CN109554726A - 一种基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停装置，其特征在于，所述装置包括多个快速隔离装置，所述快速隔离装置包括：第一段短路母线，第二段短路母线，短路块，第一绝缘板，第二绝缘板，以及用于推或拉两块绝缘板和短路块的驱动装置；所述第一绝缘板、短路块、第二绝缘板依次设置在第一段短路母线与第二段短路母线之间；所述驱动装置通过电气控制装置控制，实现短路块与两个短路母线的同步接触或分离。本发明通过电气控制同步隔离装置，避免连续阳极电解槽电流失衡，设计简单，易于安装，便于维护。
Description
技术领域
本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停装置及方法。
背景技术
目前，预焙阳极铝电解槽作为主流的铝电解技术，存在着流程长，生产成本高，而且频繁更换阳导致工作强度大，而且影响电解槽的稳定，进而影响铝电解的技术经济指标。而新型连续阳极铝电解工艺正是基于传统铝电解工艺的不足而进行开发的一种短流程工艺，能够改善传统铝电解的缺陷，能够减少传统铝电解的流程，大幅降低铝的生产成本，同时也能够提升原铝质量，具有重要的环保意义。因此，发展新型连续阳极铝电解工艺有着广阔的市场前景，对于提高电解铝行业竞争力有着重要的意义。
由于电解铝的原理和工艺特殊性，新型连续阳极铝电解系列的每台电解槽供电连接与传统铝电解供电都是采用串联方式，系列电压上千伏，而电解槽的母线包括阳极母线、阴极母线、立柱母线和短路母线，它们不仅是每台电解槽自身导电系统中的一部分,也是整个电解系列导电回路中不可或缺的组成部分，可以说母线系统是整个铝电解系列的供电“大动脉”。一旦新型连续阳极铝电解系列生产某一台电解槽出现事故或问题，有可能会导致电解槽爆炸、电解系列停电，造成新型连续阳极铝电解生产系列停产，再次进行生产恢复时，会增加巨大的经济成本，甚至于其它的正常生产槽将无法重新恢复之前的正常生产，导致于停槽，停槽后的电解槽大修及启动工作的经济损失影响不可估量。
对于传统预焙阳极铝电解风险槽的开停槽主要通过两种方式进行操作：
一是通过人工操作进行短路母线与立柱母线之间的短路来完成的，为了操作过程中的安全，常需要先对整个电解系列停电或者降电流，再进行短路口绝缘装置的装拆工作。如CN101392389B公开的一种电解槽系列不停电开停槽的方法及装置，在整个操作过程中，需要人工松开短路口螺栓，拔出绝缘插板，再人工合上短路口并紧固螺栓的操作步骤。这不仅需要对短路口进行同步的人工操作，以避免形成电流偏流、局部电流过高发生打火现象的人工失误，而且由于风险槽随时都存在漏槽、打火、甚至于爆炸的风险，人员也处于极其危险的境地。
二是通过制作应急短路母线，使用铝软连接短路上下游电解槽横梁母线来完成。如CN201729891U公开的铝电解槽临时短路母线，这种临时短路母线通常需要根据上下游电解槽横梁母线距离订制，制作成本高昂，制作周期长，不能满足快速应急短路要求。
以上现有技术是针对传统预焙阳极电解槽的开停槽装置与方法，无法满足新型连续阳极电解槽的生产需求，传统预焙阳极电解槽的开停方法均需通过人工操作方式开停槽，同步性差，存在短路口打火等风险，人员也处于危险的境地。新型连续阳极铝电解系列中某一台风险槽出现问题而需要进行紧急开停的时候，用传统的人工方法无法进行快速隔离，有可能会导致电解槽爆炸、电解系列停电，造成铝电解生产系列停产，对电解铝厂带来巨大经济损失，所以必须要有一种针对于风险槽的快速处理的开停装置及方法，来防止或避免上述事故的解决方案。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停装置及方法，该装置结构简单、维护方便、导电效果好、能够快速隔离、操作安全、不影响生产。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停装置，其特征在于，所述装置包括多个快速隔离装置和电气控制装置，所述快速隔离装置设置在风险槽的短路母线上，所述快速隔离装置包括：短路块，第一绝缘板，第二绝缘板，以及用于推或拉两块绝缘板和短路块的驱动装置；所述第一绝缘板设置在短路块的一侧，所述第二绝缘板设置在短路块的另一侧；所述电气控制装置控制多个快速隔离装置同步运行。
