基于智能化技术的电解铝行业电气设备监控与故障诊断

基于智能化技术的电解铝行业电气设备监控与故障诊断

马淑萍

 632122198001260728

摘要：在智能化技术飞速发展的今天，电解铝行业电气设备监测和故障诊断也正在发生革命性变化。智能化技术的运用不仅增强了监测的实时性与准确性，而且也显著促进了故障诊断效率与准确性的提高。通过整合先进传感器技术，数据采集和传输技术，数据分析和处理技术，机器学习和人工智能技术等，并建设综合管理平台，实现电解铝生产工艺电气设备综合监测与智能诊断。这些工艺的运用使电解铝行业能较好地处理设备故障、确保生产安全、提高生产效率、减少维护成本。

关键词：智能化技术；电解铝；电气设备

引言

就电解铝行业而言，电气设备能否平稳运行是确保生产连续性、产品质量高低的关键。传统监控和故障诊断方法反应缓慢，精度不高，很难适应现代工业生产需要。智能化技术的提出给电解铝行业电气设备监测和故障诊断带来全新解决方案。通过运用智能化技术，能够实现电气设备运行状态实时监测，及时发现可能存在的故障风险以及通过智能化诊断技术对故障原因进行迅速定位，进而达到准确维护与高效管理设备的目的。

1.智能化技术在电解铝行业电气设备监控与故障诊断的优势

智能化技术应用于电解铝行业电气设备的监测和故障诊断中，有着显著的优势。一是可以做到实时，全面地监测，不遗漏任何微小异常情况，保证设备一直保持在最佳工作状态。在智能传感器及先进数据采集技术的辅助下，准确测量并连续监测装置各参数。二是数据分析能力强，能够快速地从大量数据中检测出潜在故障模式及变化趋势，并对可能存在的问题进行提前预警，从而及时采取应对措施避免重大故障。三是可以精准定位出故障发生的部位及种类，大大提高故障诊断效率及精度，缩短维修时间及费用。四是智能化系统也可以依据设备运行状况及历史数据给出个性化维护建议与计划，对设备维护计划进行优化。五是其能够实现远程监控与诊断，使专家不需要亲自到现场即可对装置进行评价与指导，从而提高工作效率与便捷性。

2.基于智能化技术的电解铝行业电气设备监控与故障诊断应用

2.1 智能化监控技术

2.1.1 传感器技术

在以智能化技术为基础对电解铝行业电气设备进行监测和故障诊断时，传感器技术起到了关键性作用。多种先进传感器得到了广泛的应用，例如温度传感器等，可以准确测量出设备关键部位温度的变化。本实用新型在电解槽和其他装置中设置若干个温度传感器，能够实时采集不同部位的温度数据并在温度出现异常上升时能够及时报警。压力传感器能够对装置内压力进行监测，如管道系统等，精确地把握压力波动并保证压力处于安全范围。还设置有电流传感器，能够实时监控电气设备电流，并在电流异常波动或者超过设定区间时快速反馈信息。以某厂电解铝为例，当电流传感器监测到大型电解设备电流骤增时，系统会即时报警，员工也会及时检查出来，找出为一处线路接触不良之处，以免可能造成设备故障而中断生产。

2.1.2 数据采集与传输技术

通过有效的数据采集系统可以对电气设备进行高频率，高精度的海量参数信息采集，其中包括电压，电流，功率，温度，湿度等多维度信息。在高速无线网络或者专用通信线缆等先进传输技术的支持下，实时采集这些数据并将其快速稳定的传送至中央监控系统中。数据传输时，使用可靠加密与纠错机制保证数据完整准确。以某大型电解铝企业为例，该企业的数据采集点遍布各车间、各设备，每几毫秒采集一次，通过5G网络向远程监控中心实时发送。从而使监控人员能够时刻观察到设备运行情况并及时发现可能存在的问题。同时这些数据也可长期保存并加以分析，从而对设备优化管理、故障预测等提供了强有力的证据。例如，根据某段时间的数据分析，找出某设备某段时间温度呈逐步上升趋势，对可能发生的故障提前做出预判并提前检修，确保生产连续性。

