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電解多功能機組是大型預焙陽極鋁電解生產的關鍵設備,隨著大型預焙陽極電解槽的日趨發(fā)展,電解槽操作設備PTM即鋁電解多功能機組也逐步發(fā)展并得到廣泛的應用。由于電解作業(yè)是在高溫、多粉塵、多腐蝕性氣體、強磁場等極為惡劣的環(huán)境下進行打殼、更換陽極、下料、出鋁及計量、陽極母線轉接等工作,所以必須進行機械化作業(yè)。
國外的電解技術主要集中在歐美等國。法國ECL公司推出了ECL版型的PTM,德國NOELL公司推出了NOELL版型的PTM,都能實現上述功能,并且兩公司在世界上都占有較大的份額,目前ECL是全球最大的PTM供應商。
沈陽冶金機械公司自上世紀80年代初,開始對鋁電解多功能機組進行研制,與沈陽鋁鎂設計研究院合作,吸收消化貴州鋁廠引進的法國ECL兩點進電預焙槽,用低位多功能機組技術,首批用于包頭鋁廠、青海鋁廠,為鋁工業(yè)裝備現代化邁出了第一步,這標志著國產第一代鋁電解多功能機組研制成功。包鋁擴建工程吸收消化引進此技術成果后,獲原中國有色金屬工業(yè)總公司科技進步一等獎。但是,由于當時歷史條件的限制,指導思想立足全部國產化,在機械、液壓、氣動、電氣元件等配套件方面表現出水平低、故障率高等缺點。
80年代末期,沈陽冶金機械公司總結包鋁、青海鋁廠使用情況及存在的問題,積極對ECL低位多功能天車進行翻版改進,制造了12臺機組用于貴鋁第三電解廠,在機、液、氣、電配套元器件上國內優(yōu)選,部分由國外引進,滿足了8萬噸鋁電解生產的需要,標志著我國第二代鋁電解多功能機組的成功。
90年代中期,為了國內發(fā)展多點進電大型預焙槽開發(fā)的需要,貴陽鋁鎂設計研究院,消化吸收了平果鋁廠利用法國貸款引進的ECL高位多功能機組技術,并設計了中國版型的高位多功能機組,由沈陽冶金機械公司研制了兩臺在平果鋁廠運行。許多重要的機、液、氣、電配套元件,如液壓站、空壓機、電子稱、變頻器、PLC編程,由國外引進,此后,沈冶公司又為平果鋁廠成功地制造了兩臺PTM應用在當時國內最大的320KA電解槽上,并通過了中國鋁業(yè)集團組織的科技成果鑒定,設備達到國內領先水平,在某些技術指標方面,達到了國際先進水平。這標志著國產第三代鋁電解多功能機組研制成功。
到2005年末,沈陽冶金機械公司制造的300多臺鋁電解多功能機組應用于全國各大鋁廠,占據了國內電解鋁的絕大部分市場。
為四川啟明星制造的鋁電解多功能機組,就是國內目前集打殼、分別加氧化鋁及氟化鹽料、更換陽極及測高裝置、陽極坑清理鏟、出鋁等功能為一體的大型預焙陽極電解槽的現代鋁電解生產的關鍵設備,是集機械、液壓、氣動、電氣、自動控制的高技術產品。整體結構緊湊,外型美觀、操作舒適、維護方便。其設備適合我國鋁工業(yè)的具體情況。在長期的開發(fā)研制中逐步形成了具有特色的SMM天車品牌,而且市場前景廣泛。
一、機組主要技術特點
該機組適用于預焙陽極鋁電解工藝生產,能滿足高溫熔鹽、大電流、強磁場、多粉塵及HF煙氣的工藝需要。
四項工具結構緊湊,配置靠邊距離小,可用于新建、擴建和自建鋁廠,也可利用舊廠房改造,能大量節(jié)省建筑投資。
此機組在傳統(tǒng)車型的基礎上,大膽改進和運用新結構,給機組增加了很多新亮點。
大車主要采用箱型偏軌雙梁橋架結構,主梁與端梁采用鉸孔螺栓定位聯接,性能好,安裝方便。
傳動運行機構由傳統(tǒng)的“老三樣”(減速機、電動機、制動器)改為先進的“三合一”減速器,提高了傳動效率和使用壽命,減小體積,運行可靠。
