新型铝电解多功能机组的大车结构设计

昆明理工大学成人高等教育毕业设计（论文）某年产30万吨电解铝220kV整流系统初步设计*名：***学号： *************专业：电气工程及其自动化年级： 2013级学习形式：函授▇夜大□脱产□学习层次：高起本□专升本▇高起专□函授站：昆明站目录摘要 (I)前言 ....................................................................... I I 第一章电气一次主接线设计. (1)1.1 铝电解负荷对供电的技术要求 (1)1.2 主接线方案的初步比较 (2)1.3 一次主接线系统图 (3)1.4 220kV GIS开关站配置 (4)1.5 220kV GIS开关站保护装置 (4)第二章整流机组方案确定 (4)2.1 电解工艺条件 (4)2.2 整流机组应满足生产工艺的技术参数 (5)2.3 整流机组基本介绍 (5)2.4 整流机组相数的选择 (7)2.5整流机组调压方案的选择 (7)2.6 整流机组调压方法的选择 (8)2.7 整流机组的移相 (8)2.8 额定参数计算 (11)2.9 整流机组方案的最终确定 (13)第三章整流器 (13)3.1 整流器的主要结构及技术参数 (13)3.2 整流柜工作原理 (15)3.3 整流柜主电路联结 (18)3.4 整流装置保护 (21)3.5 整流器冷却系统 (23)第四章整流所辅助配置 (24)4.1 整流所交直流自用电 (24)4.2 功率因数补偿及谐波治理 (24)4.3 整流所区域防雷及接地 (24)4.4 变压器事故油池 (24)4.5 照明 (24)结论 (25)总结与体会 (26)谢辞 (27)参考文献 (28)附录 (29)本论文为某年产30万吨电解铝的220kV整流变电站整流系统初步设计。

主要包括以下内容：在对各种电气主接线比较后确定本厂的电气主接线图，再根据电解铝的年产量及直流负荷计算出整流机组变压器组数及各项技术参数，画出主接线图，根据电解铝直流负荷及年产量计算出系列直流电压和系列直流电流。

文章编号:1007-967X (2011)03-0075-03铝电解多功能起重机卷扬机构参数选择分析*刘金生,包世民[中国有色(沈阳)冶金机械有限公司,辽宁沈阳110141]摘 要:本文针对电解铝行业32t 铝电解多功能起重机卷扬机构主要部件参数进行计算,同时对电解铝多粉尘、强磁场、强腐蚀气体环境下的卷扬机构选型和选型注意事项进行了分析和总结,确保卷扬机构运行平稳,从而保证整机的正常运行。

关键词:铝电解多功能起重机;卷扬机构;卷筒;参数中图分类号:TH218文献标识码:A铝电解多功能机组的卷扬机构主要用来吊运盛装熔融金属的钢包,同时也用于辅助吊运。

卷扬机构安装在主梁上,沿主梁上的轨道运行。

可旋转的吊钩安装在活动框架上,与活动框架一起在固定导向架内运动,并对盛装熔融金属的钢包进行电子称量和记录。

准确的选择机构参数,对机构的平稳运行和使用寿命以及生命安全具有重要的作用。

1 卷扬机构电机的选择根据GBT3811-2008表6机构的工作级别,本文选择的卷扬机构使用等级为M 6等级。

因为卷扬机构吊运的是盛装熔融金属的钢包,运行速度需要平稳,所以选择冶金起重用变频电机,型号为YZP280S -8C ,因空气中含有氧化铝(A l 2O 3)粉尘,碳粉粉尘,H F 、C O 、C O 2气体,沥青烟等有害气体,电机防护等级选择大于或等于I P54。

卷扬机构静功率计算:P j =(Q +G 0)V1000=(3.2 104+2.4 103) 0.081 101000 0.85=32.78k W式中Q 额定起重量(kg),Q =32000kg ;G 0 吊钩组重量(kg),G 0=2400kg ; 机构总效率,取 =0.85;V 起升速度(m /s),取V =4.9m /m i n =0 081m /s 。

电动机计算功率:根据电机样本选择:海拔为1500m,环境温度为50 ,功率折算因数为0.87。

选择基准工作制为S 3,负载持续率为40%,功率因数为1。

探究全置多功能电解铝天车的开发与应用摘要：本文首先普及了电解铝行的行业特征以及天车的开发历史。

从60年代初期开始一直到21世纪，电解铝天车从单一化装配走到集成化、多功能配置，已经走过了半个世纪的旅程。

在第二部分，本文通过全置多功能电解铝天车开发的产品设计，提出了一款多功能电解铝天车的功能结构以及相关的模块运作方式，在本文最后一部分中解释了多功能电解铝天车的差异化功能特点，强调了这种系统运作的优势。

