CN105624741A - 电解槽液位自动化控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解槽液位自动化控制装置，包括液下罐、气体源、管道系统、高度传感器、控制系统。管道系统包括进气管、排气管、连接管、自动减压阀、进气电动调节阀、排气电动调节阀。进气管连通气体源，排气管连通进气管与外界，连接管连接在进气管与排气管之间且连通进气管与液下罐，自动减压阀安装在进气管上。进气电动调节阀安装在进气管上，进气电动调节阀的入口端与自动减压阀的出口端连接，排气电动调节阀安装在排气管上。控制系统与进气电动调节阀、排气电动调节阀及高度传感器连接，通过控制进气电动调节阀和排气电动调节阀的阀门开度进而调节电解液的高度。如此不仅节省了人力，还让电解液处于平稳状态从而使得电解槽产能增加。

Description

电解槽液位自动化控制装置

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其是涉及一种电解槽液位自动化控制装置。

背景技术

目前，电解法一般应用在不能用还原法、置换法冶炼生成单质的活泼金属(如钠、钙、钾、镁等)和需要提纯精炼的金属(如精炼铝、镀铜等)。电解法冶炼金属是把熔融金属盐进行电解反应得到游离态金属的过程。电解法冶炼金属时发生的电解反应是在电解槽里进行，电解槽包括阴、阳两个电极并收容有由熔融金属盐形成的电解液，电解反应就是电流通过电解液在阴、阳两极发生氧化还原反应的过程。

随着电解反应的进行，因为电解液中的熔融金属盐不断被电解消耗，所以电解槽液位会不断降低，需要对电解槽液位进行调节从而保持电解槽液位为标准高度。然而，向电解槽中补充熔融金属盐又有可能因为误操作导致电解槽液位升高超过标准高度，因此，也需要对电解槽液位进行调节。

现有的电解槽液位调节方法一般在电解槽内设有完全埋没在电解液中的液下罐，液下罐与罐外的电解液连通，通过电解槽内的液下罐充入惰性气体推高液面或者排出惰性气体降低液面实现调节。然而，目前充入或排出惰性气体一般是采取人工操作阀门实现，劳动量大，还会因人工误操作造成电解槽内液面波动大，电解槽液位不能平稳运行，从而影响电解槽的物料循环，导致电解槽电流效率降低，电解槽产能下降。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种电解槽液位自动化控制装置。

根据本发明实施方式的一种电解槽液位自动化控制装置，包括液下罐、气体源、管道系统、高度传感器、控制系统。所述管道系统包括进气管、排气管、连接管、自动减压阀、进气电动调节阀、排气电动调节阀。所述液下罐埋设在电解槽的电解液内。所述进气管连通所述气体源，所述排气管连通所述进气管与外界，所述连接管连接在所述进气管与所述排气管之间且连通所述进气管与所述液下罐，所述自动减压阀用于保持进气压力稳定，所述自动减压阀安装在所述进气管上，所述进气电动调节阀的开度可调节，且安装在所述进气管上，所述进气电动调节阀的入口端与所述自动减压阀的出口端连接，所述排气电动调节阀的开度可调节，且安装在所述排气管上。所述高度传感器用于感测所述电解液的实际高度。所述控制系统与所述进气电动调节阀、所述排气电动调节阀及所述高度传感器连接，所述控制系统存储有所述电解液的标准高度，用于在所述电解液的实际高度低于标准高度时开启所述进气电动调节阀且关闭所述排气电动调节阀并根据所述电解液的实际高度与标准高度之间的差异控制所述进气电动调节阀的的开度，还用于在所述电解液的实际高度高于标准高度时关闭所述进气电动调节阀且开启所述排气电动调节阀并根据所述电解液的实际高度与标准高度之间的差异控制所述排气电动调节阀的的开度，以调节所述电解液的液面保持在标准高度。

本发明较佳实施方式的电解槽液位自动化控制装置，所述控制系统通过自动调节所述进气电动调节阀和所述排气电动调节阀的阀门开度，以调节所述电解液的高度使所述电解液保持在标准高度。这样不仅节省了人力，还让电解槽内的电解液处于平稳状态从而使得电解槽产能增加。