工具小車是電解多功能機組的核心,所有工作機構如打殼、加料、更換陽極裝置、清理鏟、液壓裝置及操縱室都安裝在工具小車上。
工具小車行走軌道由原來的方鋼改為起重鋼軌QU80,降低了加工成本,提高了生產率。另外,工具小車,出鋁小車走行結構由原來的單邊傳動改為4輪支撐,雙邊驅動,即2/4驅動,選用三合一減速機軸裝式安裝并有懸吊式緩沖裝置,確保了工具小車運行同步、平穩(wěn)、可靠。
因為電解槽為大面多點進電,操作室槽間通路狹窄,操作空間小,操作室不能在槽間通過,為了滿足工藝要求,設計成高位操縱室,使其能在電解槽上方通過。所有機構的動作均可在操作室內進行操作。座椅與操作盤聯動,配置合理便于從各個角度觀察機構動作,由三合一減速機驅動旋轉,旋轉角度為±100度。
操作室使用雙層夾層結構頂部安裝空調器,操作室玻璃實施貼膜防腐,美觀、舒適、寬敞,室溫達25°C左右,使操作更加舒適,設有安全升降梯。
陽極測高系統(tǒng)是沈冶機械公司專為電解機組設計的,安裝在更換陽極裝置上,在新舊陽極替換過程中,其工作原理安全、合理,測試精度高,響應速度快,功耗低,現場安裝方便。采用PLC控制器能保證系統(tǒng)工作的可靠性。該系統(tǒng)還有耐高溫,防氟化氫氣體腐蝕,防塵絕緣,防強電磁場,防沖擊振動等特點。
在電解機組上的另一個技術創(chuàng)新就是在料箱的一側,添置2立方米氟化鹽料箱的加料裝置,既完善了機組的功能,又取代了人工加氟化鹽的方式。
在電解多功能機組上使用的陽極坑清理鏟方案是國內首次設計,結構緊湊,操作方便,視野開闊,能滿足生產工藝要求,懸掛在回轉盤上,與打殼機構、更換陽極成90°排列,其功能主要是撈出掉在陽極坑中的電解質和陽極碎塊,將其放在槽端收集箱內,極大改善了工人的操作環(huán)境,有著廣泛的市場前景。
二、鋁電解多功能機組的發(fā)展趨勢及社會效益
目前鋁電解多功能機組發(fā)展方向:
輕型化、小型化 用結構優(yōu)化技術和最先進的科學成果盡量減輕設備重量和外型尺寸,以減少設備及土建的投資。
功能擴大化 除了打殼、換極、加料、出鋁、吊運母線轉接框架、安裝、檢修電解槽等幾個基本功能外,增加陽極坑清理,修理病槽,添加多種料,雙扭拔換極等功能,從而滿足大型槽在生產及工藝控制等方面的需要。
電子化 電子化主要表現在:出鋁計量顯示,陽極高度測量,電液比例控制,大車激光防撞裝置等方面。
另外,運行機構調速采用了范圍寬、性能好的變頻調速技術。做到絕緣監(jiān)測,觸模顯示控制就能降低設備的故障率。
三、鋁電解多功能機組產生的經濟效益
沈冶機械公司鋁電解多功能機組項目由于功能全,效率高,每臺天車可以照料25~30臺電解槽的工作,極大地滿足電解生產的需要;改善操作環(huán)境,減輕操作工人勞動強度,而且設備造價低,是引進設備價格的一半。另外,運行中備件、易損件在國內容易解決,運行費用低,有良好的經濟效益,具有廣泛的推廣意義。
鋁工業(yè)是可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢產業(yè),鋁設備的需求上升空間很大,沈陽冶金機械公司通過20多年對鋁設備研制,已有一支專門從事制鋁設備的研發(fā)設計隊伍,積累了很多技術經驗和物質基礎。通過聯合三大設計院和配套廠家以及廣大生產廠家的共同努力,目前正向系統(tǒng)集成、技術融合的方向發(fā)展,來共同打造鋁電解多功能機組中國SMM品牌。
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