CN105177625A - 一种电解槽更换阳极的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解铝厂电解槽更换阳极方法，它包括残极、新极、天车、天车的更换阳极装置及更换阳极装置上的测量装置，其特征在于：还包括设置在天车上的车载测量平台，以及定位抬高测量起点、残极测量、新极测量和新残极厚度差的计算四个步骤。该方法操作简单，残极与新极测量时保持悬空即可，不用操作提升或下降，测量动作通过所述车载平台自动完成。避免将高温的残极或者新极下放到地面测量，也不需要地面工作人员配合，节约人工大大降低了工人的劳动强度。而且，天车工独立操作就能完成电解槽更换阳极的工作，提高了工作效率。

Description

一种电解槽更换阳极的方法

技术领域

本发明涉及电解铝生产技术领域，尤其是电解槽更换阳极的方法。

背景技术

现有的电解铝厂电解槽更换阳极，也叫换极，就是天车工操作天车，通过天车的更换阳极装置,将电解槽中已消耗大部分的阳极——残极取出，重新装入新的阳极——新极。其中，电解铝厂更换阳极使用的天车又称电解多功能机组或吊车。用于电解槽更换阳极的天车包括驾驶室、主梁、梁轨和更换阳极装置。换极为电解铝厂生产的日常工作操作之一，换极的难点在于:在电解槽内阳极的底部平面理论上是要求处于同一个水平面上的，这个水平面就是槽内阳极底面，新极放入后也要求其底部平面位于槽内阳极底面中，这对于保持电解槽工况稳定，降低能耗，提高产铝量具有重要意义。因此换极过程中需要测量计算出新极与残极的厚度差（新残极厚度差），根据新残极厚度差计算出将新极底面从外部放入槽内阳极底面所需移动的距离。

刚从电解槽中取出的残极底面温度高达900℃以上，移动过程中经常有高温碎块掉落，对其进行测量非常困难。

目前，电解铝厂的换极技术主要有两种，一种是以阳极母线为测量参考平台进行划线，将残极下降至接近地面，由操作工人带上高温防护用具接近残极使用兜尺转移划线，这种方法精确度低，而且高温残极对人体危害大；另一种是使用放置在地面的测量参考平台，这种方法也需要将残极下降至接近地面，通过放置在地面的测量参考平台测量，测量精度对液压系统和操作人员要求非常高，再就是地面测量参考平台需人工移动，所以实际使用相当困难；以上的两种换极技术，天车操作工人都需要在地面工作人员配合下才能进行工作。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的问题，提供一种电解槽更换阳极的方法，旨在避免将高温的残极或者新极下放到接近地面测量，不需要地面工作人员配合，天车工独立操作就能完成电解槽更换阳极的工作，提高了工作效率。

为达是述目的，本发明的技术方案为：

一种电解铝厂电解槽更换阳极方法，它包括残极、新极、天车及其更换阳极装置，其特征在于：

还包括设置在天车上的车载测量平台，该车载测量平台测量使用时其测量水平面能从天车上的固定安装位置伸展或者移动至悬空的残极或新极下方，并利用设在测量水平面上的测底装置分别测量其到残极底面与新极底面的距离，即测量残极底距与新极底距这两个数据，测量完毕后测量水平面收缩回天车上；以及包括以下步骤：

步骤1、定位测量阳极抬高起点，残极取出前，以天车更换阳极装置所夹住残极导杆孔的水平中心线所在位置为测量阳极抬高起点，并通过设置在天车更换阳极装置上的测量装置实时测量水平中心线相对于该测量阳极抬高起点上升或者下降的高度值，即实时阳极抬高值；

步骤2、残极测量，操作所述天车和更换阳极装置将残极吊起，悬空停止，更换阳极装置上的测量装置测量并记录此时的实时阳极抬高值，即残极抬高；同时从天车上放下车载测量平台的测量水平面，测量水平面上的测底装置测量并记录此时残极底面到测量水平面的距离，即残极底距；测量完成后，将车测量水平面收回至天车上，并操作天车和更换阳极装置将残极置于残极托架上；

