CN104018187A - 一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，其特征在于，主要由感应部件、底层弹性滑动平台和顶层弹性滑动平台组成，所述的底层弹性滑动平台由底层基板（1），固定在底层基板（1）上的直线光轴支架（2），与直线光轴支架（2）固定相连的光轴（4），套在该光轴（4）上并与直线光轴支架（2）固定相连的弹簧Ⅰ（5），以及设置在光轴（4）上并能沿光轴的表面滑动的直线轴承滑块（3）组成。本发明不仅能够有效地对阳极电流进行连续检测，而且在检测时也不需要其它动力设备辅助，不仅降低了阳极消耗，节约电力能源，而且不污染环境，环保节能，工作效率高。

Description

一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统

技术领域

本发明涉及一种铝电解生产电解槽阳极电流在线测量用装置，具体是指一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统。

背景技术

目前，国内铝电解行业中在预焙电解槽生产过程中，阳极电流分布的测量是最为常见的，每天都必须要进行。传统的测量方法是采用离线等距电压降的人工测量方法来进行，或者采用霍尔效应电流测量设备。在采用该测量设备来进行阳极电流分布测量时，主要存在以下三种缺陷：其一，由于该设备在测量时不能有效消除阳极导杆温度变化对阳极电流测量带来的影响，容易产生测量误差，不能真实反映电解槽阳极电流的分布情况；其二，由于人工测量每次只能测量一个阳极，只能操作完后再进行下一个阳极的测量，因此其测量程序繁复，工作量大，时间长，其测量结果不能实时送入计算机控制系统；其三，随着电解生产过程的进行，阳极也在不断的消耗，需要定期更换阳极，并且对阳极的高度需要实时进行调整，因此还需要随时调整阳极导杆和母线的相对位置。而采用该装置就需要操作人员随工艺操作不断的拆装测量架，不仅会浪费大量的人力，而且该设备的价格昂贵，在工艺操作中极易造成测量装置的损坏，进而导致维护成本上升，维护工作量加大，给测量工作带来极大的不便。

综上所述，目前人们所采用的离线等距电压降的人工测量方法或者霍尔效应电流测量装置存在容易产生误差，不能真实再现电解槽阳极电流分布状况和变化趋势，不能为操作人员及时调整阳极高度提供及时准确的依据，不能有效防止因阳极电流集中引起的阳极脱落故障。如何有效的提高电解槽的电流效率，降低阳极消耗，降低电力消耗，达到节约电力能源的目的便是目前的技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于目前离线等距电压降的人工测量方法所存在的容易产生误差、不能实时再现电解槽阳极电流分布状况和变化趋势，以及电解槽的电流效率过低，阳极消耗较大等缺陷，提供一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，主要由母线夹具，通过母线夹具固定在母线上的底层弹性滑动平台，与底层弹性滑动平台滑动相连的顶层弹性滑动平台，设置在顶层弹性滑动平台上的感应部件，设置在母线夹具上的阳极电流采集器，以及设置在顶层弹性滑动平台上的弹性测量头组成。

进一步地，所述底层弹性滑动平台由底层基板，固定在底层基板上的直线光轴支架，与直线光轴支架固定相连的光轴，套在该光轴上并与直线光轴支架固定相连的弹簧Ⅰ，以及设置在光轴上并能沿光轴的表面滑动的直线轴承滑块组成；所述的顶层弹性滑动平台则由与直线轴承滑块固定相连的顶层基板组成。

所述的弹性测量头由设置在顶层基板上的滚轮支架，固定在顶层基板上的堵头，连接在堵头与滚轮支架之间的弹簧Ⅱ，以及用于封盖整个弹簧和滚轮支架的压板组成。

所述的感应部件则由与顶层基板固定相连的感温垫板，以及固定在该感温垫板上的电子感温器组成。

所述的母线夹具由设置在母线的两侧端面处并通过双头螺栓与母线固定相连的固定件，以及一端与底层基板固定相连、另一端与固定件固定相连的安装支架组成。

为了确保使用效果，本发明在滚轮支架的两端处还各设有一组采样滚轮，且在每组采样滚轮上还各设有一组自清理装置；所述的采样滚轮由与滚轮支架固定相连的滚轮轴，以及设置在该滚轮轴上的滚轮组成；所述的自清理装置则由紧贴该滚轮表面的刮板，以及一端与滚轮轴相连接、另一端顶持刮板的簧片组成。

