CN101619467B - 铝电解槽阴极电流在线调整方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽阴极电流在线调整方法，它包括：①分别采集铝电解槽中阳极电流信号和阴极电流信号，并把所采集的两种信号输入到阴极电流在线调整控制器中；②在阴极电流在线调整控制器中，对两种信号进行逻辑分析与计算，得出阴极电流和阳极电流的偏差值，并找出需要调整的部位及调整量大小，输出控制命令；③位于铝电解槽上的阴极电流调整器接收到该控制命令后，调整阴极电流通路，以改变阴极电流大小。本发明的有益效果：能够根据电解槽工作的需要，及时调整阴极电流分布，从而使电解槽的水平电流最小，克服了以往必须通过提升电压来平衡电压波动的问题，可大幅度节省电能，也避免了以往通过其它方式调整造成的大量人力和物力消耗。

Description

铝电解槽阴极电流在线调整方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种电流在线调整的方法，特别涉及一种铝电解槽阴极电流调整的方法，并涉及一种实施该方法所采用的装置。

背景技术

如图1、图2所示，目前电解铝工业生产用电解槽的电流通路是从阳极进入，先从阳极底部导入电解质层，再从电解质层导入铝液层，最后从阴极导出，阴极由阴极炭块，安装在阴极炭块内的导电棒，阴极电流导出母线及阴极导电棒与阴极电流导出母线的连接软母线组成。

因为铝电解槽工作在强直流电流工况下，阴极、阳极均有数十组组成，且阳极与阴极存在一定的对应关系。为了平衡各组之间的电流及平衡各部位的磁场，要求各部位的电流分布尽量均匀，且产生的水平电流尽量小，从而使电解生产更稳定。阴极电流分布是通过增加或减小连接阴极导电棒与阴极电流导出母线之间的软母线的截面，即其电阻值的大小来实现的，处在不同部位的阴极导电棒由于其距离阴极电流导出母线的位置不同，其电流调整量也不同，但这些均是在特定参数下在设计及施工时已定型的，不能根据生产过程中存在的实际状况再次调整。如，在更换某组阳极时，由于阳极导电的滞后性，滞后时间一般为24小时左右，在此期间，其对应的阴极导出的电流应相应减小，但由于无法进行在线调整，会使此区域内的水平电流增大，从而造成电解生产效率降低，还会造成电压波动，为了避免电压波动，生产上采用抬高电压0.2V左右，保持2小时左右，对于一个中型电解铝厂来说，一天因此浪费的电能就高达近4万度电。另外，在电解槽底部出现异常或个别阳极出现异常时也需要及时地对相应的阴极电流进行及时的调整，才能保证生产的高效运行，而这些当前技术还无法实现。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的缺陷，提供一种设计新颖、可适时调整阴极电流的方法，从而最大限度地减小水平电流，从而达到大幅度提高生产效率和节省电能的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括以下几个步骤：

①分别采集铝电解槽中阳极电流信号和阴极电流信号，并把所采集的两种信号输入到阴极电流在线调整控制器中；

②在阴极电流在线调整控制器中，对两种信号进行逻辑分析与计算，得出阴极电流和阳极电流的偏差值，并找出需要调整的部位及调整量大小，输出控制命令；

③位于铝电解槽上的阴极电流调整器接收到该控制命令后，调整阴极电流通路，以改变阴极电流大小。

一种铝电解槽阴极电流在线调整装置，它包括阳极电流检测器和至少一个阴极电流在线调整器，上述的阳极电流检测器和阴极电流在线调整器均与控制器相连接；且上述的阴极电流在线调整器包括阴极电流检测器和执行机构。

上述的控制器包括信号采集及处理单元、逻辑单元和控制单元，上述的信号采集及处理单元与逻辑单元连接，逻辑单元与控制单元相连接。

上述的控制器位于铝电解槽控制系统中。

上述的阴极电流在线调整器为一个，其内部为多单元结构，每个单元均包括阴极电流检测器和执行机构，且每个单元与铝电解槽内的阴极导电棒相对应。

上述的阴极电流在线调整器至少为两个，每个阴极电流在线调整器均包括阴极电流检测器和执行机构，且每个阴极电流在线调整器与铝电解槽内的阴极导电棒相对应。

在阴极电流在线调整器中，上述的执行机构为电子调节装置。

在阴极电流在线调整器中，上述的执行机构包括至少一个固定电阻和至少一个开关，每一路中固定电阻和开关串联连接，然后多路并联连接。

在阴极电流在线调整器中，上述的执行机构为滑动变阻器，滑动变阻器与滑动变阻控制器相连接。

上述的滑动变阻控制器采用电磁控制方式改变滑动变阻器的阻值大小。

本发明的积极有益效果：

1、本发明能够根据电解槽工作的需要，及时调整阴极电流分布，从而使电解槽的水平电流最小，工作最稳定，生产效率最高。

2、本发明由于解决了由阴极电流分布不均匀而又无法及时调整的难题，从而克服了以往必须通过提升电压来平衡电压波动的问题，可大幅度节省电能，对一个中型电解铝厂而言，每年可节约电能1000多万度电。

