铝电解多功能天车基础知识

 

       一、铝电解多功能机组的发展

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        目前国内铝行业发展如雨后春笋般突飞猛进，老企业也不断地改造扩大产能，特别是大型预焙电解槽的出现，对铝电解多功能机组的要求也越来越高，各企业都视先进的设备为第一生产力，作为企业发展竞争的首要优势。 

 

<一>、铝电解多功能机组的分类 " p1 q' q/ n& ^' F- T

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预焙槽在电解车间的配置方式有横向配置和纵向配置两种，预焙槽按进电方式可分为两点进电槽和大面多点进电槽。合理设计的多点进电槽具有较好的三场分布，生产指标好，因而得到了广泛应用。目前，横向配置多用于新建铝厂；纵向配置国外多见。 

 

根据工艺配置和电解槽进电方式的需要，铝电解多功能机组可分成电解多功能机组和地面小车两大类。 4 V: \$ V3 ]4 l; T1 E, k

 

电解多功能机组按功能的配备可分为全功能电解多功能机组和简易电解天车两大类，其区别主要在于前者具有全自动更换阳极装置和自己配备有打壳动力源，而后者只有阳极提升、下降机构，同时兼作出铝用。 1 \8 i6 ?* u9 `( k8 I" {/ v# n

 

铝电解多功能机组按操纵方式可分为驾驶室操纵机组和遥控机组两种形式。驾驶室操纵机组按驾驶室及工具的配置位置又有高位机组和低位机组之分。 

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地面小车有：打壳换极车、加料车、出铝车等。 7 I' U7 v7 J+ g& @5 E# l

 

<二>、铝电解多功能机组的技术现状 

 

目前铝电解多功能机组普遍采用了起重机械和工程技术、液气压传动技术、电子技术和最新的科研成果。 

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电解多功能机组普遍采用桥式起重机的桥架作为机组机构，在桥架上配置有多个工具机构的工具小车、出铝小车、电葫芦等。 

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（1）行走传动系统电解多功能机组国内是从80年代初引进的法国ecl低位机组，采用的是多极电机或电阻调速。第一批国产的低位机组用于包头铝厂和青海铝厂的行走传动系统为立式齿轮减速机，双齿轮联轴器结构，主要缺点在于减速机易漏油、同心度差、对端梁的破坏性大等。90年代贵州铝厂将该结构的传动方式改为平面二包蜗轮蜗杆传动，减速机输出轴与车轮轴，输入轴与电机轴为整体结构，取消了联轴器，同心度较高。90年代末期至今引进或国内新制作的传动系统大部分设计、制造厂家均倾向于选择进口减速机（三合一），均采用变频调速。 

 

（2）主小车主小车主要功能：打壳和覆盖氧化铝，更换阳极。主小车可分为低位和高位两种。低位机组主要用于两端进电电解槽，为了便于供电和供气安装有滑环装置，该处故障率较高，随着电解槽的发展，此种车型生产的越来越少。高位机组主要用于多点进电电解槽，打壳机构和下料机构为可伸缩，取消了滑环装置，回转可在270°之内任意旋转。 9 d8 ~1 M! Q7 n% Y' f3 ~

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（3）出铝小车目前国内出铝小车有两种：一种为单独小车结构，另一种为工具小车结构，即提升机构位于工具小车上，前者较多，后者主要位于简易高位天车上。单独出铝小车又有两种构造方式，一种为硬钩型式，即提升机构在一固定导向框架内升降，受导向框架限制提升高度有限，应用功能较为单一，但吊运物品时无摆动。另一种为软钩型式，在大车大梁底部以下无导向框架，只在大梁底部稍上位置设有导向机构，大车高速运行之前，将吊运物品提升至该位置，可防止摆动。由于提升高度较高，除用于出铝外，还可用于吊运其它物品，应用范围较硬钩广泛。 $ d) R4 z9 k( ]

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（4）气源供给90年代以前因受国内空压机质量影响，国内天车大部分气源由厂房内压缩空气提供，缺点在于运用时必须悬挂风管，使用时不方便。90年代后英格索兰公司进入中国市场，随即英格索兰空压机在电解天车上普遍运用。从近10年使用情况来看效果较好，但因受电解厂房环境因素制约，使用寿命难以达到设计值。据此英格索兰公司专门针对铝电解环境研制了一种抗粉尘空压机（ML37－III），并且已投入市场，主要在包头、河南、云南、青铜峡等铝厂使用。 7 V/ h) j. o7 M$ J" ~