关键词：全置多功能；电解铝天车；开发应用引言笔者曾经看过一个钢铁厂的新闻，钢包在天车调运中脱轨，使工人在密闭的车间内被滚烫的钢水烫伤致死。

这一新闻是出现在早期自动化、机械化程度不高的钢铁厂房内。

如今，随着机械化、自动化设备的不断提升，天车的运行效率、集成方式、功能联合化得到了一定的提升。

这从一定程度上不但保证了工人的作业安全，而且使厂房的生产效率也进一步提高。

天车的使用与投产，不仅仅使工业生产行业步入了全新机械化、自动化的时代，而且它解放了人力，使工人的作业劳累程度大大降低，这对于人的生命安全保障具有一定的提升作用。

1、电解铝天车的概念为了了解电解铝天车的概念，我们先来看电解铝行业。

生产铝金属的工业一般会采用电解的方式，对铝金属的氧化物进行分解，这一行业被称为电解铝行业。

在电解铝的过程中，通常会加入溶剂，溶剂能够使溶质产生溶解现象，在电极的作用下分离出纯质的铝。

一般在电解铝行业中通过电解槽内的两极化学电化学反应来完成铝金属的分离，这一过程被称为铝的电解过程。

生产出来的铝制品主要应用在不同行业的铝材加工中，应用场景比较广泛，最多的领域就是汽车和房地产。

近年来，我国电解铝行业主要集中在电价便宜而且铝化合物充足的地区，例如新疆、内蒙、山东、青海、甘肃等地区。

在电解铝的过程中，通常会在电解槽内使铝液产生电化学反应，那么这种高强度的电化学反应产生的气体、液体温度产生的液体温度会在950摄氏度到970摄氏度。

这就要求电解铝槽要实现自动化装配和起吊、运输，人工作用不可能完成温度如此高、反应如此强烈的电铝槽搬运工作，所以这就催生了电解铝天车的设计与生产。

铝电解车间天车的组成及安全操作维护要求作者：张军来源：《中国科技博览》2013年第36期[摘要]本文介绍了铝电解车间天车的组成，并根据简易天车的组成制定了相应的天车安全操作及维护的要求。

从而加快提高了天车操作人员和维护人员的安全意识及操作技能，确保了人身及设备安全，提高了工作效率。

中图分类号：TF821 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0337-02铝电解车间天车按功能的配备可分为多功能铝电解天车和简易铝电解天车两大类。

下面就金元铝业有限公司，LHB型16/5吨简易天车的组成及安全操作维护要求做一下介绍。

以供有同类型天车的铝电解企业参考执行。

一、铝电解车间简易天车的组成铝电解车间简易天车的主要组成：金属桥架机构，大车运行机构、小车运行机构、缓冲装置、制动装置、驾驶室、电气保护及控制系统组成。

大车采用箱型双梁桥架结构。

主梁与端梁的销轴定位，高强度螺栓联接。

运行机构采用4轮支撑、双边单向驱动，并设有悬吊式缓冲装置，为了安全还加装了防脱轨装置。

其中大车的组成主要包括：运行机构、桥架、缓冲装置、16T绝缘葫芦、驾驶室及电气控制、保护系统等部件；小车的组成主要包括：主小车运行机构、限位装置、5T绝缘葫芦、打壳机构、阳极更换机构、下料系统。

二、铝电解车间简易天车安全操作及维护要求天车是铝电解生产过程的关键设备，天车能否安全、可靠地运行直接关系到企业的生产效率。

这就使天车安全操作及维护显得尤为重要：A：天车安全操作必须遵守以下要求1、天车操作人员须经过专门培训，并持有天车操作证者后，方可独立操作。

2、开车使用前应先检查天车的机械部分，电气部分及防护装置是否完好。

如有异常必须查明原因，待修复后方可使用。

3、天车开启时应先鸣铃。

操作控制器手柄时，应从“0”位转到第一档，然后逐级增减速度；换向时必须先回“0”位。

4、作业时吊钩下部严禁站人，且应听从地面人员指挥，但在接到任何紧急停车信号时都应立即停车。

铝电解多功能机组金属结构常见载荷分析摘要:文章对电解铝厂房常用设备铝电解多功能机组在工作中经常承受的载荷进行了分析。

关键词:铝电解多功能机组;自重载荷;起升载荷;冲击载荷铝电解多功能机组能完成铝电解生产中的打壳、换极、下料、清渣、出铝、辅助提升阳极母线、吊运电解槽和其机构零星吊运作业。