在一些实施方式中，所述连接管安装有不锈钢截止阀。

在一些实施方式中，所述进气电动调节阀与所述控制系统通过电缆线连接，所述排气电动调节阀与所述控制系统通过电缆线连接。

在一些实施方式中，所述排气电动调节阀出口端与收尘箱连接，所述收尘箱用于对从所述液下罐来的气体收尘。

在一些实施方式中，所述电解液的实际高度在标准高度±10mm之间时，所述进气电动调节阀和所述排气电动调节阀的阀门开度为0—30％。

在一些实施方式中，所述电解液的实际高度超过标准高度的±10mm时，所述进气电动调节阀和所述排气电动调节阀的阀门开度为30％—100％。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明电解槽液位自动化控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明较佳实施方式的电解槽液位自动化控制装置10包括液下罐12、气体源14、管道系统16、高度传感器18及控制系统20。液下罐12埋设在电解槽22的电解液24内且与电解液24连通。管道系统16包括进气管161、排气管162、连接管163、自动减压阀164、进气电动调节阀165、排气电动调节阀166。进气管161连通气体源14，用于输入气体。排气管162连通进气管162与外界，用于排放从液下罐12中排出的气体。连接管163连接在进气管161与排气管162之间，并且连通进气管161与液下罐12，用于输送气体到液下罐12。自动减压阀164安装在进气管161上，用于保持进气压力稳定，。进气电动调节阀165安装在进气管161上，进气电动调节阀165的入口端与自动减压阀164的出口端连接，进气电动调节阀165的阀门开度可调节，通过调节进气电动调节阀165的阀门开度大小可调节通过进气电动调节阀165的气体流量大小。排气电动调节阀166安装在排气管162上，排气电动调节阀166的阀门开度可调节，通过调节排气电动调节阀166的阀门开度大小可调节通过排气电动调节阀166的气体流量大小。高度传感器18用于感测电解液24的实际高度。控制系统20与进气电动调节阀165、排气电动调节阀166及高度传感器18连接，控制系统20存储有电解液24的标准高度，并根据电解液24的实际高度与标准高度之间的差异控制进气电动调节阀165及排气电动调节阀166的开度，电解液24的实际高度低于标准高度时开启进气电动调节阀165且关闭排气电动调节阀166，电解液24的实际高度高于标准高度时关闭进气电动调节阀165且开启排气电动调节阀166，以调节电解槽22内的电解液24的液面使电解液24保持在标准高度。

本发明较佳实施方式的电解槽液位自动化控制装置10中，控制系统20接收高度传感器18的信号，从而得到的电解液24的实际高度，控制系统20进行运算得到相应进气电动调节阀165和排气调节阀166的阀门开度，进气电动调节阀165和排气调节阀166根据控制系统20的控制信号自动调节阀门开度，从而调节电解液24的高度。这样不仅节省了人力，还让电解槽22内的电解液24处于平稳状态从而使得电解槽22产能增加，减少电解槽22内的二次反应，延长电解槽22的使用寿命。

本实施方式中，液下罐12为完全埋设在电解槽22的电解液24内的储罐，与管道系统16连通。当电解槽22内的电解液24液面低于标准高度时，气体源14内的气体通过进气管161和连接管163进入到液下罐12内，液下罐12内的压力升高，将液下罐12内的电解液24从罐底通孔排出，罐内的电解液24排到电解槽22内，以达到使电解槽22内的电解液液位升高到标准高度。当电解槽22内的电解液24液面高于标准高度时，液下罐12内的气体通过连接管163和排气管162排到大气中，液下罐12内的压力降低，电解槽内的电解液24从罐底通孔涌入液下罐12内，以达到使电解槽22内的电解液液位降低到标准高度。

气体源14为惰性气体，例如为氩气，这样能避免气体与电解槽22内的物质反应。

管道系统16的进气管161上安装的自动减压阀164将进气压力控制在0.05MPa—0.2MPa之间，从而保证惰性气体的平稳供应。这样保证了电解槽22的液位变化能趋于平稳，从而使电解槽22产能增加。控制系统20包括信号接收单元、存储单元、计算单元以及输出单元。控制系统20设置有自动多段控制程序，通过信号接收单元接收由高度传感器18的传来的电解槽22内电解液24的实际高度的信号，存储单元存储有电解液24的标准高度以比对电解液24的实际高度，计算单元根据电解液24的实际高度信号运算得到相应进气电动调节阀165和排气电动调节阀166的阀门开度大小，输出单元向进气电动调节阀165和排气电动调节阀166输出控制信号，进气电动调节阀165和排气电动调节阀166根据控制信号自动调节阀门开度以使电解液24平稳变化，从而电解槽22内的电解液24保持在标准高度。

本实施方式中，连接管163安装有不锈钢截止阀26，不锈钢截止阀26用于对电解槽22内的液下罐12保压。而且需要对电动调节阀进行更换时，只要关闭不锈钢截止阀26就可以阻止液下罐12内的气体流通，方便对电动调节阀的更换。