所述顶层弹性滑动平台位于底层弹性滑动平台的上方，且光轴的轴线平行于底层基板的平面。同时，在压板上还设有用于锁定滚轮支架行程范围的限位器。

本发明较现有技术相比具有以下优点及有益效果：

（1）本发明设计合理，整体结构简单，安装方便，使用效果佳。

（2）本发明巧妙地将理论与实践相结合，其采用了一种全新的结构和安装方式，将测量装置安装在母线的卡具上，使得本测量装置可在母线升降的同时与母线一同移动，并利用滚轮的转动使测量装置与阳极导杆产生相对运动，使得在抬升母线、调整极距和更换阳极的工艺操作时，无需对本装置做拆卸或移动的维护工作。

（3）本发明通过两层弹性结构的设计能够使测量滚轮和感温垫板紧贴阳极导杆，使其能快速、准确的测出阳极导杆的电流和温度。同时，本发明还利用感温垫板对阳极导杆的温度进行实时检测，可以针对阳极导杆电流的温度进行外加补偿。

（4）本发明不仅能够有效地对阳极电流进行连续检测，而且在检测时也不需要其它动力设备辅助，不仅降低了阳极消耗，节约电力能源，而且不污染环境，环保节能，工作效率高。

（5）本发明性价比高，针对性强，制造成本、维护成本都很低，易于批量生产，而且性能稳定，并且本发明不仅仅只局限于对铝电解槽阳极电流进行测量，其也可以适用于任何已知材料导体的电流（电流强度足够大）的测量，因此，本发明具有很高的实用价值和推广价值，适于在市场上大范围的推广应用。

附图说明

图1为本发明的底层弹性滑动平台和顶层弹性滑动平台连接时的结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为本发明的母线夹具结构示意图。

图4为本发明的整体装配结构示意图。

其中，以上附图中的附图标记分别为：

1—底层基板，2—直线光轴支架，3—直线轴承滑块，4—光轴，5—弹簧Ⅰ，6—顶层基板，7—弹簧Ⅱ，8—压板6，9—限位器，10—滚轮支架，11—滚轮，12—滚轮轴，13—堵头，14—感温垫板，15—电子感温器，16—阳极电流采集器，17—安装支架，18—双头螺栓，19—固定件，20—母线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1～4所示，本实施例的免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布测量系统，其包括有母线20、母线夹具、底层弹性滑动平台、顶层弹性滑动平台、感应部件、阳极电流采集器16及弹性测量头。其中，顶层弹性滑动平台位于底层弹性滑动平台的上方，且该底层弹性滑动平台通过母线夹具与母线20固定相连。

所述的底层弹性滑动平台包括有底层基板1、直线光轴支架2、直线轴承滑块3、光轴4及弹簧Ⅰ5。底层基板1采用钢板制成，是直线光轴支架2的安装基板；直线光轴支架2由铝合金制作而成，为是光轴4的安装支架；光轴4和弹簧Ⅰ5均采用不锈钢材料制作而成。安装时，直线光轴支架2垂直的安装在底层基板1上，而光轴4则与直线光轴支架2固定相连，即光轴4的轴线与底层基板1的平面相平行。弹簧Ⅰ5套在光轴4上，并与直线光轴支架2固定相连的；直线轴承滑块3设置在光轴4上并能沿光轴的表面滑动。而顶层弹性滑动平台则由与直线轴承滑块3固定相连并用3240材料（也可采用其他绝缘材料）制作而成的顶层基板6组成。且该顶层基板6为测量滚轮的安装支架，也是测量叉的安装平台。

母线夹具的结构如图3所示，其包括有双头螺栓18、固定件19及安装支架17这三个部件。其中，固定件19的数量为2个，分别设置在母线20的两侧端面处，双头螺栓18连接这两个固定件19，以确保固定件19能与母线20固定相连。安装支架17的一端通过螺栓与底层基板1固定相连，另一端则通过螺栓与固定件19相连接。通过该母线夹具，底层弹性滑动平台则与母线20固定连接在了一起。

弹性测量头设置在顶层基板6上，其包括弹簧Ⅱ7、压板8、滚轮支架10及堵头13。安装时，滚轮支架10放置于顶层基板6上。由于该滚轮支架10的底部设有滚轮，因此当整个滚轮支架10放置在顶层基板6上时，整个滚轮支架10便可以在顶层基板6上滑动。堵头13固定在顶层基板6上，而弹簧Ⅱ7则连接在堵头13与滚轮支架10之间，压板8用于封盖整个弹簧Ⅱ7和滚轮支架10。所述的滚轮支架10采用不亲磁的不锈钢材料制作而成。

