CN104278295A - 一种铝电解槽阳极电流分布测量系统及其测量方法 - Google Patents

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽阳极电流分布测量系统及测量方法，它包括测温元件（7）和电压探头（6），测温元件（7）和电压探头（6）与数据调理采集器（9）电连接，数据调理采集器（9）与工业控制机（10）电连接；其测量方法在不同的铝电解槽阳极段上安装测温元件（7）和电压探头（6），将其输出信号通过数据调理采集器（9）接入工业控制机（10）；通过工业控制机计算出各段阳极大母线（1）上的电流；根据各段阳极大母线（1）上的电流值，计算出各段阳极上的分布电流；彻底解决了由于定期更换阳极而反复拆卸电压探头及其夹具，导致的大量重复的工作量、可靠性差、可操作性差、测量失准等问题。

Description

一种铝电解槽阳极电流分布测量系统及其测量方法
技术领域
本发明属于铝电解槽电流测量技术领域，尤其涉及一种铝电解槽阳极电流分布测量系统及其测量方法。
背景技术
现有铝电解槽生产过程中，电解槽阳极电流分布数据的实时监测、存储、分析和显示，可反映槽状态的多维运动模型，从而帮助我们更加深入地掌握电解槽的生产运行规律，并检验和指导电解槽通流系统电、磁的设计和仿真分析。
目前，国内的许多铝电解系列中并没有设置相应的阳极电流分布测量的设备，而国内也只有少量的铝厂设置了测量阳极电流分布的设备和装置：
其系统硬件组成由电压采集端子及其夹具、分支于每根阳极导杆的导线、导线组线盒及其支架、信号处理模块及其柜子组成。
（1）前端——电压采集端子及其夹具 
（2）分支于每根阳极导杆的导线
（3）导线组线盒及其支架
（4）信号处理模块及其柜子
这种方案在测量阳极电流时，直接将夹具安装于阳极导杆之上。电压采集端子直接测量阳极导杆电位差得出各个导杆的电流分布。
其优点在于测量的直接性，但是问题在于：当遇到更换阳极时，必须要人工将电压采集端子及其夹具拆卸下来，待新阳极装好后，再次的将电压采集端子及其夹具装上。
所以其不足之处非常明显：
首先，每个阳极导杆上的夹具都需要不断拆卸安装，大大的增加的电解工人的工作量。
第二，在安装过程中，会由于人工操作的力度不同，导致电压探头与阳极导杆之间的压接不紧，直接影响测量的精度。导致测量失准，甚至无法测量出所需要的电流数据。
第三，直接测量阳极导杆电流的方法当遇到更换阳极时，无法得到被更换阳极的实时电流数据。
发明内容
本发明要解决的技术问题： 提供一种铝电解槽阳极电流分布测量系统及其测量方法，以解决现有技术采用直接将夹具安装在阳极导杆上，电压采集端子直接测量阳极导杆电位差存在的需要多次拆卸工人工作量大；由于人工操作力度不同导致的电压探头与阳极导杆之间的压接不紧，直接影响测量的精度，导致测量失准，甚至无法测量出所需要的电流数据；以及在阳极更换时无法得到实时电流数据等问题。
本发明技术方案：
一种铝电解槽阳极电流分布测量系统，它包括测温元件和电压探头，测温元件和电压探头与数据调理采集器电连接，数据调理采集器与工业控制机电连接。
测温元件和电压探头安装在两根阳极大母线之间的连接软母线束上、铝电解槽二个阳极导杆之间的一段阳极大母线上、铝电解槽阳极导杆与进线立柱之间的一段阳极大母线上和铝电解槽阳极导杆与平衡母线之间的一段阳极大母线上。
电压探头和测温元件与数据调理采集器通过有线连接或无线通讯连接；数据调理采集器与工业控制机通过有线连接或无线通讯连接。
测温元件为热电偶、红外探测仪、红外热成像仪或热流计。
电压探头由双头螺柱、螺栓或螺钉成对组成；电压探头的材料为铜、铝、银、不锈钢或碳素钢。
电压探头成对的布置在电解槽阳极大母线的长度方向上。
数据调理采集器设置在现场或集成在工业控制机上。
所述的一种铝电解槽阳极电流分布测量系统的测量方法，它包括下述步骤：
步骤1、 在不同的铝电解槽阳极段上安装测温元件和电压探头，并将安装好的测温元件和电压探头输出信号通过数据调理采集器接入工业控制机；
步骤2、根据各组测温元件和电压探头的测量信息通过工业控制机计算出各段阳极大母线上的电流；
步骤3、根据各段阳极大母线上的电流值，计算出各段阳极上的分布电流。
本发明的有益效果：
本发明采用电压探头和测温元件成组安装，同时测量各段阳极大母线上的电压差和温度，将测量信息通过数据调理采集器预处理后送至工业控制机进行计算处理最终得出所有阳极的电流分布，电压探头和测温元件安装在连接软母线束上或阳极大母线上，一次安装到位后在更换阳极时不需要拆卸，本发明摒弃了现有通过在每个阳极导杆上设置电压探头测量的电位差得出阳极电流分布的方法，建立了基于阳极母线电流的分布规律的阳极电流分布的测量装置和测量方法，并实现了在阳极母线上一次固定安装电压探头和测温元件，彻底解决了由于定期更换阳极而反复拆卸电压探头及其夹具，导致的大量重复的工作量、可靠性差、可操作性差、测量失准等问题；解决了现有技术采用直接将夹具安装在阳极导杆上，电压采集端子直接测量阳极导杆电位差存在的需要多次拆卸工人工作量大；由于人工操作力度不同导致的电压探头与阳极导杆之间的压接不紧，直接影响测量的精度，导致测量失准，甚至无法测量出所需要的电流数据；以及在阳极更换时无法得到实时电流数据等问题。
附图说明：
图1本发明测温元件和电压探头安装在铝电解槽二个阳极导杆之间的一段阳极大母线上安装示意图；
图2为本发明测温元件和电压探头安装在铝电解槽阳极导杆与进线立柱之间的一段阳极大母线上安装示意图；
图3为本发明测温元件和电压探头安装在铝电解槽阳极导杆与平衡母线之间的一段阳极大母线上安装示意图；
图4为本发明测温元件和电压探头安装在铝电解槽两根阳极大母线之间的连接软母线束上安装示意图；
图5为本发明铝电解槽多段阳极大母线在线监测安装位置示意图；
图6为本发明多段阳极软母线束左侧大母线分段电流及阳极电流分布示意图；
图7为本发明多段阳极软母线束右侧大母线分段电流及阳极电流分布示意图。
具体实施方式：
一种铝电解槽阳极电流分布测量系统，它包括测温元件7和电压探头6，测温元件7和电压探头6与数据调理采集器9连接，数据调理采集器9与工业控制机10连接；电压探头6和测温元件7与数据调理采集器9通过有线连接或无线通讯连接；数据调理采集器9与工业控制机10通过有线连接或无线通讯连接。
测温元件7和电压探头6成组布置，安装在各个铝电解槽两根阳极大母线1之间的连接软母线束5上；铝电解槽二个阳极导杆2之间的一段阳极大母线1上；铝电解槽阳极导杆2与进线立柱3之间的一段阳极大母线1上和铝电解槽阳极导杆2与平衡母线4之间的一段阳极大母线1上。
测温元件7采用热电偶、红外探测仪、红外热成像仪或热流计。
电压探头6由双头螺柱、螺栓或螺钉成对组成，以确保连接可靠紧固，以保证测量准确性，电压探头6的材料为铜、铝、银、不锈钢或碳素钢。
电压探头6成对的布置在电解槽阳极大母线1的长度方向上以测量阳极大母线1压降，电压探头6之间的距离可根据电解槽阳极大母线1的布置进行调整。
数据调理采集器9可以根据现场的不同条件独立放置，也可以集成到工业控制机10之中。
所述的一种铝电解槽阳极电流分布测量系统的测量方法，（按照24个阳极进行举例说明见图6及图7）它包括下述步骤：
步骤1、 按照上述安装位置，在不同的铝电解槽阳极段上安装测温元件7和电压探头6，并将安装好的测温元件7和电压探头6输出信号通过数据调理采集器9接入工业控制机10；
步骤2、根据各组测温元件7和电压探头6的测量信息通过工业控制机进行多段阳极大母线1的温度、电位差、电流的分析显示。计算得到阳极大母线1上所示电流                                                ；
由此二十四个阳极（）的电流可以通过公式计算出来：
 ……公式组1
根据基尔霍夫电流定律，还可以得到几个电流等式：
……公式组2
其中，为六根立柱的进线电流
以及：
……公式组3
其中，为六根平衡母线的电流。
 以上公式组同样适用于更换任意阳极时的电流测量和计算。 

