CN105463513A - 铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法及其监测装置 - Google Patents

铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法及其监测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法及其监测装置，它包括阳极电流测量装置（2）、阴极-阳极电压数据采集装置（3）和数据处理与分析中心（4），阳极电流测量装置（2）通过自带夹具（7）安装在电解槽各阳极导杆（1）上；所述阴极-阳极电压数据采集装置（3）与数据处理与分析中心（4）安放在电解槽烟道端通道。采用有线或无线传输方式将阳极电流分布数据及阴极-阳极电压数据同步实时地传输到数据处理与分析中心（4），通过使用ELM算法建立氧化铝浓度与阳极电流分布数据、阴极-阳极电压数据之间的数学模型，最终自动计算出实时变化的氧化铝浓度数据，实现了氧化铝浓度的在线监测。

Description

铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法及其监测装置
技术领域
本发明涉及铝电解检测技术领域，尤其涉及一种铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法及其监测装置。
背景技术
在铝电解生产中，氧化铝浓度的改变都会直接影响到铝电解的生产运行。当氧化铝的浓度过高时，会造成槽底沉淀、降低电流效率、增加阳极和阴极压降、可能危及铝液层的稳定；而当氧化铝浓度过低的时候，又容易发生阳极效应，使槽电压急剧升高，破坏槽子的能量平衡。所以准确测量槽中氧化铝浓度，将浓度控制在目标范围内，对提高铝电解电流效率，降低电解槽能耗有着非常重要的意义。
由于铝电解生产是复杂的物理化学反应过程，电解液有很强的腐蚀性，并处在高温，强磁场动态状况下，使得实时地测量氧化铝浓度非常的困难。现有的技术是定期对生产槽中的电解质进行采样，然后使用X-荧光化验，测试计算电解质中O元素的总含量的方法来测量氧化铝浓度。这种方法检测速度慢、误差较大且劳动强度较大，很难及时反应氧化铝浓度的变化，导致电解生产控制水平低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解生产氧化铝浓度在线监测方法及其监测装置，以解决现有技术人工费力，而且测量周期较长，很难及时反应氧化铝浓度的变化，测量精度不高，导致电解生产控制水平低等问题。
本发明提出了这样一种铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法，它是将带有夹具的阳极电流测量装置逐一安装在铝电解槽的各阳极导杆上，这些测量装置同时采集各阳极导杆电流数据，并在电解槽烟道端通道安装阴极-阳极电压数据采集装置采集阴极-阳极电压数据；以有线或无线传输的方式将采集到的数据传输至数据处理与分析中心；数据处理与分析中心通过使用ELM算法建立氧化铝浓度与阳极导杆电流、阴极-阳极电压电压之间的数学模型，对实时采集到的电压、电流数据进行处理与分析，最后得出实时的铝电解生产氧化铝浓度数据。
需要注意的是，阳极电流测量装置与阴极-阳极电压数据采集装置的采样频率一致，且通过有线或无线传输方式同步传输至数据处理与分析中心。
基于上述方法，本发明的一种铝电解生产氧化铝浓度在线监测系统是这样的：它包括阳极电流测量装置、阴极-阳极电压数据采集装置和数据处理与分析中心；阳极电流测量装置通过自带夹具安装在电解槽各阳极导杆上；所述阴极-阳极电压数据采集装置与数据处理与分析中心安放在电解槽烟道端通道。
具体的，阳极电流测量装置设置有阴极-阳极电压测量的正极接口；用两端带有航空插头的高温屏蔽线一连接阳极电流测量装置和阴极-阳极电压数据采集装置；该高温屏蔽线一的一端接入各阳极电流测量装置的该正极接口，另一端接多通道阴极-阳极电压数据采集装置对应的各正极接口。
用一端带航空插头，另一端接有接线端子的高温屏蔽线二连接阴极-阳极电压数据采集装置和各阴极钢棒，该高温屏蔽线二的航空插头端插入多通道阴极-阳极电压数据采集装置各负极接口，接有接线端子一端接入事先安装在各阴极钢棒爆炸焊块铝端的接线柱上。
高温屏蔽线一和高温屏蔽线二两两配对，并且配对的两种高温屏蔽线接入的阳极导杆与阴极钢棒相互对应。
另外，阳极电流测量装置还包括温度补偿模块。温度补偿模块主要是根据实际采集到的温度，对阳极导杆电阻率进行修定。阴极-阳极电压数据采集装置还包括数据采集卡和前端保护模块。数据采集卡主要对阴极-阳极电压原始数据进行采集，采用低速采集方式，采用软件定时，可连续采集；前端保护模块主要是当槽电压超过设定值时，对数据采集装置起过压保护作用，将数据采集装置与电解槽断开。
本发明有益效果：
利用本发明一种铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法，在线实时获取阳极导杆电流数据和阴极-阳极电压数据，通过数据处理与分析中心建立的数学模型，自动计算出铝电解生产过程中的氧化铝浓度参数供工作人员监控使用；本发明一种铝电解生产氧化铝浓度在线监测系统结构简单可靠；本发明为铝电解槽的优化管控提供了强大的数据支持；本发明解决了现有技术人工费力，而且测量周期较长，很难及时反应铝电解生产氧化铝浓度的变化，测量精度不高，导致电解生产控制水平低等问题。
附图说明