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（5）打壳机构目前国内大部分铝厂使用的打壳机构为气动结构，该结构振动频率高，但本世纪初在云南、焦作铝厂使用的打壳机构为全液压结构，该结构力量大，频率低，但对低位天车来说不易采用，对回转和击头悬挂主架破坏性较大。 3 y4 `8 i$ z6 q; O$ m7 \; `7 W

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（6）阳极更换装置九十年代末期全液压更换阳极装置的诞生，是专门为预焙阳极铝电解厂多功能机组开发设计制造的电解槽阳极更换机构，以取代早期铝电解多功能机组所使用的四键缸式更换阳极机构，它具有对位准确、动作安全可靠、自动更换阳极等优点。 5 e8 f( O! Q& r" Y/ u) t  T/ S/ ]/ p

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（7）驾驶室国内原设计制造的天车在驾驶室中都安装有空调装置，但因天车工作时振动剧烈，厂房内粉尘较大，空调使用寿命均很短，后大部分已取消，取消后驾驶室内冬天采用电热器取暖（主要在北方地区），夏天采用风扇降温，工人作业时极不方便。目前大部分铝厂仍赞成安装空调，产品选用进口的较多，如贵州铝厂、平果铝厂、包头铝厂等厂家。 

 

（8）整车操作目前国内大部分铝厂的天车操作在驾驶室内完成，但最近几年电子、电气技术飞速发展，先进的技术在天车上得到了运用，遥控天车随即产生，主要在云南、焦作等铝厂制造的天车上。 ; a! L2 G$ y& _$ t# H, d

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<三>、铝电解多功能机组的发展方向 

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1、铝电解多功能机组产品品种的发展方向 & ]- j. Q6 Q  I: Y( o! Y5 m$ ]: J

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由于横向配置预焙槽可以提高单位面积产量，具有综合经济效益好等优点，目前国内上马在建的铝厂大多选用200KA以上的槽型，多点进电。这就给铝电解多功能机组发展起到推动作用。 

 

同时还应看到，大型预焙槽及车间的特殊环境对电解多功能机组在可靠性及运转率等方面提出了更高要求。由于驾驶室玻璃的防腐问题和能适合于电解车间环境的高可靠性的空调机尚无法解决，机组作业时，驾驶室处于烟气和热辐射中，司机的视场很不好（高位机组更差），靠地面人工引导作业，严重影响操作和生产效率的提高。 ( b* ^  Y7 A( K* v& g! }

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因而，未来最有发展前途的铝电解多功能机组的品种应是：高可靠性、高运转率、减轻操作工劳动强度、轻而小的多功能机组。 5 K+ l( _$ G% ?& u% H1 u

 

 2、电解多功能机组的技术发展方向+ ]. l; f3 Z! I/ _& k$ I+ Q4 R

 

（1）轻型化、小型化。& I" E) P/ i# |8 a3 @

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（2）功能扩大化。$ O4 Q  f3 @  F. s

 

（3）功能机构全液压化。

 

（4）电子化。! g: d" A: J* b$ Z# r- q

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（5）电气化。

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（6）调速方式采用变频调速，调速性能好。 

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（7）控制方式采用PLC、LOGO，可以减少中间继电器，降低故障率，提高机组的可靠性和运转率。 

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（8）操纵方式采用无线电遥控。 2 q5 ~; K6 Q8 F, |6 m# [

 

（9）设备集中润滑。9 j$ V; G, V2 F$ i3 Q5 @& e

 

二、铝电解多功能机组的组成及用途

 

<一>、机组的用途" F1 N8 L, @8 g* @+ w% H

 

  电解多功能机组能完成铝电解生产中下列工艺操作：

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打壳

更换阳极

覆盖氧化铝; f) a; _8 k# n) _" I

出铝并计量4 c4 f' o9 R# U0 o

辅助提升阳极母线3 U- _, Q2 \' K: ]5 h7 A# U3 M

安装和检修电解槽4 |8 x% D) h: Q! \8 @) Q

吊运槽上部结构及槽壳

车间内的其他零星吊运- t0 P) Y% k' d% |5 D( C0 ]