再加上其工作环境本身具有高温高磁场,粉尘大等特点。

因此铝电解多功能机组的金属结构所受的载荷非常复杂。

铝电解多功能机组的金属结构始终所受和经常作用的载荷,包括自重载荷、起升载荷、冲击载荷和惯性载荷等属基本载荷。

机组正常工作状态下受到的不经常作用在金属结构上的载荷,包括风载荷、工艺性载荷、机组偏斜运行侧向力载荷以及由于温度磁场造成的载荷等将其归属到附加载荷;由于试验载荷,安装、地震及碰撞载荷出现几率较低,只在特殊情况下出现,属特殊载荷。

1自重载荷自重载荷包括铝电解多功能机组大车小车的金属结构重量、配套件重量、料箱里物料的重量。

配套件的自重载荷可由配套厂商提供的产品样本查询, 按均布载荷处理。

例如:计算一大车主梁受的自重均布载荷qj:主梁的自重G1,主梁上布置的固定电葫芦G2,主梁上方电控箱G3,主梁上栏杆等总重G4。

大车主梁自重按均布载荷处理,其值为:qj=,式中L为主梁跨度。

2起升载荷出铝车吊运铝包,抓斗捞渣,固定电葫芦吊运电解槽,提升阳极母线都可按其起升所承受重量计算载荷。

例如,出铝车钢丝绳所受的最大拉力:Smax = 。

式中,Q为额定起重量,kg;GD为吊钩组重量,kg; M为滑轮组倍率;ηh为机械效率。

根据所选钢丝绳型号查相关手册确定钢丝绳的最小断裂载荷F0,钢丝绳的安全系数n =。

根据用户提供的多功能机组的工作制度,计算的工作循环总数以及相关经验来确定整机和起升机构工作级别,根据工作级别来确定最小的安全系数[n] ,我们要求n>[n]。

工作循环总数N=。

N为工作循环总数;Y为起重机使用寿命,年;A1、A2为30年;A3、A4、A5为25年;A6、A7为20年。

铝电解天车又称铝电解多功能机组，其英文名为product tending machine，简称PTM，它是现代预焙阳极铝电解生产的关键设备，适用预焙阳极铝电解工艺生产，能满足铝电解车间高熔盐、大电流、强磁场、多粉尘HF烟气的工作环境，下面就铝电解多功能机组的相关知识做一简单介绍：一、铝电解多功能机组的发展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。

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。

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。

地面小车有：打壳换极车、加料车、出铝车等。

<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。

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。

（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。

铝电解多功能机组性能分析研究及优化应用摘要：铝电解多功能机组是大型预焙阳极铝电解生产的关键设备,承担着电解槽打壳、捞渣、更换阳极、下料、抬母线、出铝、计量等作业任务，由于电解作业是在高温、多粉尘、多腐蚀性气体、强磁场等极为恶劣的环境下进行，电解铝企业一直以来努力拓展、改进多功能机组的的性能，提高多功能机组的高可靠性、高运转率，最大限度地满足电解生产的需要，减轻操作工人劳动强度，提高生产效率。

本文介绍了我公司500KA电解多功能机组在性能拓展和性能改进两方面，结合实际进行分析研究后的优化应用，通过性能优化，极大的提高了多功能机组的效率。

关键词：铝电解多功能机组，拓展，改进，性能，分析研究，优化应用1.现状1.1我公司500KA电解系列是沈阳铝镁设计研究院推出的新一代大型预焙阳极电解槽型，是当时国内系列电流最大的铝电解生产系列，是第一个量产系列，在很多方面都是全新的尝试。

虽然多功能机组能完成电解槽打壳、捞渣、更换阳极、下料、抬母线、出铝、计量等作业任务，但还存在阳极测高采用人工划线来确认换级高度，人为操作因素过大；出铝仍然采用人工出铝，误差较大；驾驶室触摸屏在设计之初仅对接近开关等开关量进行了检测，对于PLC系统故障及接触器粘连都故障都没有做到有效的监控；没有装设智能绝缘在线监测系统等问题，严重制约了电解系列的科学管理、高效平稳生产。

