350 ka鋁電解槽焙燒自動(dòng)分流裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、350kA鋁電解槽焙燒自動(dòng)分流裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)鋁電解槽焙燒自動(dòng)分流裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)王軒1，趙仁濤1，王永良2，鐵軍1（1.北方工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，北京100144；2.東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院，沈陽(yáng)110004）摘要摘要：針對(duì)當(dāng)前鋁電解槽焙燒過(guò)程中手動(dòng)通斷分流片及人工記錄數(shù)據(jù)存在控制精度低、焙燒效果不理想的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套焙燒分流自動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)焙燒過(guò)程中分流器的分流量變化、溫度變化、分流效果和分流片的散熱性能以及分流開關(guān)裝置中動(dòng)、靜觸

2、頭打火情況進(jìn)行大量試驗(yàn)并做出深入研究。結(jié)果顯示，該焙燒分流系統(tǒng)能夠滿足350kA鋁電解槽焙燒啟動(dòng)的要求。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：鋁電解槽；焙燒分流；自動(dòng)控制；分流效果中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：TF821文獻(xiàn)標(biāo)志碼：文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：文章編號(hào)：10077545（2014）04000000DesignImplementationofAutomaticDistributionDevicein350kAAluminumElectrolyticCell

3、RoastingWANGXuan1ZHAORentao1WANGYongliang2TIEJun1(1.NthChinaUniversityofTechnologyMechanicalElectricalEngineeringCollegeBeijing100144China；2.SchoolofMaterialsMetallurgyNtheasternUniversityShenyang110004China)Abstract：Ana

4、utomaticcontrolsystemfroastingdistributionwasdesignedtoaddressunsatisfactyroastingeffectlowcontrolprecisionofmanualdeflectartificialrecdsdataincurrentroastingprocessofaluminumreductioncells.Thechangesofvolumetemperatures

5、hunteffectofdiverterinroastingprocessheatdispersionperfmanceofradiatdeflectdynamicroastingshuntautomaticcontrolshunteffect鋁電解生產(chǎn)流程中焙燒效果直接影響鋁電解槽的使用壽命以及耗能指標(biāo)[1]。目前，焦粒焙燒是國(guó)內(nèi)鋁電解槽最主要的焙燒啟動(dòng)方式[23]，一般是通過(guò)控制流過(guò)電解槽中焦粒床、陽(yáng)極炭塊和陰極炭塊電流的大小來(lái)控制

6、鋁電解槽焙燒溫度及升溫速度，其缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，要靠人工采集溫度、分流量等數(shù)據(jù)，而且難以保證數(shù)據(jù)采集的時(shí)間和準(zhǔn)確度[46]。因此設(shè)計(jì)出一種自動(dòng)控制的焙燒分流裝置，它能夠自動(dòng)控制流過(guò)電解槽的電流大小，使其按設(shè)定的焙燒溫度曲線完成電解槽的啟動(dòng)。整個(gè)焙燒過(guò)程中無(wú)需人工拆裝分流片，從而確保焙燒啟動(dòng)的質(zhì)量，大幅延長(zhǎng)電解槽的使用壽命。本文通過(guò)大量模擬試驗(yàn)對(duì)焙燒分流裝置的分流效果進(jìn)行研究，以保證實(shí)際焙燒溫度在整個(gè)焙燒期都能夠符合預(yù)期值，

7、從而獲得良好的焙燒效果，最終達(dá)到鋁電解槽的安全、自動(dòng)啟動(dòng)。1焙燒自動(dòng)控制系統(tǒng)焙燒自動(dòng)控制系統(tǒng)鋁電解焙燒分流自動(dòng)控制系統(tǒng)由分流器、分流開關(guān)裝置和控制器組成。該分流控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)連接示意圖如圖1所示。收稿日期收稿日期：20130922基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：國(guó)家科技部科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAEB09）作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：王軒（1988），男，河北涿州人，碩士研究生.doi：10.3969j.issn.10077545.2014.04.005觀察

8、到電路中電流的變化情況與穩(wěn)定電流值，分流片電流變化趨勢(shì)曲線如圖2所示。圖2電流變化趨勢(shì)曲線電流變化趨勢(shì)曲線Fig.2Currenttrendcurve分流片的實(shí)際電阻可以由歐姆定律求出，并利用公式（1）計(jì)算出與分流片的實(shí)際電阻與理論電R阻R的相對(duì)誤差，結(jié)果如表1所示。?(1)100%RRR????表1單片通電穩(wěn)定電流與電阻單片通電穩(wěn)定電流與電阻Table1Singlepiecesteadycurrentresistance序號(hào)通電時(shí)間m

9、in穩(wěn)定電流A通電瞬間分流片兩端電壓VmΩR%?1234567891011123030303030303030303030301560158016401635155015001445146015701570145014502.382.272.412.162.352.402.602.622.502.482.442.580.7930.7570.8030.7200.7830.8000.8660.8730.8330.8260.8130.8600

10、.835.410.4210.002.0808.339.164.163.331.637.50當(dāng)通電模式為6片分流片同時(shí)接通，通電10min后的穩(wěn)定電流分別是1~6號(hào)為9.84kA和7~12號(hào)為9.46kA。如圖2所示，通電后200s分流片的電流迅速下降。原因是分流片通電后，其電阻隨溫度的升高而快速增大。根據(jù)材料在不同溫度下電阻的計(jì)算公式（2）可計(jì)算出分流片溫度升高后的電阻。（2）1212225225TTRR???當(dāng)溫度為20℃時(shí)電阻R1為

11、0.8mΩ，所以通過(guò)公式（2）可計(jì)算出12片分流片的升溫后電阻，最大為1.68mΩ，最小為1.51mΩ。400s后電流趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定值為1.45~1.65kA，即1個(gè)分流器的分流量能達(dá)到17.4~19.8kA。那么6個(gè)分流器最大分流量可達(dá)到104.4~118.8kA，分流比例最高達(dá)到350kA系列電流的34%，分流效果明顯。分流量與分流效果都滿足電解槽焙燒啟動(dòng)分流要求（分流量350kA系列?電流的20%）。2.2.2分流片溫度的測(cè)量分流