2.2 智能化故障诊断技术

2.2.1 数据分析与处理技术

通过深入分析大量设备运行数据，能够挖掘隐藏于数据后面的重要信息。如采用数据清洗技术去除无效及噪声数据以保证分析精度。针对所采集的电流，电压等信息，利用复杂数据挖掘算法可以检测出数据异常模式及趋势。以某电解铝厂为例，通过数据分析，发现某台装置电流波动表现为某时段不规则变化，经进一步分析和处理后判断为该装置内部某部件存在老化问题。与此同时，数据可视化技术得到了广泛的应用，通过直观形象的图表形式展现分析结果，使工作人员可以迅速了解并判读出来。例如以柱状图形式显示不同装置的温度分布，或以折线图形式显示某一参数随着时间变化的趋势，从而有助于决策者迅速作出准确地判断与决策。

2.2.2 机器学习与人工智能技术

机器学习和人工智能技术使电解铝行业电气设备故障诊断发生革命性变革。通过应用如神经网络和决策树这样的机器学习技术，我们能够对众多的历史故障数据以及正常的运行数据进行深入的学习和培训。经过训练的模型可以对新数据进行故障特征自动识别，以达到快速、准确地诊断故障的目的。以某大型电解铝生产基地为例，利用人工智能技术建立的故障诊断模型可以依据实时获取的数据快速地判断设备是否发生故障及故障发生的种类与部位。当一次设备出现异常时，模型准确无误的指出为某一电路发生短路，维修人员依据提示快速对故障进行定位和处理，极大的缩短故障排查的时间。

2.3 综合管理平台

2.3.1 实时监控与预警系统

系统通过与多种传感器及监测设备综合连接，可实时采集设备多维度的电压，电流，温度，湿度，运行频率等状态信息。这些数据实时传输给监控中心并通过大屏幕直观地显示出来，工作人员可随时看到各设备即时状况。系统将设置一系列预警阈值，当监测数据大于或者小于上述阈值时，立即启动预警。例如当某电解槽温度高于设定最高值800°C时，该系统将发出红色预警信号高亮闪，同时伴随警报声提醒有关人员注意。某电解铝工厂实时监控及预警系统成功地发现了某关键设备电流非正常上升，报警后员工反应快速，经检查发现为一线路接触不良处，并及时处理，以免可能造成设备损坏、生产中断等问题，保证生产持续稳定。

2.3.2 远程诊断与维护系统

在综合管理平台上，远程诊断与维护系统显示出了较强的应用价值。在先进通信技术与网络连接的支持下，异地专家可通过本系统获得设备实时运行数据与状态信息。他们有能力通过远程方式对设备进行深入的诊断与分析，仿佛是亲自走进了现场。比如，现场工作人员在遇到难以处理的故障问题后，可将有关数据、图像等通过该系统实时传送到远处专家团队。专家在对这些资料深入分析判断的基础上，提出了确切的诊断结果及解决方案。在一起实际案件中，一偏远地区电解铝厂设备发生故障，当地技术人员不能确定问题出在哪里，采用远程诊断和维护系统进行处理，总部的技术专家团队迅速参与其中，经过深入的分析，他们确定了问题出在一个特定部件的损伤上，并指导了现场工作人员进行替换，从而迅速地恢复了设备的正常工作状态，极大地节省时间与费用，同时避免由于设备故障而长期停运造成的重大损失。

结束语

将智能化技术应用于电解铝行业电气设备监控及故障诊断，不但促进监控及诊断工作高效准确进行，而且对电解铝行业具有明显的经济社会效益。通过建设实时监控与预警系统，远程诊断与维护系统综合管理平台，实现电气设备综合监控与智能诊断，对电解铝行业可持续发展起到强有力的技术支撑作用。今后，在智能化技术不断进步的背景下，电解铝行业电气设备监控和故障诊断也会越来越智能化和精准化，给行业发展带来了全新的生机和活力。

参考文献

[1]杨聪富. 电解铝设备管理及维修探讨[J]. 新疆有色金属, 2022, 45 (02): 108-110.

[2]唐秀茂. 探析电解铝生产设备的智能化操控系统[J]. 低碳世界, 2018, (11): 286-287.

[3]杨叶伟. 电解铝工业关键工序智能化过程控制技术的研发与应用. 云南省, 云南云铝润鑫铝业有限公司, 2016-01-29.