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《铝电解用多功能机组绝缘检测系统》

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摘要：铝电解用多功能机组因为其多项作业均需要与电解槽阳极母线等通有直流电的部位有直接接触因此其各部位的绝缘就尤为重要,绝缘监测系统可以有效的防止交直流短路、电解直流接地事故的发生,确保机组操作人员、设备和电解系列的安全.

关键词:铝电解用多功能机组；绝缘检测仪；PLC；感应电压；脉冲

中图分类号：TF804.4

文献标识码：A

铝电解用多功能机组主要肩负着完成铝电解生产的打壳、加料、更换阳极、清理阳极坑、出铝、调运阳极母线框架、完成安装和检修电解槽及其它零星吊运等工作,是集机械、液压、气动、电气、自动控制等新技术于一体,是高科技含量的设备,对提高生产效率,减轻操作工人的劳动强度起到关键作用.其设计应能满足铝电解车间高熔盐、大电流、强磁场、多粉尘和烟气的工作环境,因为其多项作业均需要与电解槽阳极母线等通有直流电的部位有直接接触因此其各部位的绝缘就尤为重要,一旦绝缘破坏将导致交直流短路、电解直流接地事故的发生,确保机组操作人员、设备和电解系列的安全.因此铝电解用多功能机组绝缘检测就要求不间断、实时、当出现绝缘故障后需有警报,并强行禁止其继续作业,以防止人员、设备和电解系列出现不安全状态.

1 铝电解用多功能机组绝缘检测

铝电解用多功能机组绝缘检测包括绝缘电阻检测和绝缘电压检测两部分,其中绝缘电阻检测主要对铝电解用机组绝缘检测点进行检测包括：工具小车各工具对大车的绝缘,驾驶室对大车的绝缘,出铝车对大车的绝缘,电动葫芦对大车的绝缘等.绝缘电压检测主要针对机组上的电动机绝缘故障、电缆绝缘故障、机组作业工具的绝缘部位故障时进入机组电气控制系统的AC/DC故障电压的检测.目前大多数铝电解多功能机组只有绝缘电阻检测而没有绝缘电压检测.存在一定的安全隐患.

2 绝缘检测原理

老式的绝缘监察装置是利用电桥平衡原理,正极和负极各作为电桥的一个臂,通过一定的电阻和大地接通,正常运行时,电桥的是个臂上的电阻是平衡的,对角之间无电压,当正极或负极接地时,电桥不再平衡,对角之间有电压,表计就可以有指示.根据接地的阻值不一样,电桥不平衡的程度也不一样,相应的表计的指示也不一样.

现在的绝缘监察装置是由装置发出一高频信号.此信号一段通过一定的电阻与正负极接通,另一段通过电阻与大地接通,正常运行时,因正负极对地是不同的,所有,高频信号形不成回路,当正极或负极接地时,高频信号便形成了回路,接地的电阻不一样,回路的电流也不一样.采用DC/DC变换技术,产生直流高压电源,施加在被试品上,采用电流电压法测量原理,采集流经试品的电流,进行分析处理,再变换成相应的绝缘电阻值,由模拟式指针表头或数字表显示.

目前国内铝电解生产主要使用PTM铝电解用多功能机组、ECL铝电解用多功能机组、两种主用的多功能机组均采用机械绝缘进行物理绝缘,采用绝缘材料为环氧酚醛层压玻璃布板、管或棒.它具有较高的机械性能和介电性能.加工后的零件,要求表面平整光滑并除油污,干燥后表面涂刷两道绝缘漆.烘干后存放于干燥处,以防受潮.绝缘组件安装包括：绝缘管、绝缘板、绝缘垫、螺栓、螺母及垫圈.其中绝缘管尺寸要比绝缘板或垫圈小1～2mm.下面主要以这两种主要多功能机组的绝缘检测系统进行说明铝电解用多功能机组的绝缘检测系统.

3 PTM机组绝缘检测系统

某铝业公司PTM铝电解用多功能机组使用LCSP-ZG25型智能绝缘监控电子控制装置,用于在线实时监控铝电解多功能机组的各个功能部件间结构金属体间的绝缘是否良好的智能控制系统.

