間的各時(shí)間段、各系列、生產(chǎn)區(qū)間、產(chǎn)量等各項(xiàng)關(guān)系，以及系統(tǒng)中的各個(gè)輔助系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備在具體運(yùn)行期間的能耗情況。各個(gè)生產(chǎn)車間在能耗測(cè)量和節(jié)能管理系統(tǒng)中具體能耗進(jìn)行對(duì)比，這能夠使生產(chǎn)作業(yè)的開展和進(jìn)行更加合理，減少能耗，這可以確保電解鋁作業(yè)順利進(jìn)行，提高電解鋁的經(jīng)濟(jì)收益，減少能耗，以及安全事的發(fā)生。

4 結(jié)語

電解鋁生產(chǎn)是一項(xiàng)復(fù)雜過程，在實(shí)際生產(chǎn)期間可能會(huì)發(fā)生安全事故，這不僅會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)斐扇藛T傷亡，造成的影響巨大。因此，為了確保電解鋁生產(chǎn)順利進(jìn)行，要對(duì)生產(chǎn)全過程中進(jìn)行監(jiān)控，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，要加強(qiáng)對(duì)電解鋁生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)出一個(gè)性能良好的系統(tǒng)，通過對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用，確保電解鋁生產(chǎn)作業(yè)順利進(jìn)行。