新型通用型铝电解多功能机组的设计研发

新型通用型铝电解多功能机组的设计研发

马超

中铝包头铝业有限公司电解四厂

身份证：150202198804140635

摘要：随着经济社会的发展和能源的日益减少，全社会逐渐形成了节能环保的发展理念，铝电解生产行业相较于其他行业能耗更高、污染更重，越来越多的工作人员开始思考如何实现铝电解生产过程的节能发展。针对当前铝行业的发展需求，本文分析了现有铝电解多功能机组在实际应用中存在的问题和不足，重点序言了新型通用铝电解多功能机组的结构特点和工作原理、新型结构的突出特点是可以满足铝电解多功能吊车在不同电解车间的通用性，对缩短多功能吊车设备的维护周期，提高多功能吊车的运行效率，从而提高铝电解生产效率，具有重要意义，是一种极具推广价值的新型设备。

关键词：铝电解；生产工艺；节能途径

前言

电解铝多功能机组是大型电解铝生产的机械化专用作业设备，承担着辅助预焙阳极电解槽规模化生产的任务。该机组是集剥壳、装料、更换阳极及测高装置、清理阳极铲、出铝等功能于一体的机械、液压、气动、电气控制的高科技产品，可使电解铝生产从根本上摆脱繁重的体力劳动。它可以大大改善操作环境和工作条件，减少设备种类和数量，提高设备使用效率，实现高效、安全、人性化的现代化生产。随着有色金属行业电解铝技术的飞速发展，为确保预焙阳极电解铝的现代化、高效化、智能化，要求电解铝多功能机组在功能上必须有大的突破。

1新型通用型铝电解多功能机组的主要特点

新型车设计为通用型，以双梁车为主要特征，在工具车上安置出铝卷扬，优化了整体结构。设计新型支架，加大操作室回转装置半径，更换阳极、打壳、清理铲、下料装置等均放置在支架上。下料可参与整个小车的回转，提高了设备在不同电解车间的通用性。整套设备最终实现了操作方便、机构简化，并可在两个不同的电解车间互换使用，大大提高了通用性。如图（图1）

2新型通用型铝电解多功能机组主要存在问题

(1）现有铝电解多功能吊车在卸料系统中是固定在工具小车的车架上，不参与整个工具的回转，其结构布置在不同的电解车间（注：不同电解车间厂气一固两输送电解液卸料口位置不同）的通用性较差，考虑到电解车间使用的方便性，铝电解多功能起重机采用的机械结构分为I型、II型铝电解多功能起重机的机械结构分为I型和II型，不具有通用性； (2）原铝电解多功能天车的双仓卸料系统采用两套独立的卸料装置（包括下料阀、旋转装置、垂直升降系统等）分别添加和覆盖氧化铝和氟化盐的添加覆盖料作业，性能较好，但生产制造成本较高，占用空间较大；(3）目前应用的多功能起重机在其工具架上只有两个工具（打壳和更换阳极机构），而清渣装置则固定在工具小车的一侧，这种结构不能满足部分用户对集中控制、操作、维护方便的需求；（4）四个工具（打壳、换极、加料、清理铲)和出铝分为两个小车，即工具小车和出铝小车，机构过于分散，维护不便，机械结构布局不合理。

3通用型铝电解多功能机组的主要结构

通用铝电解多功能装置是一种新型铝电解多功能装置，它以简化的通用结构实现了现有设备的主要功能操作。它不仅可以在两种不同的电解设备中互换使用，而且结构更加简单。新机组在横梁结构、工具小车、下料装置、清渣装置、出铝卷扬等结构上实现了设计创新，在保证现有设备功能的前提下，改进了现有设备结构上的不足，进一步提高了设备的功能性和可维护性。

3.1整机结构

通用铝电解多功能机组主要由大车部分、主小车部分和电气控制部分组成。大车部分采用双梁双轨结构，电控部分安装在其中一根主梁上；主小车运行结构采用四轮水平布置形式，四项工具(打壳、换极、下料、清理铲)及出铝卷扬都放置在主小车上。

3.2大车结构

大车主要由两根平行主梁、两套端梁小车、行走平台、梯子、栏杆、检修平台、16t×2移动式绝缘电动葫芦、电动葫芦导轨等组成。其主要特点如下：

(1）大车运行采用 6 个轮组，其中 2 个主动轮组采用角轴承座驱动，安装方便。大车运行部分设计为防磁结构；（2）主梁设计为加宽结构，便于在内部安装电控系统。电控室位于主梁内部，靠近供电侧，内部采用防磁隔热装饰，避免电解槽高温和强磁场对电控室的影响，电控门设置在主梁供电侧末端，方便电控部分的安装和检修。所有电控部分集成安装在多块电控板上，可通过设置在主梁内部的滑道方便地运送到安装位置，并易于接线。大大改善了操作环境。(3）大车部分的设计为两厂共用的形式，需要在大车两侧各安装一个集电架供吊车取电作业，并分别设计集电架检修吊篮。