图1为本发明监测系统结构示意图；
图2为本发明监测方法原理示意图。
附图标记说明：1-阳极导杆，2-阳极电流测量装置，3-阴极-阳极电压数据采集装置，4-数据处理与分析中心，5-夹具，6-高温屏蔽线一，7-高温屏蔽线二，8-阴极钢棒爆炸焊块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的这种铝电解生产氧化铝浓度在线监测系统主要包括阳极电流测量装置2、阴极-阳极电压数据采集装置3和数据处理与分析中心4。根据铝电解槽阳极导杆1的数量，阳极电流测量装置2通过自带夹具5成套安装在铝电解槽阳极导杆1上，阴极-阳极电压数据采集装置3与数据处理与分析中心4安放在电解槽烟道端通道。
阳极电流测量装置2设置有阴极-阳极电压测量的正极接口；用两端带有航空插头的高温屏蔽线一6连接阳极电流测量装置2和阴极-阳极电压数据采集装置3；该高温屏蔽线一6的一端接入各阳极电流测量装置2的该正极接口，另一端接多通道阴极-阳极电压数据采集装置3对应的各正极接口。
用一端带航空插头，另一端接有接线端子的高温屏蔽线二7连接阴极-阳极电压数据采集装置3和各阴极钢棒，该高温屏蔽线二7的航空插头端插入多通道阴极-阳极电压数据采集装置3各负极接口，接有接线端子一端接入事先安装在各阴极钢棒爆炸焊块8铝端的接线柱上。高温屏蔽线一6和高温屏蔽线二7两两配对，并且配对的两种高温屏蔽线接入的阳极导杆与阴极钢棒相互对应。
如图2所示，这些阳极电流测量装置2同时采集各阳极导杆1的电流数据，阴极-阳极电压数据采集装置3采集阴极-阳极电压数据，并以有线传输方式，也可用无线传输的方式将阳极导杆1的电流数据传输至数据处理与分析中心4。阳极电流测量装置2设置有阴极-阳极电压测量的正极接口。采用多根两端带有航空插头的高温屏蔽线一6，该高温屏蔽线一6的一端接入各阳极电流测量装置2的该正极接口，另一端接多通道阴极-阳极电压数据采集装置3对应的各正极接口。采用一端带航空插头，另一端接有接线端子的高温屏蔽线二7，该高温屏蔽线二7的航空插头端插入多通道阴极-阳极电压数据采集装置3各负极接口，接有接线端子一端接入事先安装在各阴极钢棒爆炸焊块8铝端的接线柱上。高温屏蔽线一6和高温屏蔽线二7两两配对，并且配对的两种高温屏蔽线接入的阳极导杆与阴极钢棒相互对应。
数据处理与分析中心4通过使用ELM算法建立氧化铝浓度与阳极导杆电流、阴极-阳极电压电压之间的数学模型，对实时采集到的电压、电流数据进行处理与分析，最后得出实时的铝电解生产氧化铝浓度数据。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法，其特征在于：将带有夹具的阳极电流测量装置逐一安装在铝电解槽的各阳极导杆上，这些测量装置同时采集各阳极导杆电流数据，并在电解槽烟道端通道安装阴极-阳极电压数据采集装置采集阴极-阳极电压数据；以有线或无线传输的方式将采集到的数据传输至数据处理与分析中心；数据处理与分析中心通过使用ELM算法建立氧化铝浓度与阳极导杆电流、阴极-阳极电压电压之间的数学模型，对实时采集到的电压、电流数据进行处理与分析，最后得出实时的铝电解生产氧化铝浓度数据。
2.根据权利要求1所述的铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法，其特征在于：阳极电流测量装置与阴极-阳极电压数据采集装置的采样频率一致。
3.一种铝电解生产氧化铝浓度在线监测系统，其特征在于：它包括阳极电流测量装置（2）、阴极-阳极电压数据采集装置（3）和数据处理与分析中心（4）；阳极电流测量装置（2）通过自带夹具（5）安装在电解槽各阳极导杆（1）上；所述阴极-阳极电压数据采集装置（3）与数据处理与分析中心（4）安放在电解槽烟道端通道。
4.根据权利要求3所述的铝电解生产氧化铝浓度在线监测系统，其特征在于：阳极电流测量装置（2）设置有阴极-阳极电压测量的正极接口；用两端带有航空插头的高温屏蔽线一（6）连接阳极电流测量装置（2）和阴极-阳极电压数据采集装置（3）；该高温屏蔽线一（6）的一端接入各阳极电流测量装置（2）的该正极接口，另一端接多通道阴极-阳极电压数据采集装置（3）对应的各正极接口。
5.根据权利要求4所述的铝电解生产氧化铝浓度在线监测系统，其特征在于：用一端带航空插头，另一端接有接线端子的高温屏蔽线二（7）连接阴极-阳极电压数据采集装置（3）和各阴极钢棒，该高温屏蔽线二（7）的航空插头端插入多通道阴极-阳极电压数据采集装置（3）各负极接口，接有接线端子一端接入事先安装在各阴极钢棒爆炸焊块（8）铝端的接线柱上。
6.根据权利要求5所述的铝电解生产氧化铝浓度在线监测系统，其特征在于：高温屏蔽线一（6）和高温屏蔽线二（7）两两配对，并且配对的两种高温屏蔽线接入的阳极导杆与阴极钢棒相互对应。
7.根据权利要求6所述的铝电解生产氧化铝浓度在线监测系统，其特征在于：所述阳极电流测量装置（2）还包括温度补偿模块；温度补偿模块是根据实际采集到的温度，对阳极导杆电阻率进行修定。
8.根据权利要求6所述的铝电解生产氧化铝浓度在线监测系统，其特征在于：所述阴极-阳极电压数据采集装置（3）还包括数据采集卡和前端保护模块；数据采集卡对阴极-阳极电压原始数据进行采集，采用低速采集方式，采用软件定时，并实现连续采集；前端保护模块是当槽电压超过设定值时，对数据采集装置起过压保护作用，将数据采集装置与电解槽断开。
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