1.2多功能机组是电解生产的关键设备, 多功能机组的正常平稳运行，直接影响电解生产质量和效率。

为了提高多功能机组的检修维护质量，提高运转率，自2014年开始，我公司建立了多功能机组故障数据库，借助故障统计大数据分析，其中主要存在以下问题：CPU程序频繁丢失，故障次数多；通讯故障高，且故障不易查找处理，停机时间长；强磁场干扰造成PLC电源频繁烧毁、I/0模块烧毁。

由于功空压机控制采用传统的继电器控制，控制线路复杂，元器件多，造成电气控制故障多，排查处理难度大。

拖令系统滑车、清理铲升降易脱落。

28万吨电解铝及2×300MW机组发电工程初步设计电解工艺篇山西XX铝电有限公司28万吨电解铝及2×300MW机组发电工程初步设计第二篇电解工艺篇工程编号：沈阳X X设计研究院二ＯＯ三年八月山西XX铝电有限公司28万吨电解铝及2×300MW机组发电工程初步设计第二篇电解工艺篇工程编号：院长：总工程师：总设计师：二ＯＯ三年八月本篇主要编写人员总目次篇号篇名工程编号第一篇综合篇▲第二篇电解工艺篇第三篇碳素工艺篇第四篇烟气治理篇第五篇供电整流篇第六篇公用设施篇第七篇环境保护篇第八篇劳动安全卫生篇第九篇建筑与结构篇第十篇消防篇第十一篇节能篇第十二篇投资概算及技术经济篇第十三篇设备总册本篇目次1. 电解工艺 (1)2. 电解槽技术参数的选择 (3)2.1技术方案选择原则 (3)2.2电解槽型的选择 (4)2.3主要工艺设备的选择 (5)3. 电解槽的设计理论 (7)4. 母线设计方案 (8)4.1SY300电解槽磁感应强度计算方法 (10)4.2SY300电解槽的磁感应强度计算结果 (11)4.3SY300电解槽母线优化设计 (22)4.4SY300电解槽的磁流体稳定性分析方法 (24)4.5SY300电解槽磁稳定的计算结果 (27)5. 热平衡分析 (28)5.1内衬设计模型、电、热模型 (28)5.2SY300槽内衬设计 (29)6. 槽壳受力分析 (31)6.1设计软件 (31)6.2计算结果 (31)7. SY300电解槽 (32)7.1SY300预焙槽的主要技术参数 (32)7.2电解槽的上部结构 (33)7.3电解槽槽壳及内衬结构 (36)8. 电解槽的母线 (37)9. SY300电解槽的电压平衡 (38)10. 电解工艺 (40)10.1铝电解生产用原材料技术要求 (40)10.2电解铝的名义规模 (44)10.3电解槽数量的确定 (44)10.4电解系列的生产能力 (46)10.5电解系列的电力制度 (46)10.6电解车间配置 (49)10.7电解生产工艺操作制度 (52)10.8电解多功能天车的选取 (54)10.9集中大修工艺设备的选取 (62)10.10电解车间的物料单耗及用量 (64)10.11电解槽焙烧启动用料量 (65)10.12电解铝工艺综合技术经济指标 (65)11. 氧化铝及氟化盐贮运系统 (66)11.1概述 (66)11.2技术方案的选择 (67)11.3氧化铝及氟化盐的贮运能力 (70)11.4新鲜氧化铝贮槽 (71)11.5新鲜氧化铝输送系统 (71)11.6天车加料系统 (72)11.7氟化盐贮运系统 (73)11.8氧化铝超浓相输送系统 (74)12. 铸造车间 (75)12.1铸造工艺 (75)12.2铸造车间配置 (78)12.3主要设备的选择与计算 (79)12.4金属平衡 (81)12.5重熔用铝锭质量要求 (82)13. 阳极组装车间 (82)13.1车间的任务 (82)13.2阳极组技术参数(双阳极) (83)13.3工艺流程 (84)13.4阳极组装车间配置 (65)13.5阳极组装车间的设计产能 (66)14. 化验室 (69)15. 引进设备 (71)15.1电解车间 (72)15.2阳极组装及残极处理车间 (74)15.3铸造车间 (74)15.4化验设备 (75)1. 电解工艺电解铝生产采用熔盐电解法。