弹性测量头的这种结构设计可使其在测量时前后移动，同时可保证滚轮与阳极导杆的良好接触，保证测量的准确性，这里之所以采用这种结构的设计不仅仅是为了使探针头能够前后移动，更重要的是为了保证两个结构体能同时与阳极导杆紧密接触，既要保证感温垫板与阳极导杆紧密接触，同时也要保证测量滚轮与阳极导杆的紧密接触，保证测量的准确性。

为了方便信号采集，在滚轮支架10的两端处还各设有一组采样滚轮，且在每组采样滚轮上还各设有一组自清理装置。每组采样滚轮由与滚轮支架10固定相连的滚轮轴12，以及设置在该滚轮轴12上的滚轮11组成。为了确保信号采集效果，本发明需要及时的清理滚轮11上的附着物，因此本发明的自清理装置则由紧贴该滚轮11表面的刮板，以及一端与滚轮轴12相连接、另一端顶持刮板的簧片组成。通过该结构，本发明便能确保刮板在簧片的作用下一直紧贴滚轮11的表面。

为了锁定滚轮支架10的行程范围，因此本实施例在压板8上还设有由金属材料制作而成的限位器9。

感应部件为本发明的温度信号采集部分，其由与顶层基板6固定相连的感温垫板14，以及固定在该感温垫板14上的电子感温器15组成。

工作时，顶层弹性滑动平台可使该感温垫板14与阳极导杆能够紧密接触，以确保通过阳极电流采集器16将两滚轮11测得的电压信号和电子感温器15测得的温度信号转换为阳极电流信号，再通过无线发射的方式送入控制系统中。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，其特征在于，主要由母线夹具，通过母线夹具固定在母线（20）上的底层弹性滑动平台，与底层弹性滑动平台滑动相连的顶层弹性滑动平台，设置在顶层弹性滑动平台上的感应部件，设置在母线夹具上的阳极电流采集器（16），以及设置在顶层弹性滑动平台上的弹性测量头组成。

2.根据权利要求1所述的一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，其特征在于，所述底层弹性滑动平台由底层基板（1），固定在底层基板（1）上的直线光轴支架（2），与直线光轴支架（2）固定相连的光轴（4），套在该光轴（4）上并与直线光轴支架（2）固定相连的弹簧Ⅰ（5），以及设置在光轴（4）上并能沿光轴的表面滑动的直线轴承滑块（3）组成；所述的顶层弹性滑动平台则由与直线轴承滑块（3）固定相连的顶层基板（6）组成。

3.根据权利要求2所述的一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，其特征在于，所述的弹性测量头由设置在顶层基板（6）上的滚轮支架（10），固定在顶层基板（6）上的堵头（13），连接在堵头（13）与滚轮支架（10）之间的弹簧Ⅱ（7），以及用于封盖整个弹簧和滚轮支架（10）的压板（8）组成。

4.根据权利要求3所述的一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，其特征在于，所述的感应部件则由与顶层基板（6）固定相连的感温垫板（14），以及固定在该感温垫板（14）上的电子感温器（15）组成。

5.权利要求4所述的一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，其特征在于，所述的母线夹具由设置在母线（20）的两侧端面处并通过双头螺栓（18）与母线（20）固定相连的固定件（19），以及一端与底层基板（1）固定相连、另一端与固定件（19）固定相连的安装支架（17）组成。

6.根据权利要求3、4或5所述的一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，其特征在于，在滚轮支架（10）的两端处还各设有一组采样滚轮，且在每组采样滚轮上还各设有一组自清理装置；所述的采样滚轮由与滚轮支架（10）固定相连的滚轮轴（12），以及设置在该滚轮轴（12）上的滚轮（11）组成；所述的自清理装置则由紧贴该滚轮（11）表面的刮板，以及一端与滚轮轴（12）相连接、另一端顶持刮板的簧片组成。

7.根据权利要求6所述的一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，其特征在于，所述顶层弹性滑动平台位于底层弹性滑动平台的上方，且光轴（4）的轴线平行于底层基板（1）的平面。

8.根据权利要求7所述的一种免维护可滚动两层弹性结构阳极电流分布实时测量系统，其特征在于，在压板（8）上还设有用于锁定滚轮支架（10）行程范围的限位器（9）。