多功能机组在正常工作情况下,被绝缘层隔开的两金属体之间产生的感应电压,由专用屏蔽测量线输入到隔离传感器,使其转换成真有效值电压信号,此信号经放大限幅电路送人CPU进行A/D转换,当两金属体之间绝缘层破坏导致两金属体短路,则两金属体之间的电位差为零,此时CPU中A/D转换值为零,为防止其误判断CPU控制交直流电压输出控制器,将系统内的交直流电压输出到绝缘体两边的金属体上,如A/D转换值仍为零,则证实两金属体之间的绝缘层损坏,绝缘检测控制系统动作发出信号至PLC控制全车停止动作,并发出报警.

PTM多功能机组各功能部位的绝缘利用绝缘监控电子控制装置来实现检测和自动保护功能,通过PLC及人机界面实现同绝缘检测检测控制系统的联用,通过PLC的开关量输入、输出模块对现场控制信号进行采集,在经过PLC对程序输入条件的运算,执行遥控器发出的动作指令,当多功能机组绝缘系统破坏后由绝缘监控电子控制装置来实现检测,检测后发出信号至PLC中,由PLC控制实现停车和绝缘报警.同时为了便于检修PLC将控制信号发送至人机界面.

4 ECL机组绝缘检测

ECL机组的绝缘检测系统由两个系统SYSTEM1和SYSTEM2两部分组通,其组成原件主要由绝缘电阻测控器、电压测控器、保护熔断器、机组电动机绝缘、机组动力电缆、控制电缆、网络通信电缆的外层绝缘层、机组不同区域间的绝缘隔离部件和绝缘检测系统的电缆绝缘层组成.由于整个机组绝缘检测点较多不便于检修人员检修,ECL公司将电解用多功能机组划分为A、B、C、D四个不同的区域,各功能部件按照所属位置划分为至不同的区域.

ECL机组绝缘检测系统为在线连续检测的工作方式,绝缘系统的检测包括机组绝缘电阻检测和机组故障电压检测两个部分,其中,对绝缘电阻的在线检测是利用ISOMETER AL465智能绝缘电阻测控器来实现的,故障电压的检测是通过电压测量控制继电器DUR2来实现的,主要进行机组的电动机绝缘故障、电缆绝缘故障、机组作业工具的绝缘部位故障时进入机组电气控制系统的AC/DC故障电压的检测.

ISOMETER AL465对绝缘电阻的检测采用“自适应测量脉冲检测原理”即将一个低频的电压施加在被测系统上,超低电频测量电压产生的正、负测量脉冲具有相同的幅值,而该测量脉冲的周期则是随着被测系统的绝缘阻值和泄露电容的不同而不同.当被检测的两个系统之间出现绝缘故障时,AMP绝缘电阻检测电路形成闭合回路,此时检测电路中将产生一个电流大小反比于被测系统绝缘电阻值得低频电流,绝缘电阻的检测进程开始启动.然后经过ISOMETER AL465内置的智能电气估算电路将该低频信号放大、采样、保存和A/D转换成数字信号后,进一步局算出别册系统的绝缘电阻值,发出报警或故障信号作用于PLC .

当多功能机组发生绝缘破坏时PLC控制系统将强制多功能机组各个功能部件停止运行,只有大车可将控制通道打至旁通使大车能够开至检修位置,使维修人员能够方便处理故障.只有维修人员处理好绝缘故障,绝缘检测仪停止报警全车才能继续作业,有力的保证了人员、设备的安全.

5 结束语

对多功能天车各个机构绝缘层间加装绝缘检测装置,实现对绝缘层的实时监控,报警功能,并在控制系统中实现对天车整体及时保护动作,检测准确,减少了检修人员劳动强度和时间,提高了多功能天车的自动化功能,保证绝缘出错时不会造成人员伤害、设备损坏,为多功能天车的正常运行提供了保障.

参考文献：

[1]张质文,等.起重机设计手册[M].北京:中国铁道出版社,1998.

[2]张耀海,法国易赛尔电解多功能机组绝缘监测技术[J].郑州：铝镁通讯.2014

[3]潘玉仓,智能绝缘监测装置在铝电解多功能天车的应用[J].辽宁：材料与冶金学报.2010

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