步骤3、新极测量，操作天车和更换阳极装置将新极吊起，悬空停止，更换阳极装置上的测量装置测量并记录此时实时阳极抬高值，即新极抬高；同时从天车上放下车载测量平台的测量水平面，测量水平面上的测底装置测量并记录此时新极底面到测量水平面的距离，即新极底距；测量完成后，将测量水平面收回到天车上；

步骤4、新残极厚度差的计算，根据残极抬高、残极底距、新极抬高与新极底距计算出新极与残极的厚度差，即新残极厚度差；根据实时阳极抬高值、新残极厚度差计算出将新极底面从当前位置放到槽内阳极底面的距离，即新极放置距离，操作天车按照新极放置距离将新极放入电解槽内，完成换极操作。

所述残极与新极通过天车、更换阳极装置与车载测量平台，能悬空着进行测量残极抬高、残极底距、新极抬高和新极底距。

在测量所述残极抬高的同时测量所述残极底距，在测量所述新极抬高的同时测量所述新极底距，这四个测量数据用于计算所述新残极厚度差。

所述车载测量平台包括：与天车是固定连接的固定端和伸展或者移动到悬空的残极底面或新极底面的活动端；活动端即为测量水平面，在测量水平面上设有测底装置，测底装置用于测量残极底距或者新极底距；在换极过程中，测量水平面每次完全展开后距离固定端的垂直高度都是一样的，此时：

新残极厚度差=（残极底距-新极底距）-（残极抬高-新极抬高）；

新极放置距离=实时阳极抬高值-新残极厚度差。

以上的电解槽更换阳极的装置及其方法，将车载测量平台安装在天车上，通过设置在天车更换阳极装置上的测量装置和设在车载测量平台上的测底装置测量残极抬高、残极底距、新极抬高和新极底距，可以计算得出新残极厚度差，实现新极放置距离的自动测量。与现有技术相比，本发明前述实施例具有以下优点：

操作简单，所述残极与所述新极测量时保持悬空即可，不用操作提升或下降，测量动作通过所述车载测量平台自动完成。节约人工，不再需要地面工作人员配合，天车工可独立完成所述换极工作。测量精度高，天车液压系统的稳定性和人工操作对测量结果的影响小。因此，本发明前述实施例的有益效果是显著的。

附图说明

图1是本发明电解槽更换阳极方法的结构原理示意图；

在图中，残极1，测量起点线2，导杆孔3，阳极更换装置4，测量装置5，车载测量平台6，天车7，新极8，测量水平面9，槽内阳极底面10，测底装置11，实时阳极抬高值H，残极抬高H1，新极抬高H2，残极底距L1,新极底距L2,下行距离Y，新残极厚度差△H，新极放置距离S。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图，对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种电解铝生产过程中，在电解槽中更换阳极的方法，其基本思想是在天车上设置车载测量平台，与设在阳极更换装置上的测量装置配合，完成对新残极厚度差的测量与计算，从而实现避免需要将残极或者新极下放到地面附近通过地面上的测量装置上进行测量，也不再需要地面工作人员配合进行所述换极。

图1所示，是本发明电解槽更换阳极方法的结构原理示意图，由图可知，该换极方法包括残极1、新极8、天车7及其阳极更换装置4，以及设在阳极更换装置4上的测量装置5，还包括设置在天车7上的车载测量平台6，车载测量平台6上含有测底装置11；该车载测量平台6测量使用的时候，其活动端的测量水平面9从安装在天车7上的固定端下行距离Y，并下行到位于悬空的残极1或新极8下方作为测量距离的起点，用测底装置11测量从测量水平面9到残极1底面的距离以及测量水平面9到新极8底面的距离，即残极底距L1与新极底距L2两个数据，测量完毕后测量水平面9收缩回到天车4上的固定端；并通过以下步骤换极：

