计为Spin-11阻旋料位计在 600 kA铝电解项目中的应用实践
摘要
阻旋料位计在电解铝这一极端工况中的表现至关重要。本文详细介绍恒信铝业年产 32 万吨电解铝项目在建设过程中，对核心生产设备——电解槽上部氧化铝料箱料位监测系统的选型、应用和效果。该项目环境极端复杂，面临高温（20°C ~ 200°C）、强磁场（高达 1000 Gs）、强粉尘和腐蚀性气体的多重挑战。最终，通过采用计为特制的高性能阻旋料位计（Spin-11系列），成功实现了对电解槽上部料箱氧化铝料位的精确、实时监测，保障了 600 kA 电解槽的稳定运行和自动化投料控制。
I. 项目概况与工况难题
1. 恒信铝业 32 万吨电解铝项目
该项目是恒信铝业扩大产能、升级技术的核心工程，采用了先进的 600 kA 大型预焙阳极电解槽技术。阻旋式料位计的采购数量庞大（共计360 个），用于监控每一个电解槽上部料箱（出铝端和烟道端）的氧化铝存量。料位计功能核心是实时反馈料箱的“满料/空料”状态，信号直接传输至槽控机（SCC），指导打料作业，确保电解过程的稳定性和电流效率。
2. 关于仪表选型
电解铝生产是典型的“三高”（高温、高电、高污染）行业。该项目的工况条件对所有安装在电解槽上部区域的仪表提出了严苛的挑战：
- 高温环境： 尽管车间环境温度在 20°C ~ 55°C，但电解槽上部结构区域的工作环境温度高达 20°C ~ 200°C。普通的阻旋开关耐温性不足，密封件极易老化、失效。
- 强磁场干扰： 600 kA 的直流电流在电解槽周围产生高达 1000 Gs 的强磁场。磁场对料位计内部的电机、减速箱和继电器等精密电子元件产生干扰，可能导致转动失灵、误动作或寿命急剧缩短。
- 腐蚀与粉尘： 现场存在氧化铝粉尘、CO、CO₂ 以及微量但具有强腐蚀性的 HF（氟化氢）气体。这要求设备的防护等级、密封性及材质必须具备卓越的耐腐蚀和防尘能力。
- 绝缘要求： 由于电解槽是带电体，料位计与料箱法兰之间必须进行可靠的绝缘连接，防止电流泄漏，绝缘阻值要求不小于 2 兆欧（2 MΩ）。
II. 计为Spin-11阻旋式料位计的关键技术突破
为应对上述挑战，恒信铝业最终选用了具备丰富铝行业经验的计为公司提供的Spin-11系列阻旋式料位计。该产品针对电解铝工况进行了多项定制化设计。
1. 卓越的耐温与密封设计
- 耐高温材质： 针对 200°C 的长期工作环境，Spin-11系列的关键部件（法兰盘、外套管及轴、叶片）均采用高强度、耐腐蚀的 304 不锈钢。
- 定制化耐温密封： 核心的密封件、轴承润滑脂以及减速箱油封均选用了耐温等级 ≥ 400°C 的特殊材料。这一设计保证了设备在高温下仍能保持 IP65 的防护等级，杜绝氧化铝粉尘和腐蚀性气体的侵入，极大延长了使用寿命。
2. 强磁场屏蔽与抗干扰技术
- 磁屏蔽设计： 针对 1000 Gs 的强磁场，计为在Spin-11料位计的电机驱动和信号输出模块采用了特殊的磁屏蔽罩。这有效地隔离了外部磁场对内部永磁电机转速和继电器吸合/释放动作的影响，确保叶片转速稳定在 1 RPM。
- 高可靠继电器输出： 输出采用继电器开关量（SPDT），触点容量 5 A/250 VAC，确保将料位状态稳定、无干扰地传输给槽控机。
3. 结构与电气参数符合性
- 关键尺寸匹配： 设备插入深度精确设计为 350 mm，完美匹配料箱结构，确保料位监测点准确无误。
- 绝缘连接落实： 投标方在供货时提供了定制的耐高温绝缘垫片和绝缘螺栓套，安装在料位计法兰与料箱法兰之间，现场测试绝缘阻值均不小于 2 MΩ，完全满足技术要求。
- 电气规格： 工作电压 220 VAC，功率消耗仅 5 W，符合节能要求。防护等级 IP65 的铸铝接线盒确保了现场接线的安全性和防尘性，并自带 1.5 m 长的连接电缆。
III. 项目实施与应用效益
1. 供货与现场指导
项目总共供货360 个Spin-11系列阻旋式料位计。计为严格按照合同要求，在 2 个月内完成了全部供货至国内指定地点。
在设备到达现场后，计为指派了经验丰富的技术人员提供了远程指导安装服务，确保了绝缘垫片、安装方向和电气接线符合设计要求。技术人员特别指导了现场操作人员关于在强磁场环境下，如何正确固定电缆和避免机械碰撞，以减少人为损坏。
2. 运行效果与质量保障
自安装运行以来，Spin-11系列料位计在高粉尘、强磁场和高温的恶劣环境中表现出极高的可靠性和稳定性。具体体现在多个方面：首先是稳定运行，它成功实现了对氧化铝料箱料位状态的实时、精准监测，槽控机能根据料位计的信号准确判断是否需要进行打料操作，从而有效维持了电解槽内氧化铝厚度的稳定，对电流效率的提升提供了基础保障。其次是维护成本的显著降低，由于其卓越的密封性和抗干扰能力，料位计的非计划性停机故障率远低于行业平均水平，极大地减轻了电解车间的维护工作量和运营成本。最后，通过质保承诺，恒信铝业与计为签订了长达 3 年的质保期，这远超行业标准，充分体现了制造商对其产品在高危环境下的信心；在质保期内，计为承诺在接到通知后 24 小时内快速响应并协助处理任何质量问题，为用户的长期使用提供了坚实保障。
IV. 结论
恒信铝业 600 kA 电解铝项目成功地展示了计为Spin-11阻旋式料位计在高危、极端环境下的卓越性能和可靠性。通过针对性地解决高温、强磁场、高粉尘和绝缘等核心技术难题，该产品为电解槽自动化控制系统提供了稳定可靠的料位基础数据，是提升现代化铝电解生产效率和安全性的关键支撑。此项目的成功应用，为国内其他大型电解铝项目在极端工况下选择料位监测设备提供了重要的参考案例。