根据上述的装置，其特征在于，所述风险槽的短路母线分成两段，所述第一绝缘板、短路块、第二绝缘板依次设置在两段短路母线之间。
根据上述的装置，其特征在于，所述两段短路母线之间形成的间隙形状与短路块形状匹配。
根据上述的装置，其特征在于，所述两段短路母线之间形成的间隙为上窄下宽的形状，其形状为梯形。
根据上述的装置，其特征在于，所述驱动装置为气动驱动式机构、液压驱动式机构、电气驱动式机构中的一种。
一种采用上述装置的基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停方法，其特征在于，在对基于连续阳极铝电解槽系列的风险槽进行关停操作时，通过电气控制装置同步控制驱动装置拉开短路块与短路母线之间的绝缘板，并向上推动短路块，使其与两侧短路母线无缝压接，从而实现对电解槽系列中的风险槽的关停作业；在对电解槽系列中的风险槽进行恢复开启操作时，通过电气控制装置同步控制驱动装置向下拉开短路块，使其与两侧短路母线分离，并将绝缘板插入短路块与短路母线之间，从而实现对电解槽系列中风险槽的恢复作业。
本发明的有益技术效果，本发明提供一种基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停装置及方法，通过对槽况的判断对该装置进行操作，避免单槽的故障风险引起铝电解系列生产的安全风险，避免造大的经济损失；通过快速隔离装置的同步进行风险槽的开停操作，可以避免新型连续阳极电解槽的电流失衡，可以避免单个短路口的过大电流载入，确保风险槽安全退出或进入正常生产系列。该装置及方法可以避免新型连续阳极铝电解槽系列的经济损失，传统铝电解槽的单台启动费用就高达数百万，单台槽的大修费用就需要40～60万元，新型连续阳极电解槽一但出现风险问题，其启动与大修费接近传统槽的费用，为保证新型连续阳极电解槽整个系列的平稳生产，这种系列风险槽的开停装置及方法将起到极为重要的安全保障作用，避免巨额损失。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明采用气动驱动式机构的结构示意图。
图3为本发明采用气动驱动式机构时短路块与短路母线分离时的结构示意图。
图4为本发明采用液压驱动式机构的结构示意图。
图5为本发明采用液压驱动式机构时短路块与短路母线分离时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停装置，包括多个快速隔离装置1、电气控制装置16，风险槽设有多根短路母线，快速隔离装置设置在风险槽的短路母线上，快速隔离装置包括：短路块4，第一绝缘板5，第二绝缘板6，以及用于推或拉两块绝缘板和短路块的驱动装置；第一绝缘板设置在短路块的一侧，第二绝缘板设置在短路块的另一侧；电气控制装置控制多个快速隔离装置同步运行。可将风险槽的多个短路母线同时并入电解系列的串联直流回路中，使该风险槽从串联的直流回路中脱离开，快速隔离生产系列中的风险槽，确保风险槽及时安全退出生产系列，保证其它新型连续阳极铝电解槽能够继续平稳运行，避免风险槽影响整个生产系列的平稳运行，避免造成重大经济损失，杜绝安全事故的发生。
具体地，每一根风险槽的短路母线分成两段，即第一段短路母线2，第二段短路母线3，第一绝缘板、短路块、第二绝缘板依次设置在两段短路母线之间。
每一个快速隔离装置的驱动装置均与电气控制装置连接，驱动装置通过电气控制装置16控制，实现短路块与两侧短路母线的同步接触或分离。第一段短路母线2和第二段短路母线3之间形成的间隙形状与短路块4形状匹配，进一步地，第一段短路母线2和第二段短路母线3之间形成的间隙为上窄下宽的形状，其形状为梯形。快速隔离装置底部设有支撑绝缘平台7。