Claims (8)

1.一种铝电解槽阳极电流分布测量系统，其特征在于：它包括测温元件（7）和电压探头（6），测温元件（7）和电压探头（6）与数据调理采集器（9）电连接，数据调理采集器（9）与工业控制机（10）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布测量系统，其特征在于：测温元件（7）和电压探头（6）安装在两根阳极大母线（1）之间的连接软母线束（5）上、铝电解槽二个阳极导杆（2）之间的一段阳极大母线（1）上、铝电解槽阳极导杆（2）与进线立柱（3）之间的一段阳极大母线（1）上和铝电解槽阳极导杆（2）与平衡母线（4）之间的一段阳极大母线（1）上。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布测量系统，其特征在于：电压探头（6）和测温元件（7）与数据调理采集器（9）通过有线连接或无线通讯连接；数据调理采集器（9）与工业控制机（10）通过有线连接或无线通讯连接。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布测量系统，其特征在于：测温元件（7）为热电偶、红外探测仪、红外热成像仪或热流计。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布测量系统，其特征在于：电压探头（6）由双头螺柱、螺栓或螺钉成对组成；电压探头（6）的材料为铜、铝、银、不锈钢或碳素钢。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布测量系统，其特征在于：电压探头（6）成对的布置在电解槽阳极大母线（1）的长度方向上。
7.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布测量系统，其特征在于：数据调理采集器（9）设置在现场或集成在工业控制机（10）上。
8.根据权利要求1所述的一种铝电解槽阳极电流分布测量系统的测量方法，它包括下述步骤：
步骤1、 在不同的铝电解槽阳极段上安装测温元件（7）和电压探头（6），并将安装好的测温元件（7）和电压探头（6）输出信号通过数据调理采集器（9）接入工业控制机（10）；
步骤2、根据各组测温元件（7）和电压探头（6）的测量信息通过工业控制机计算出各段阳极大母线（1）上的电流；
步骤3、根据各段阳极大母线（1）上的电流值，计算出各段阳极上的分布电流。
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