3、本发明由于可自动调整阴极电流的分布，从而避免了以往通过其它方式调整造成的大量人力和物力消耗。

4、本发明的方法，在现有的电子技术及机械技术的支持下，容易实现。

附图说明

图1为现有技术的铝电解槽阴极俯视图；

图2为现有技术的铝电解槽横向剖视图；

图3为本发明技术的铝电解槽阴极俯视图；

图4为本发明技术的铝电解槽横向视图；

图5为本发明中阴极电流在线调整器的第一种结构示意图；

图6为本发明中阴极电流在线调整器的第二种结构示意图；

图7为本发明中阴极电流在线调整器的第三种结构示意图。

具体实施方式

实施例1

一种铝电解槽阴极电流在线调整方法，它包括以下几个步骤：

①分别采集铝电解槽中阳极电流信号和阴极电流信号，并把所采集的两种信号输入到阴极电流在线调整控制器中；

②在阴极电流在线调整控制器中，对两种信号进行逻辑分析与计算，得出阴极电流和阳极电流的偏差值，并找出需要调整的部位及调整量大小，输出控制命令；

③位于铝电解槽上的阴极电流调整器接收到该控制命令后，调整阴极电流通路，以改变阴极电流大小。

一种铝电解槽阴极电流在线调整装置，它包括阳极电流检测器24和一个阴极电流在线调整器8，阴极电流在线调整器8内部为多单元结构，每个单元均包括阴极电流检测器28和执行机构，执行机构为电子调节装置27，且每个单元与铝电解槽内的阴极导电棒4相对应。上述的阳极电流检测器24和阴极电流在线调整器8均与控制器11相连接，控制器11包括信号采集及处理单元16、逻辑单元15和控制单元14，上述的信号采集及处理单元16与逻辑单元15连接，逻辑单元15与控制单元14相连接。

如图3、图4、图5所示，具体地说，铝电解槽包括熔池部分和电极部分，其中，熔池部分包括槽壳1及设置在槽壳1内的阴极边部砌块2，以存放电解质层19和铝液层20，上述的电解质层19位于铝液层20的上方。电极部分包括阳极和阴极，阳极包括阳极炭块18和阳极导电杆17，阴极包括阴极炭块3和至少一个阴极导电棒4。

在电解槽每根阳极导电杆17上安装阳极电流检测器24，由阳极电流检测器24采集到的阳极电流信号通过阳极电流检测器引出线25、控制器引线13接入控制器11中，与其中的信号采集及处理单元16的接口连接。上述的控制器11需通过动力电引线12连接到动力源上。另外，在电解槽阴极导电棒4与阴极电流导出母线7之间安装阴极电流在线调整器8。阴极电流在线调整器8一端通过软母线5和过渡段6与阴极导电棒4连接，其另一端通过导出母线26与阴极电流导出母线7相连。阴极电流导出母线7通过绝缘支墩21放置在地22上。阴极电流在线调整器8中安装的阴极电流检测器28通过阴极电流在线调整器引出线23、阴极电流在线调整器引出总线10与控制器11连接，接入控制器11中的信号采集及处理单元16的相应接口。阴极电流在线调整器8的执行机构采用电子调节装置27，它是其一个电阻调整器，并且受控制器11的控制。当某路阴极的电流偏大且超出设定值时，控制器11输出相应的调整信号，使电子调节装置27的电阻增大，从而使其中的电流减小。阴极电流偏小时，则反之。控制器11内部，由接收电流信号的信号采集及处理单元16、用于分析并输出控制信号的逻辑单元15、及控制单元14组成。采用到的信号在信号采集及处理单元16内进行筛选，有偏差的数据传入逻辑单元15，进行解析判断，得出每路阴极电流的偏差值，并与其对应的阳极电流值对比，找出需要调整的部位，确定调整量的大小，并给控制单元14下达对此路阴极电流进行调整的命令，控制单元14输出调整控制信号，传入阴极电流在线调整器8，由阴极电流在线调整器8内的控制执行机构调整其电流通路和电阻，达到控制电流大小的目的。上述的信号采集及处理单元16、逻辑单元15和控制单元14均为本领域普通技术人员所熟知的技术。

实施例2

一种铝电解槽阴极电流在线调整方法，它包括以下几个步骤：

①分别采集铝电解槽中阳极电流信号和阴极电流信号，并把所采集的两种信号输入到阴极电流在线调整控制器中；

②在阴极电流在线调整控制器中，对两种信号进行逻辑分析与计算，得出阴极电流和阳极电流的偏差值，并找出需要调整的部位及调整量大小，输出控制命令；

③位于铝电解槽上的阴极电流调整器接收到该控制命令后，调整阴极电流通路，以改变阴极电流大小。

如图3、图4、图6所示，一种铝电解槽阴极电流在线调整装置，它包括阳极电流检测器24和至少两个阴极电流在线调整器8。每个阴极电流在线调整器8均包括阴极电流检测器28和执行机构，且每个阴极电流在线调整器8与铝电解槽内的阴极导电棒4相对应。上述的阳极电流检测器24和阴极电流在线调整器8均与控制器11相连接。控制器11包括信号采集及处理单元16、逻辑单元15和控制单元14，上述的信号采集及处理单元16与逻辑单元15连接，逻辑单元15与控制单元14相连接。并且，控制器11位于铝电解槽控制系统中，这样更便于信号的采集和操作。