电气控制装置16包括带有主控制器的电气控制箱，通过电气控制箱面板按钮发出信号，命令驱动装置进行动作，驱动装置可为气动驱动式机构、液压驱动式机构、电气驱动式机构中的一种，均为市售产品。
如图2-3所示的气动驱动式机构，包括气动执行机构8、气动电磁阀9，气动电磁阀9与气动执行机构8的气缸连接，气缸活塞杆10的顶端与短路块4进行固定连接，气缸活塞杆10的杆身通过联动杆11与短路块4两侧的绝缘板进行连接。
如图4-5所示的液压驱动式机构包括：带有油泵、电机和油箱的液压装置12，液压驱动油缸13，绝缘板联动装置15；液压装置的液压杆14与液压驱动油缸13连接，液压杆14的顶端与短路块4连接，绝缘板通过绝缘板联动装置15驱动。
电气驱动式机构包括：电动机和电动机执行机构；电动机与电动机执行机构连接，电动机执行机构的顶端与短路块连接，电动机执行机构的上部通过联动杆与短路块两侧的绝缘板进行连接。
其中，绝缘板的推拉动作不仅可以与活塞杆10或液压杆14的杆身通过联动杆完成操控，还可以通过电气控制装置中的主控制器同步额外配套的电控或气控的绝缘板联动装置15完成操控。
联动杆为多根杆段依次铰接，优选，三根杆段依次铰接。平台、联动杆均为不锈钢材料制作，平台底部需要加配绝缘设施。
一种采用上述装置的基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停方法，在对基于连续阳极铝电解槽系列的风险槽进行关停操作时，通过电气控制装置同步控制驱动装置拉开短路块与短路母线之间的绝缘板，并向上推动短路块，使其与两侧短路母线无缝压接，从而实现对电解槽系列中的风险槽的关停作业；在对电解槽系列中的风险槽进行恢复开启操作时，通过电气控制装置同步控制驱动装置向下拉开短路块，使其与两侧短路母线分离，并将绝缘板插入短路块与短路母线之间，从而实现对电解槽系列中风险槽的恢复作业。
本发明根据开关原理，利用电解槽短路块作为短路母线开关，并配备多个驱动装置同步联动，从而实现对电解槽系列中的风险槽开、停操作。由于本发明采用的风险槽开停装置，实现了短路块开闭动作的远程控制，以及同步联动控制，使得快速隔离电解槽系列风险槽装置的重量轻、体积小，整套装置采用不锈钢材质，不受磁场影响；此外本发明采用多种驱动方式执行机构控制短路块动作，实现风险槽隔离的快速性和同步性。因此，本发明整套装置采用不锈钢或铝材质，具有重量轻、操作安全、安装方便、占用空间小、工作可靠、造价低廉等优点。本发明特别适合于铝电解连续阳极生产中风险槽快速隔离和恢复使用。
实施例1
如图1所示，当用于连续阳极铝电解槽系列为160KA时，单台风险槽的短路母线为4根时，单台风险槽的开停装置需要配置4个快速隔离装置。其中确保短路块与短路母线压接面足够平整光滑，将风险槽快速隔离装置的驱动装置安装在一个安装平台上，此平台在电解槽操作平台以下，风险槽快速隔离装置采用电气驱动方式，由电动机、电气执行机构、电气控制装置、联动杆组成，其中电气执行机构与短路块连接，联动杆一端与绝缘板连接，另一端与电气执行机构连接，通过放置在位于连续阳极铝电解槽安全操作区域的电气控制装置发出指令，控制4个快速隔离装置进行同步动作。在制作风险槽快速隔离装置时，安装平台、电气执行机构和联动杆为不锈钢材料制作，这样可以使装置在电解厂强磁环境下正常运行，并注意将单台风险槽快速开停装置的动作同步时间控制在0.1s之内。
在对160KA电解槽系列中的风险槽进行快速隔离作业时，通过放置在位于连续阳极铝电解槽安全操作区域的电气控制装置发出指令，使风险槽快速开停装置同步推动风险槽的4个快速隔离装置，同时通过驱动联动杆，拉出短路块与短路母线间的绝缘板，使其控制的短路块紧密地与两侧的短路母线无缝压接，将风险槽的多个短路母线同时并入电解系列的串联直流回路中，使该风险槽从串联的直流回路中脱离开，快速隔离生产系列中的风险槽，确保风险槽及时安全退出生产系列，保证其它新型连续阳极铝电解槽能够继续平稳运行，避免风险槽影响整个生产系列的平稳运行，避免造成重大经济损失，杜绝安全事故的发生。通过快速隔离装置的同步进行风险槽的开停操作，可以避免新型连续阳极电解槽的电流失衡，可以避免单个短路口的过大电流载入，确保风险槽安全退出或进入正常生产系列。