<二>、机组的组成: Z6 ]6 o+ z0 z' ^# F' ^: b

 

 大车

大车采用箱型偏轨双梁桥架结构。主梁与端梁的销轴定位，高强度螺栓联接，联接性能好，装配方便。运行机构采用6轮支撑、双边单向驱动；采用轴装三合一减速器；并设有悬吊式缓冲装置，车轮采用无轮缘垂直轮加水平轮导向形式，运行阻力小、平稳。为了安全还加装了防脱轨装置。

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大车的组成主要包括：运行机构、桥架 、2×12.5T绝缘葫芦、小车供气、阳极框架供气、出铝供气等机构% s/ [0 ]$ K6 i7 E& o

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工具小车. V' e' @, E0 F8 \

工具小车是铝电解多功能机组的核心，打壳机构、阳极更换装置、捞渣装置、下料系统都安装在工具小车上，工具小车采用4轮支撑、双边单向驱动；采用轴装三合一减速器；并设有悬吊式缓冲装置，车轮采用无轮缘垂直轮加水平轮导向形式，运行阻力小、平稳。为了安全还加装了防脱轨装置。

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工具小车的组成主要包括：主小车运行、工具回转及供电 、打壳机构、阳极更换装置、下料系统、捞渣装置、驾驶室及回转装置、驾驶室供电系统等部件1 J2 _6 ?; q$ I8 e) y) g( m

 

出铝小车: u2 G7 m( U# B6 l5 a( A0 g9 I

出铝小车偏挂在主梁上，采用三合一减速机驱动，沿主梁轨道运行。防磁吊钩通过滑轮组与卷筒连接，活动吊钩一导轮的形式在垂直导向架上运动，用卷扬系统驱动吊钩升降。

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出铝小车的组成主要包括：行走、提升、计量等机构

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电气控制系统8 R$ C4 E. Z4 P1 Z- S1 |

电气控制系统主要包括：PLC、变频控制、驾驶室操作等" N+ r6 y$ q: e

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三、铝电解多功能机组的机构定位联锁

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扳手不在上限位大车、小车被定位联锁，不能动作  ~" @9 Z7 C; J

天车料箱加料时大车、小车被定位联锁，不能动作1 q6 R( F2 B0 e3 r3 [

打壳、阳极、捞渣、加料有一个不在上限位时，其它的工具被定位联锁，不能下降

四、铝电解多功能机组的限速及限位

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工具不在上限位时，大车、工具小车、出铝小车只能低速运行

出铝钩不在上限位时，大车、工具小车、出铝小车只能低速运行

工具小车、出铝小车开近轨道终端时只能低速运行

打壳上下限位$ }0 Z- w9 W( K; I& S

阳极上下限位

扳手上下限位6 ^$ O3 v" Z: l2 u  k

捞渣上下限位

加料管上下限位

出铝钩超上限位 上下限位

2×12.5T绝缘葫芦上下限位' T. ~, g" |6 }- g4 L. L

驾驶室不在规定位置时工具小车不能靠边5 c$ L/ Z+ ]9 b" K

驾驶室规定位置感应器  K$ P  B! c& ?* |  e

加料管管口零位感应器% l; c1 W5 g4 ]# E) ^3 t

料箱加料时大车、小车对位感应器: g8 F7 K- J& h- y2 d; [& ^

五、铝电解多功能机组的绝缘& L: b' m+ ]& U  R" U" e9 S4 c

 

铝电解多功能机组设置绝缘点，其一可防止电解槽直流电通过机组对地短路，其二可防止机组交流电（电气设备破坏时）与直流混电。上述两种情况均可导致人身和设备事故。吊钩和工具（包括打壳、更换阳极、加料、捞渣）对大车的绝缘总电阻不小于2MΩ。

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机组上绝缘点的设置如下：9 E' v3 g) G- {7 X

 

工具小车各工具（包括打壳、更换阳极、捞渣）对大车有两道绝缘：: l+ B' \0 E2 z" B# E9 ]

工具————回转装置————工具小车端梁

 

驾驶室对大车有三道绝缘：

驾驶室————环轨————环轨吊架————小车架8 Y3 X) s5 b# E" q' x( g

 

