CN102618887A

CN102618887A - 组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统

Info

Publication number: CN102618887A
Application number: CN2012100818590A
Authority: CN
Inventors: 高佩川
Original assignee: Nanjing Institute of Technology
Current assignee: Nanjing Institute of Technology
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2012-08-01

Abstract

组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的控制方法，集成了气源进气口、第一和第二两个电磁换向阀，气源进气口通过两个电磁换向阀及其节流阀的通路，再连接控制系统上两个出口，控制系统上的两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔；控制方法：使进气口通气，首先采用节能模式，给第一电磁换向阀线圈通电，第一电磁换向阀阀芯动作，气缸的无杆腔进气，有杆腔排出的气体，活塞杆下行；击穿铝壳后，第一电磁换向阀线圈断电关断，有杆腔进气，气缸回程，活塞杆立即返回，实现快退；若锤头无法击穿铝壳，选择传统模式，即非节能模式。

Description

组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统

技术领域

本发明涉及电解铝打壳控制方法与系统，尤其是通过该控制系统对打壳气缸的工作模式进行选择及对活塞杆的运动速度进行调节。

背景技术

目前国内铝行业采用电解铝液生产铝。打壳（下）料系统是生产电解铝的关键设备，它由电脑、PLC等自动控制打壳下料之间的协调、配合，完成电解铝的正常生产。自电解铝设备投产使用以来，一直存在着由于打壳锤头下伸过程惯性过大，导致气缸活塞不能迅速返回，锤头浸泡在铝液中并且浸泡时间过长以及气体能源和电能消耗大的问题，这直接影响了铝液的纯度、电解铝设备的工作性能、产品的质量和生产成本，同时排除大量氧化物，不能达到环保的目标。电解铝打壳阀岛系统是电解铝打壳（下）料系统中的重要装置，如CN200710077602公开了电解铝打壳系统的打壳头装置，它包括打壳头、外活塞杆，以及与打壳气缸连接的滑板，滑板固定在外活塞杆上；在打壳头上设置有带内螺纹的连接孔，在外活塞杆的表面设有外螺纹，外活塞杆通过外螺纹旋入在连接孔中，与打壳头连接在一起。但未涉及阀岛系统对气缸的工作模式的控制。

电解铝行业中打壳缸的耗气量对整个工厂能耗的影响至关重要，有效的降低打壳缸压缩空气的能耗、提高打壳缸的压缩空气使用效率以及减少电能的消耗是解决电解铝行业压缩气体节能的有效途径。由于气缸每次动作排出的气体能耗太大，可以考虑气缸有杆腔排出的气体再利用；电解槽车间存在大量的氧化铝粉尘，部分粉尘会附着在打壳缸的活塞杆上，打壳气缸在长期的作动过程中使吸附在活塞杆上的粉尘与缸体密封圈摩擦，导致缸体内部泄漏严重。

发明内容

本发明目的是，提出一种组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统，将气源进气口、两个电磁换向阀集成在一起，组成气缸活塞杆的工作模式控制系统。

本发明技术方案是：组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的控制方法，集成了气源进气口、第一和第二两个电磁换向阀，气源进气口通过两个电磁换向阀及其节流阀的通路，再连接控制系统上两个出口，控制系统上的两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔；控制方法：使进气口通气，首先采用节能模式，给第一电磁换向阀一线圈通电，第一电磁换向阀一阀芯动作，气缸的无杆腔进气，有杆腔排出的气体，活塞杆下行；击穿铝壳后，第一电磁换向阀一线圈断电关断，有杆腔进气，气缸回程，活塞杆立即返回，实现快退；

若锤头无法击穿铝壳，铝壳处的传感器未有信号返回，则第一电磁换向阀一线圈断电使活塞杆返回，再使第一电磁换向阀一线圈与第二电磁换向阀二线圈同时通电，则采用传统模式，第一电磁换向阀一线圈与第二电磁换向阀二的阀芯同时动作，气缸的无杆腔进气的同时，有杆腔快速向空气中排气，铝壳击穿后第一电磁换向阀一线圈与第二电磁换向阀线圈同时断电，活塞杆返回。

采电磁换向阀二线圈通电控制气缸动作选择传统模式，即非节能模式。

下一次打壳的气缸动作还是采用节能模式，只有在节能模式下无法工作时才采用传统模式。

综上所述是集成了气源进气口、两个电磁换向阀、节流阀的控制系统的结构和各个部件的作用。

组合紧凑型高效节能电控气动电解铝打壳系统的控制装置，包括气源进气口、第一和第二两个电磁换向阀，气源进气口通过两个电磁换向阀的通路，两个电磁换向阀的通路上设有节流阀，再连接控制装置上两个出口（出气口），控制装置上的两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔；气源进气口接第一电磁换向阀的进口，第一电磁换向阀在开通时出口接气缸的无杆腔且有杆腔进气与气源进气口关断，有杆腔排出气体的出口也接入气缸的无杆腔内；第一电磁换向阀一线圈断电关断时，有杆腔进气与气源进气口连通，第二电磁换向阀开通的是连接有杆腔快速向空气中排气的通道。

本发明的有益效果是：大多数情况下可以在节能模式下工作，经实测本组合集成型高效节能电控气动电解铝打壳系统可节约50%的气体能源，减小空压机的使用，节约电能；同时活塞杆下行和返回的速度都可以调节。此阀岛系统具有高效节能、高度集成、环保减排、体积小、安装使用方便、经济实用、效果显著、维护简单等优点，可以通过计算机、PLC可编程序控制系统等自动控制，使气缸实现不同的运动模式，满足实际工况。