当需要将已解除风险的电解槽再次融入正常生产系列时，通过操作电气控制装置，同步控制4个快速隔离装置，同时向下拉开短路块，使其与两侧短路母线分离，并将绝缘板插入短路块与两个短路母线之间，将该槽的多个短路母线退出电解系列的串联直流回路中，使该槽并入从电解系列的串联直流回路中，融入正常生产系列，恢复该槽的正常生产作业。
实施例2
如图1所示，当用于连续阳极铝电解槽系列为200KA时，单台风险槽的短路母线为4根时，单台风险槽的开停装置需要配置4个快速隔离装置。其中确保短路块与短路母线压接面足够平整光滑，将风险槽快速隔离装置的驱动装置安装在一个安装平台上，此平台在电解槽操作平台以下，风险槽快速隔离装置采用气体驱动方式，由气动执行机构、电气控制装置、联动杆组成，其中气动执行机构与短路块连接，联动杆一端与绝缘板连接，另一端与气动执行机构连接，通过放置在位于连续阳极铝电解槽安全操作区域的电气控制装置发出指令，控制4个快速隔离装置进行同步动作。在制作风险槽快速隔离装置时，安装平台、气动执行机构和联动杆为不锈钢材料制作，这样可以使装置在电解厂强磁环境下正常运行，并注意将单台风险槽快速开停装置的动作同步时间控制在0.1s之内。
在对200KA电解槽系列中的风险槽进行快速隔离作业时，通过放置在位于连续阳极铝电解槽安全操作区域的电气控制装置发出指令，使风险槽快速开停装置同步推动风险槽的4个快速隔离装置，同时通过驱动联动杆，拉出短路块与短路母线间的绝缘板，使其控制的短路块紧密地与两侧的短路母线无缝压接，将风险槽的多个短路母线同时并入电解系列的串联直流回路中，使该风险槽从串联的直流回路中脱离开，快速隔离生产系列中的风险槽，确保风险槽及时安全退出生产系列，保证其它新型连续阳极铝电解槽能够继续平稳运行，避免风险槽影响整个生产系列的平稳运行，避免造成重大经济损失，杜绝安全事故的发生。通过快速隔离装置的同步进行风险槽的开停操作，可以避免新型连续阳极电解槽的电流失衡，可以避免单个短路口的过大电流载入，确保风险槽安全退出或进入正常生产系列。
当需要将已解除风险的电解槽再次融入正常生产系列时，通过操作电气控制装置，同步控制4个快速隔离装置，同时向下拉开短路块，使其与两侧短路母线分离，并将绝缘板插入短路块与两个短路母线之间，将该槽的多个短路母线退出电解系列的串联直流回路中，使该槽并入从电解系列的串联直流回路中，融入正常生产系列，恢复该槽的正常生产作业。
实施例3
当用于连续阳极铝电解槽系列为300KA时，短路母线为5根时，单台风险槽的开停装置需要配置5个快速隔离装置。其中确保短路块与短路母线压接面足够平整光滑，将风险槽快速隔离装置的驱动装置安装在一个安装平台上，此平台在电解槽操作平台以下，风险槽快速隔离装置采用液压驱动方式，由带有油泵、电机和油箱的液压装置，液压驱动油缸组成，液压装置的液压杆与液压驱动油缸连接，液压杆的顶端与短路块连接，绝缘板联动装置与短路块两侧的绝缘板进行连接，通过放置在位于连续阳极铝电解槽安全操作区域的电气控制装置发出指令，控制5个快速隔离装置进行同步动作。在制作风险槽快速隔离装置时，安装平台、电气执行机构和绝缘板联动装置为不锈钢材料制作，这样可以使装置在电解厂强磁环境下正常运行，并注意将单台风险槽快速开停装置的动作同步时间控制在0.1s之内。
在对300KA电解槽系列中的风险槽进行快速隔离作业时，通过放置在位于连续阳极铝电解槽安全操作区域的电气控制装置发出指令，使风险槽快速开停装置同步推动风险槽的5个快速隔离装置，同时通过同步驱动绝缘板联动装置，拉出短路块与短路母线间的绝缘板，使其控制的短路块紧密地与两侧的短路母线无缝压接，将风险槽的多个短路母线同时并入电解系列的串联直流回路中，使该风险槽从串联的直流回路中脱离开，快速隔离生产系列中的风险槽，确保风险槽及时安全退出生产系列，保证其它新型连续阳极铝电解槽能够继续平稳运行，避免风险槽影响整个生产系列的平稳运行，避免造成重大经济损失，杜绝安全事故的发生。通过快速隔离装置的同步进行风险槽的开停操作，可以避免新型连续阳极电解槽的电流失衡，可以避免单个短路口的过大电流载入，确保风险槽安全退出或进入正常生产系列。