一种电解铝多功能天车轨道的优化与改造探讨摘要：在本次研究任务，他们分析了电解铝多功能天车轨道存在的问题，包括轨道固定件螺栓松动、伸缩缝接头断裂等问题，能够针对这一问题提出有效的解决措施，对目前电解铝多功能天车轨道进行改造，通过实践发现其改造效果较好。

关键字：电解铝；多功能天车；轨道；优化；改造；在电解铝厂中，多功能起重天车是重要的设备之一，能够实现电解质结壳破碎、氧化铝添加、阳极更换、捞块、物品的吊运等多种作业。

多功能天车的运行效率，能够直接影响电解生产是否正常运行。

而天车的行走，需要在专用的轨道上行驶，因此轨道的完好性直接影响着天车的正常运行。

若轨道发生故障，会导致天车无法运行，现场电解槽作业停滞。

在本次研究中，我们针对电解铝多功能天车轨道存在的轨道压板螺栓松动、伸缩缝接头断裂等问题，对现有轨道进行一定程度的优化。

通过天车的行走，对优化、改造情况进行检验。

一、天车轨道的相关介绍在本次研究中，我们所研究的某电解铝厂冶金起重天车，其本身自重147吨，由两组端梁，一组带2个导向装置，一组不带导向装置，分别有4个车轮组成。

其行走的钢轨型号为QU120，固定件选用的是WJKC1型固定件，固定件间距600mm,因原轨道压板选型错误、伸缩缝接头存有缺陷等问题。

在天车处于重载运行情况下会使轨道固定系统出现变形移位，运行的过程中阻力增加，再加上轨道的变形，使得螺栓在交变载荷作用下很容易出现断裂问题，影响轨道的稳定性。

由于温度拉力影响断缝使两端的轨道出现收缩，直到温度拉力和线路阻力实现平衡。

如果未能及时发现断口，很容易导致轨道上下或左右错位问题，多处直线度、水平度变差，轨道伸缩缝接头经常性断裂，影响多功能天车机组的正常运行，甚至影响电解正常生产。

该电解铝厂每次进行维修之后只能够维持半个月，因此我们针对目前多功能天车轨道存在的问题，提出了有效的解决措施。

二、天车轨道的施工和安装要求从施工和安装要求上来看，轨道在厂房伸缩缝处进行拼接，采用的是轨道夹板固定加工的异型轨头拼接方式。

铝电解车间钢结构厂房的设计与研究近年来，铝电解车间厂房越来越多的采用钢结构。

为了优化设计，满足工程的经济性要求，需要对影响铝电解车间经济性的主要因素厂房的柱距进行深入的研究分析，选择经济合理的工程方案，以满足工程需要。

本文结合实际工程进行研究，提出了电解车间最优柱距方案，对今后的铝电解厂房的设计有借鉴作用。

关键词：铝电解车间钢结构厂房经济指标分析本文通过对山东某铝电解车间项目的设计，在厂房的柱距方案上采用6.8m、13.6m两个柱距方案，并根据不同柱距选择经济合理的构件截面形式，利用STPJ 计算软件进行设计计算，对结果进行对比分析，以达到即能保证结构安全又能节约钢材用量的目的。

通过对主要结构用钢量及经济指标进行对比，总结出各种方案的优缺点及本项目的最优柱距，为以后的设计提供依据。

1.工程背景1.工程简介山东某项目采用预焙阳极电解槽及配套技术，规划建设2个电解系列，年产100万吨电解铝。

每个600 kA电解系列均由两栋相互平行、轴线间距60 m、跨度为34.5 m的二层楼结构厂房组成。

厂房一层安装电解槽阴极装置，标高为±0.000m，二层为操作地坪，标高为3.500 m，天车轨顶标高11.500m。

电解槽在厂房内呈单排横向配置，相邻两台槽的中心距为6.800 m。

1.主结构设计与分析1.结构选型本工程运行铝电解多功能机组PTM（25+25）t及PTM（40+40）t,按吊车吨位划分，属于重型厂房，应主要按照《钢结构设计规范》进行计算。

在以往的设计中都是按照工艺专业提出的基本柱距6.8m进行设计，本次设计在方案讨论过程中提出按照6.8m（方案一）、13.6m（方案二）柱距两个方案进行计算比较。

13.6m柱距经济性优势在于刚架数量及基础数量减少，加工及施工安装工作量减少，施工进度加快。

但随着柱距的增加，柱子及梁截面将会加大，吊车梁及檩条系统用钢量相应增加。

为了确定最经济的方案，需要对两种方案进行计算对比。