本组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的发明，通过改进现有电解铝设备电气动系统，来解决活塞杆伸出过程中惯性大，活塞杆返回滞后，返回速度过慢，打壳锤头在铝液中浸泡时间过长，气能、电能消耗大以及活塞杆下行和返回速度无法控制等问题，将两个电磁换向阀和节流阀集成在一起，安装简单，节约传统模式下被排出的气体能源。该组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统安装在电解槽的打壳气缸主气控回路上，用来控制每个打壳气缸的动作并选择工作模式。投资回收期短，由于本产品节能效率高，且针对性强，一般情况下，投资回收期在半年以内。节能效果明显：通过某铝业的现场实际实验跟踪测试，完全不会影响打壳缸的打壳效果要求，同时可节约50%的气体能源。适用行业：专为电解铝行业的打壳缸设计，实现了打壳缸的气路控制。

附图说明

图1是本发明装配图；

图2图1的俯视装配图；

图3是图1的结构装配图。

具体实施方式

本组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的发明用于电解铝生产设备的电气动回路，安装在气缸缸盖上。如图所示：1—电磁阀一线圈、 2—电磁阀一衔铁、3—消音器（2个）、 4—进气口管接头、5—阀体、 6—底座、7—节流阀、 8—电磁阀二衔铁、9—电磁阀二线圈。高效节能气动电解铝打壳系统的控制装置，包括气源进气口、第一和第二两个电磁换向阀，气源进气口通过两个电磁换向阀的通路，两个电磁换向阀的通路上设有节流阀，再连接控制装置上两个出口（出气口），控制装置上的两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔；气源进气口接第一电磁换向阀的进口，第一电磁换向阀在开通时出口接气缸的无杆腔且有杆腔进气与气源进气口关断，有杆腔排出气体的出口也接入气缸的无杆腔内；第一电磁换向阀一线圈断电关断时，有杆腔进气与气源进气口连通，第二电磁换向阀开通的是连接有杆腔快速向空气中排气的通道。

以上电解铝打壳系统均集成在金属阀块上。本组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的主材为铝，通过加工中心和数控车床加工，安装在与之配套的气缸缸盖上，采用内六角螺钉固定。为打壳系统量身设计了专用节气阀，实现打壳阀岛的气路控制。打壳系统安装在打壳缸的气控回路上，通过节气阀对打壳缸动作时耗气量进行合理的匹配控制，使打壳缸的用气效率达到最大；对节流阀进行调节，改变活塞杆下行和返回速度。

节省下来的压缩空气一部分是节气阀对管路压力的调节降低了压缩空气在管路中的压损，另外一部分通过节气阀的调节减少了缸体内部的压缩空气泄漏量。节能效果在50%左右。通过实际的实验证明该节气阀在打壳缸动作过程中对压缩空气耗气量的节能和活塞杆速度调节效果明显，安装方便，且不影响工艺要求。

Claims

1. 组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的控制方法，其特征是集成了气源进气口、第一和第二两个电磁换向阀，气源进气口通过两个电磁换向阀及其节流阀的通路，再连接控制系统上两个出口，控制系统上的两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔；控制方法：使进气口通气，首先采用节能模式，给第一电磁换向阀一线圈通电，第一电磁换向阀一阀芯动作，气缸的无杆腔进气，有杆腔排出的气体，活塞杆下行；击穿铝壳后，第一电磁换向阀一线圈断电关断，有杆腔进气，气缸回程，活塞杆立即返回，实现快退；若锤头无法击穿铝壳，铝壳处的传感器未有信号返回，则第一电磁换向阀一线圈断电使活塞杆返回，再使第一电磁换向阀一线圈与第二电磁换向阀二线圈同时通电，则采用传统模式，第一电磁换向阀一线圈与第二电磁换向阀二的阀芯同时动作，气缸的无杆腔进气的同时，有杆腔快速向空气中排气，铝壳击穿后第一电磁换向阀一线圈与第二电磁换向阀线圈同时断电，活塞杆返回。

2.根据权利要求1所述的组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的控制方法，其特征是第二电磁换向阀线圈通电控制气缸动作选择传统模式，即非节能模式。

3.根据权利要求1所述的组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的控制方法，其特征是调速节流阀的调节改变节流阀过流面积自动控制气缸活塞杆慢速伸出和快速伸出两种不同动作切换。

4.根据权利要求1所述的组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的控制方法，其特征是下一次打壳的气缸动作还是采用节能模式，只有在节能模式下无法工作时才采用传统模式。

5. 根据权利要求1所述的组合集成型节能可调电控气动电解铝打壳系统的控制方法，其特征是节能模式下工作，有杆腔气体不直接排到空气，实现气体能源的再利用。

6.组合集成型高效节能电控气动电解铝打壳系统的控制装置，其特征是包括气源进气口、第一和第二两个电磁换向阀，气源进气口通过两个电磁换向阀的通路，两个电磁换向阀的通路上设有节流阀，再连接控制装置上两个出口（出气口），控制装置上的两个出口分别连接气缸的有杆腔和无杆腔；气源进气口接第一电磁换向阀的进口，第一电磁换向阀在开通时出口接气缸的无杆腔且有杆腔进气与气源进气口关断，有杆腔排出气体的出口也接入气缸的无杆腔内；第一电磁换向阀一线圈断电关断时，有杆腔进气与气源进气口连通，第二电磁换向阀开通的是连接有杆腔快速向空气中排气的通道。

7.根据权利要求5所述的组合集成型高效节能电控气动电解铝打壳系统的控制装置，其特征是集成在在金属阀块上。