加料管对大车有两道绝缘：( J5 m" G0 d) x) ^) G

加料管————料箱————工具小车端梁8 I: k& o. P, i  p. g- f- h! d) l( T0 H

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出铝小车吊钩对大车有两道绝缘：

出铝小车吊钩————垂直导向架————小车架

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2×12.5T绝缘葫芦对大车有两道绝缘：

2×12.5T绝缘葫芦————卷扬机————大车

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六、铝电解多功能机组的使用须知

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铝电解多功能机组的基本控制系统分为：打壳、更换阳极、添加覆盖料、出铝、母线提升及槽检修吊装等。其结构部分可分为大车、工具小车、出铝小车。大车部分包括空压机系统、大车行走系统、电气控制系统。工具小车部分包括打壳机构、更换阳极机构、加料机构、捞渣装置、液压系统。出铝小车系统包括一个自带称量系统，自由旋转、升降的出铝钩。0 o* [1 r) X  P# \( j% A* A7 @

* u- p% x- J; E+ O9 o

主电源合闸控制：

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按下“主启动”，主电源无故障则合闸；按下“主启动”保持3秒钟，主电源分闸，当发生绝缘破坏时，主电源分闸，为了把工具和电解槽分开，按下“强制送电”，主电源合闸，工具上升到上限位主电源自动分闸。

0 M" J. K7 I5 E0 c# Q. l& w

工具小车行走的条件：% p1 j, Q- x" l0 z" Q# W- g

" E2 X% }6 w3 A7 `0 F0 P' ^) j" ^% ~  v

        回路正常   变频无故障  抱闸无故障  冷却风机无故障  无终端限位 扳手在上限位  无锁定加料对位信号2 M9 p  k: o% s& c, N: B7 Y

+ }" R- ~& j% \7 T

出铝小车行走的条件：

 

         回路正常   变频无故障  抱闸无故障  冷却风机无故障  无终端限位

 

打壳机下降的条件：  S4 _6 `8 w- }/ J8 o4 q8 O7 A  a

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        扳手在上限位  阳极在上限位  捞渣在上限位  工具绝缘正常

 

打壳机高速下降的条件：* x8 I% ]+ Z2 u

# J6 J2 J, i; |# Z5 X

        打壳机在上下限位中间

 

阳极更换装置下降的条件：3 H, v4 k0 T$ R; g& }1 Y; R

 

        扳手在上限位  打壳在上限位  捞渣在上限位  工具绝缘正常  无阳极测高速信号* p# _: D6 b1 ?% H. o

 

铝电解多功能机组各工具的用途及安全操作：0 V) D, q. ~3 e6 d$ E

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        阳极更换

 

主要用于在阳极更换作业中从电解槽中吊出红热残极及安装新极。8 ^! w/ u; R; k( H2 ?

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        打壳机构) t# q: y2 t& R' e5 h

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主要用于在阳极更换作业中破碎电解质壳面。

 

        加料装置

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主要用于向换好后的新极上覆盖氧化铝粉。' q5 Z1 m: m8 i0 C% ]. l

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        捞渣装置# \$ J) ^9 d, u( S' {/ f$ g: B

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主要用于捞出在红热残极吊出后掉落在槽内的壳面块及碎阳极块。0 w7 c  h1 i- g: C

7 s9 R2 ]' S: _6 P9 Y; |0 Z

        出铝钩

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主要用于吊运出铝抬包。

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        2×12.5T绝缘葫芦

 

主要用于吊运母线提升框架完成抬母线作业。7 L4 ~# H, L8 E! u: a7 l/ A

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七、铝电解多功能机组的防火安全

 

铝电解多功能机组发生火灾的原因很多，主要是由于电气设备的安装和日常维护不当，电气设备在运行中超过额定负荷，发生线路短路，过热或打火花造成。因此，驾驶室中必须配备符合规定的消防器材，并配备救生安全绳。

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电气火灾发生后，电气设备可能因绝缘损坏而碰壳短路，电气设备也可能因断路而接地短路，使正常不带电的金属架构和地面带电。因此，火灾发生后首先要切断电源，无法切断电源时，则要合理使用消防器材，防止触电事故发生。

 

铝电解多功能机组的火灾多发生在驾驶室内、滑触线、控制屏处，扑救时要使用1211、干粉、二氧化碳等不导电的灭火器材，并保持一定的安全距离