如图6所示，阴极电流在线调整器8中的执行机构包括至少一个固定电阻29和至少一个开关31，每一路中固定电阻29和开关31串联连接，然后多路并联连接。每一路的固定电阻29和开关31串联在软母线5和导出母线26之间，且开关31的开或合分别由控制器11控制，通过开或合的组数的调整，可调整整个电路的总电阻值，从而调整阴极的电流大小。

其他技术特征与实施例1相同。

实施例3

一种铝电解槽阴极电流在线调整方法，它包括以下几个步骤：

①分别采集铝电解槽中阳极电流信号和阴极电流信号，并把所采集的两种信号输入到阴极电流在线调整控制器中；

②在阴极电流在线调整控制器中，对两种信号进行逻辑分析与计算，得出阴极电流和阳极电流的偏差值，并找出需要调整的部位及调整量大小，输出控制命令；

③位于铝电解槽上的阴极电流调整器接收到该控制命令后，调整阴极电流通路，以改变阴极电流大小。

如图3、图4所示，一种铝电解槽阴极电流在线调整装置，它包括阳极电流检测器24和一个阴极电流在线调整器8，阴极电流在线调整器8内部为多单元结构，每个单元均包括阴极电流检测器28和执行机构，且每个单元与铝电解槽内的阴极导电棒4相对应。上述的阳极电流检测器24和阴极电流在线调整器8均与控制器11相连接，控制器11包括信号采集及处理单元16、逻辑单元15和控制单元14，上述的信号采集及处理单元16与逻辑单元15连接，逻辑单元15与控制单元14相连接。

如图7所示，在阴极电流在线调整器8中，执行机构为滑动变阻器33，滑动变阻器33的滑块由滑动变阻控制器32通过电磁方式进行控制，也可以采用机械方式进行控制。通过滑块的滑动，来改变整个电路的电阻，从而调整阴极的电流大小。

其他技术特征与实施例1相同。

Claims (9)

1.一种铝电解槽阴极电流在线调整装置，其特征在于：它包括位于电解槽每根阳极导电杆上的阳极电流检测器(24)、和位于电解槽阴极导电棒与阴极电流导出母线之间的至少一个阴极电流在线调整器(8)，所述的阳极电流检测器(24)和阴极电流在线调整器(8)均与控制器(11)相连接；且所述的阴极电流在线调整器(8)包括阴极电流检测器(28)以及与其相连接的执行机构。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽阴极电流在线调整装置，其特征在于：所述的控制器(11)包括信号采集及处理单元(16)、逻辑单元(15)和控制单元(14)，所述的信号采集及处理单元(16)与逻辑单元(15)连接，逻辑单元(15)与控制单元(14)相连接。

3.根据权利要求1或2所述的铝电解槽阴极电流在线调整装置，其特征在于：所述的控制器(11)位于铝电解槽控制系统中。

4.根据权利要求1所述的铝电解槽阴极电流在线调整装置，其特征在于：所述的阴极电流在线调整器(8)为一个，其内部为多单元结构，每个单元均包括阴极电流检测器(28)和执行机构，且每个单元与铝电解槽内的阴极导电棒(4)相对应。

5.根据权利要求1所述的铝电解槽阴极电流在线调整装置，其特征在于：所述的阴极电流在线调整器(8)至少为两个，每个阴极电流在线调整器(8)均包括阴极电流检测器(28)和执行机构，且每个阴极电流在线调整器(8)与铝电解槽内的阴极导电棒(4)相对应。

6.根据权利要求1或4或5所述的铝电解槽阴极电流在线调整装置，其特征在于：在阴极电流在线调整器(8)中，所述的执行机构为电子调节装置(27)。

7.根据权利要求6所述的铝电解槽阴极电流在线调整装置，其特征在于：在阴极电流在线调整器(8)中，所述的电子调节装置(27)包括至少一个固定电阻(29)和至少一个开关(31)，每一路中固定电阻(29)和开关(31)串联连接，然后多路并联连接。

8.根据权利要求6所述的铝电解槽阴极电流在线调整装置，其特征在于：在阴极电流在线调整器(8)中，所述的电子调节装置(27)为滑动变阻器(33)，滑动变阻器(33)与滑动变阻控制器(32)相连接。

9.根据权利要求8所述的铝电解槽阴极电流在线调整装置，其特征在于：所述的滑动变阻控制器(32)采用电磁控制方式改变滑动变阻器(33)的阻值大小。

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