步骤1、定位抬高测量起点，残极1取出前，以天车更换阳极装置4夹住残极导杆孔3的水平中心线所在位置为测量起点。

将残极1取出前，需要定位记录残极1底面在电解槽内的位置，即如图1所示的槽内阳极底面10，由于残极1底面位于温度高达960℃以上的电解槽内，无法直接对其进行定位，因此，以残极1取出前，阳极更换装置4夹住残极1的导杆孔3的中心线所在位置作为测量起点，即测量起点线2，避开了电解槽内温度高达960℃以上的铝水。从图中可知，阳极更换装置4下端提升的高度就是导杆孔3的中心线相对于测量起点线2提升的高度，其与残极1底面从电解槽中取出后提升的高度是相等的，可换算过来；而且，阳极更换装置4下端的提升/下降的距离，可由设在一侧的测量装置5测出或读取。测量装置5是天车7生产出厂时就配套有的现有技术和产品。测量装置5实时测量的阳极更换装置4下端的提升/下降的距离就是实时阳极抬高值H，在测量起点线2这个位置上，H=0。

步骤2、残极测量，操作所述天车7和更换阳极装置4将残极1吊起，悬空停止，测量装置5测量并记录此时的实时阳极抬高值H，也就是导杆孔3的中心线此时相对于测量起点线2的提升高度，即残极抬高H1；同时从天车7上的车载测量平台6放下测量水平面9，下行距离Y；车载测量平台6的测底装置11测量并记录此时残极1底面到测量水平面9的距离，即残极底距L1；测量完成后，将测量水平面9收回至天车上，并操作天车将残极置于残极托架上。

所述车载测量平台6设置在天车7上，它的测量水平面9的伸缩结构可以是电动装置、气动装置或液压装置等构成方式，本发明并不受限于车载测量平台6的各种具体方式，只要是安装在所述天车上的车载测量平台6进行换极，即属于本发明所涵盖的技术方案范围之内。其中测量水平面9下降的距离可根据要求设置，或为定值。

步骤3、新极测量，操作天车7和更换阳极装置4将新极8吊起，悬空停止，测量装置5测量并记录此时实时阳极抬高值H，也就是导杆孔3的中心线此时相对于测量起点线2的提升高度，即新极抬高H2；同时从天车7上放下车载测量平台6的测量水平面9，下行距离Y；车载测量平台6的测底装置11测量并记录此时新极底面到测量水平面9的距离，即新极底距L2；测量完成后，将测量水平面9收回到天车7上。

步骤2与步骤3有别于现有测量技术通过地面的测量平台对所述残极及新极进行测量；本发明通过安装在天车7上的车载测量平台6的活动端测量水平面9移动伸展到残极1及新极8的下方，通过测量水平面9上的测底装置11进行测量与残极1或新极8底面的距离。测底装置11优选为超声波测距传感器及激光测距传感器等测量距离传感器，将其安装在所述车载测量平台6的测量水平面9上，直接扫描测量残极1与新极8的底面到测量水平面9的距离，大大降低测量难度。

步骤4、新残极厚度差△H的计算，根据残极抬高H1、残极底距L1、新极抬高H2与新极底距L2计算出新极与残极的厚度差，即新残极厚度差△H，并根据实时阳极抬高值H、新残极厚度差△H计算出新极8的底面放置到槽内阳极底面10的距离，即新极放置距离S；操作天车按照新极放置距离S将新极8放入电解槽内，到位后新极8底面位于槽内阳极底面10，完成换极操作。在步骤4的计算中有：

新残极厚度差△H=（L1-L2）-（H1-H2），新极放置距离S=H-△H。

进一步的，将上述公式计算得出的新极放置距离S减去或者加上一定数值，所得结果就是将新极8底面放置于高于或者低于槽内阳极底面10的一定距离的平面上。

本发明还包括设置在天车7上的可编程控制器与驾驶室中的触摸屏，驾驶室中的触摸屏与可编程控制器通过连线通讯。测底装置11和测量装置5获得的测量信息汇集到可编程控制器中，并在触摸屏上显示。各测量信息在可编程控制器中与预设的前述计算方式程序结合，分析和计算出新极放置距离S，并在触摸屏上显出，操作人员根据该显示数据的操作就能放置新极8。可编程控制器与触摸屏为现有技术和产品，或是本领域的技术人员根据现有技术和需要能容易做出。