当需要将已解除风险的电解槽再次融入正常生产系列时，通过操作电气控制装置，同步控制5个快速隔离装置，使风险槽的5个快速隔离装置同步拉开其控制的5个短路块，使其与短路母线分离，并将绝缘板插入短路块与两个短路母线之间，将该槽的多个短路母线退出电解系列的串联直流回路中，使该槽并入从电解系列的串联直流回路中，融入正常生产系列，恢复该槽的正常生产作业。
在上述实例中，本发明的快速隔离电解槽系列风险槽作业是通过电气控制系统联动来实现的。风险槽快速开停装置根据不同的槽型，由多个同步联动的快速隔离装置组成，从而实现对电解槽系列中的风险槽隔离或恢复作业。在进行电解槽系列风险槽隔离和恢复作业前，在风险槽的每一段短路母线上安装一台风险槽快速隔离装置(短路母线有多少根，隔离装置就安装多少台)，短路块装配在短路母线上，短路块与短路母线之间用绝缘板隔离，多种驱动方式执行机构与短路块连接，联动杆或绝缘板联动装置与绝缘板连接。对电解槽系列风险槽进行快速隔离作业时，通过电气控制风险槽快速隔离装置使短路块和短路母线无缝压接，同时通过联动杆或绝缘板联动装置拉出绝缘板，完成快速隔离作业；对电解槽系列风险槽进行恢复作业时，通过电气控制风险槽快速隔离装置拉开短路块和短路母线，同时通过联动杆或绝缘板联动装置推入绝缘板，完成恢复作业。
快速隔离电解槽系列风险槽的开停装置包括多个快速隔离装置，通过电气控制实现短路块快速同步联动作业，且安装平台位于电解槽操作面以下，且风险槽快速隔离装置所有动作均有操作员通过控制柜按钮进行远程控制，保证人员操作安全，避免电解槽系列停电带来严重经济损失。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停装置，其特征在于，所述装置包括多个快速隔离装置和电气控制装置，所述快速隔离装置设置在风险槽的短路母线上，所述快速隔离装置包括：短路块，第一绝缘板，第二绝缘板，以及用于推或拉两块绝缘板和短路块的驱动装置；所述第一绝缘板设置在短路块的一侧，所述第二绝缘板设置在短路块的另一侧；所述电气控制装置控制多个快速隔离装置同步运行。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风险槽的短路母线分成两段，所述第一绝缘板、短路块、第二绝缘板依次设置在两段短路母线之间。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述两段短路母线之间形成的间隙形状与短路块形状匹配。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述两段短路母线之间形成的间隙为上窄下宽的形状，其形状为梯形。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动装置为气动驱动式机构、液压驱动式机构、电气驱动式机构中的一种。
6.一种采用如权利要求1-5任意所述装置的基于连续阳极铝电解槽系列风险槽的开停方法，其特征在于，在对基于连续阳极铝电解槽系列的风险槽进行关停操作时，通过电气控制装置同步控制驱动装置拉开短路块与短路母线之间的绝缘板，并向上推动短路块，使其与两侧短路母线无缝压接，从而实现对电解槽系列中的风险槽的关停作业；在对电解槽系列中的风险槽进行恢复开启操作时，通过电气控制装置同步控制驱动装置向下拉开短路块，使其与两侧短路母线分离，并将绝缘板插入短路块与短路母线之间，从而实现对电解槽系列中风险槽的恢复作业。
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