3.3主小车结构

主要包括行走机构、工具回转、打壳机构、双阳极扭拉、清渣装置、下料装置、32t出铝卷扬、液压系统等。主小车是整个通用机组的核心。在原有结构的基础上，加大了刀具的回转半径。将原结构的万向架和回转上支架组合成新的工具台车龙门结构，龙门与回转下支架之间连接回转装置，回转下支架下固定料仓和卸料装置，实现其回转功能。旋转下支架下方连接有工具架，工具架上安装有脱壳机构、清铲工具机构和阳极更换机构，三种工具呈一字型排列，工具架两侧为液压站和其它电控系统留出空间。同时，在工具小车门架下方偏挂出铝卷扬机构。出铝卷扬机构安装在主梁2侧，与其他工具独立。在出铝卷扬一侧装有检修平台，便于对出铝卷扬及各项工具的维修。这样布置使得有效空间得到充分利用，简化了原有设备工具小车和出铝小车双小车的结构，还能够实现多功能起重机在电解各车间的通用性。

3.4主小车的下料装置

针对天车的 “通用性”特点，考虑到原有结构的通用性不足，在保留原有结构优点的基础上，设计开发了一种新型的下料系统。新型下料系统的主要组成部分包括：上部接料装置、料仓、下料阀、接料箱、旋转导向装置、下料管、卷扬装置。其结构的主要特点是通过料仓上部设置的绝缘联接把合在工具回转下支架上，将整个下料系统组合在工具旋转下支架上，使下料系统参与整个工具旋转装置的旋转，从而实现不同电解车间的单元互换。

3.5主小车的清渣装置

捞渣装置也安装在工具回转上，为了实现工作行程，其升降装置由两级气缸升降组成，增加升降行程，实现扒渣作业；抓斗导向杆端面远离抓斗中心，使抓斗工作时，导向杆远离阳极母线，避免设备与阳极母线频繁碰撞造成损坏。采用自锁气缸打开和关闭抓斗。

3.6主小车的出铝卷扬装置

出铝卷扬由与牌坊架连接成一体的卷扬平台、导向架、移动架、卷扬装置、定滑轮装置、平衡梁装置和吊钩滑轮组等组成。专门设计的移动架结构与固定架和动滑轮组之间形成双导向结构，可增加吊钩在导向架内的行程，使吊钩达到更高的仰角位置，同时也保证了出铝作业时吊钩的稳定性，从而提高了生产效率。在导向架上安装有气缆卷筒和电缆卷筒对吊钩进行供气、供电。气缆卷筒同时还可以单独动作对电葫芦供气。

4新型机组中的主要创新点

新型通用型铝电解多功能机组与现有机组结构的不同之处主要表现为以下几点：(1)新型车设计为通用型，两侧都设电源采集箱，并在箱内设置刀闸开关；(2)设计新型工具支架结构，将更换阳极、打壳、清理铲工具均放置在工具支架上，便于对机组的几项工具的集中编程控制，操作便捷，维护方便，提高设备运行效率；(3)将四项工具和出铝卷扬都放置在工具小车上，即两个小车合二为一，整体结构优化，便于主要功能的集中控制，操作、维护更加便捷，机构更加平衡，稳定性好，具有通用性；(4)设计新型下料系统，新型结构可以参与整个工具小车的回转，增强了机组在不同电解车间内使用的通用性，且能够采用一套下料装置实现两种电解质的加料作业，比原有结构少设置了一套下料装置，降低了生产制造成本；(5)由于取消了出铝小车，把出铝卷扬装置放置在工具小车上，因此将出铝卷扬供电装置由配电柜中移至工具小车电控柜中；(6)取消主梁上的电控柜，将电控柜中的供电与控制框架放置主梁中；(7)由于出铝卷扬装置放置在工具小车上，因此出铝钩与司机室采取动作互锁。即当出铝钩工作时，司机室必须位于规定位。当出铝钩不工作、司机室旋转时，出铝钩应位于上限位；(8)清理铲装置由电传控制改为液压控制，并有两级液压缸控制，增加2个换向阀，4个PLC控制点。

结语

在现代铝电解工业生产中，人们对于智能模糊系统控制的研究与开发已经取得相应的成绩，但依然无法达到理想的经济生产指标。将阳极、打壳、清理铲工具均放置在工具支架上，便于操作人员在同一位置进行工具转换，使得电解铝生产效率得以提高。同时，改进设计后，将两个小车合为一个新型工具小车，简化了机械结构，降低了生产制造成本，使电解多功能起重机在有限作业空间得到充分利用，即扩大了起重机功能。

参考文献：

[1] 张云伟. 新型铝电解多功能机组的改进设计[J]. 有色设备,2009(5):11-16. [2] 刘广彪,刘红枫. 铝电解多功能机组变幅四连杆打壳机构设计改进[J]. 科技创新导报,2012(14):21-22.

[3] 黄浩. 新型铝电解多功能机组桥架装配专用治具设计[J]. 有色设备,2014(1):9-11,66.