与现有技术对残极与新极的厚度差的测量计算方法不同，如图1所示及上述描述，本发明是通过测量残极抬高H1、残极底距L1、新极抬高H2、新极底距L2，通过上述公式计算得出。只要是依据于上述方法或者上述公式计算，以及上述方法或者上述公式的任何修改、等同替换、改进等得到的所述新残极厚度差，即属于本发明所涵盖的要求保护的技术方案范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电解铝厂电解槽更换阳极方法，它包括残极、新极、天车及其更换阳极装置，其特征在于：

还包括设置在天车上的车载测量平台，该车载测量平台测量使用时其测量水平面能从天车上的固定安装位置伸展或者移动至悬空的残极或新极下方，并利用设在测量水平面上的测底装置分别测量其到残极底面与新极底面的距离，即测量残极底距与新极底距这两个数据，测量完毕后测量水平面收缩回天车上；以及包括以下步骤：

步骤1、定位测量阳极抬高起点，残极取出前，以天车更换阳极装置所夹住残极导杆孔的水平中心线的所在位置为测量阳极抬高起点，并通过设置在天车更换阳极装置上的测量装置实时测量导杆孔的水平中心线相对于该测量阳极抬高起点上升或者下降的高度值，即实时阳极抬高值；

步骤2、残极测量，操作所述天车和更换阳极装置将残极吊起，悬空停止，更换阳极装置上的测量装置测量并记录此时的实时阳极抬高值，即残极抬高；同时从天车上放下车载测量平台的测量水平面，测量水平面上的测底装置测量并记录此时残极底面到测量水平面的距离，即残极底距；测量完成后，将车测量水平面收回至天车上，并操作天车和更换阳极装置将残极置于残极托架上；

步骤3、新极测量，操作天车和更换阳极装置将新极吊起，悬空停止，更换阳极装置上的测量装置测量并记录此时实时阳极抬高值，即新极抬高；同时从天车上放下车载测量平台的测量水平面，测量水平面上的测底装置测量并记录此时新极底面到测量水平面的距离，即新极底距；测量完成后，将测量水平面收回到天车上；

步骤4、新残极厚度差的计算，根据残极抬高、残极底距、新极抬高与新极底距计算出新极与残极的厚度差，即新残极厚度差；根据实时阳极抬高值、新残极厚度差计算出将新极底面从当前位置放到槽内阳极底面的距离，即新极放置距离，操作天车按照新极放置距离将新极放入电解槽内，完成换极操作。

2.根据权利要求1所述的更换阳极方法，其特征在于：

所述残极与新极通过天车、更换阳极装置与车载测量平台，能悬空着进行测量残极抬高、残极底距、新极抬高和新极底距。

3.根据权利要求1所述的更换阳极方法，其特征在于：

在测量所述残极抬高的同时测量所述残极底距，在测量所述新极抬高的同时测量所述新极底距，这四个测量数据用于计算所述新残极厚度差。

4.根据权利要求1所述的更换阳极方法，其特征在于：

所述车载测量平台包括：与天车是固定连接的固定端和伸展或者移动到悬空的残极底面或新极底面的活动端；活动端即为测量水平面，在测量水平面上设有测底装置，测量水平面的测底装置用于测量残极底距或者新极底距。

5.根据权利要求1或4所述的更换阳极方法，其特征在于：

所述的测量水平面在换极过程中，每次完全展开后距离固定端的垂直高度都是一样的，此时：

新残极厚度差=（残极底距-新极底距）-（残极抬高-新极抬高）；

新极放置距离=实时阳极抬高值-新残极厚度差。