本实施方式中，进气电动调节阀165与所述控制系统20通过电缆线连接，所述排气电动调节阀166与所述控制系统20通过电缆线连接。

当电解槽22液面高度过低时，进气电动调节阀165自动开启且排氩电动调节阀166自动关闭，氩气经进气电动调节阀165，通过连接管163和不锈钢截止阀26进入电解槽22的液下罐12内，达到使电解槽22内的电解液24的液位自动升至标准高度的目的。本实施方式中，排气电动调节阀166出口端与收尘箱28连接，收尘箱28用于对从液下罐12排出的气体收尘。

当电解槽22液面过高时，进气电动调节阀165自动关闭且排气电动调节阀166自动开启，管道内的氩气无法通过进气电动调节阀165进入液下罐12，液下罐12内的氩气经连接管163和不锈钢截止阀26，通过排气电动调节阀166，经收尘箱28收尘之后排至大气，达到使电解槽22内的电解液24的液位自动降至标准高度的目的。

本实施方式中，电解液24的实际高度在标准高度±10mm之间时，进气电动调节阀166和排气电动调节阀166的阀门开度为0—30％。电解液24的实际高度超过标准高度±10mm时，进气电动调节阀166和排气电动调节阀166的阀门开度为30％—100％。

当电解槽22处于无操作时，即电解液24内的熔融金属盐正常电解消耗，电解液24高度出现缓慢下降的情况，这时进气电动调节阀165自动开启至开度：0—30％之间，排气电动调节阀166自动关闭至开度：0，确保电解液24的消耗量约等于液下罐12的输出量，电解槽22内电解液24的高度保持为标准高度。

当电解槽22加料时，电解液24高度迅速上升，电解液24的高度超过了电解液24标准高度的10mm,这时进气电动调节阀165自动关闭至开度：0，排气电动调节阀166自动开启至开度：30％—100％之间。

当电解槽22排出游离态金属或抽掉电解液时，电解液液位迅速下降，电解液24的高度低于电解液24标准高度的10mm，这时进气电动调节阀165自动开启至开度：30％—100％之间，排气电动调节阀166自动关闭至开度：0。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种电解槽液位自动化控制装置，其特征在于，包括：

液下罐，所述液下罐埋设在电解槽的电解液内；

气体源；

管道系统，包括：

进气管，所述进气管连通所述气体源；

排气管，所述排气管连通所述进气管与外界；

连接管，所述连接管连接在所述进气管与所述排气管之间且连通所述进气管与所述液下罐；

自动减压阀，所述自动减压阀用于保持进气压力稳定，所述自动减压阀安装在所述进气管上；

进气电动调节阀，所述进气电动调节阀的开度可调节，且安装在所述进气管上，所述进气电动调节阀的入口端与所述自动减压阀的出口端连接；及

排气电动调节阀，所述排气电动调节阀的开度可调节，且安装在所述排气管上；高度传感器，用于感测所述电解液的实际高度；

控制系统，所述控制系统与所述进气电动调节阀、所述排气电动调节阀及所述高度传感器连接，所述控制系统存储有所述电解液的标准高度，用于在所述电解液的实际高度低于标准高度时开启所述进气电动调节阀且关闭所述排气电动调节阀并根据所述电解液的实际高度与标准高度之间的差异控制所述进气电动调节阀的的开度，还用于在所述电解液的实际高度高于标准高度时关闭所述进气电动调节阀且开启所述排气电动调节阀并根据所述电解液的实际高度与标准高度之间的差异控制所述排气电动调节阀的的开度，以调节所述电解液的液面保持在标准高度。

2.根据权利要求1所述的电解槽液位自动化控制装置，其特征在于，所述连接管安装有不锈钢截止阀。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的电解槽液位自动化控制装置，其特征在于，所述进气电动调节阀与所述控制系统通过电缆线连接，所述排气电动调节阀与所述控制系统通过电缆线连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的电解槽液位自动化控制装置，其特征在于，所述排气电动调节阀出口端与收尘箱连接，所述收尘箱用于对从所述液下罐来的气体收尘。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的电解槽液位自动化控制的操作装置，其特征在于，所述电解液的实际高度在标准高度±10mm之间时，所述进气电动调节阀和所述排气电动调节阀的阀门开度为0—30％。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的电解槽液位自动化控制装置，其特征在于，所述电解液的实际高度超过标准高度的±10mm时，所述进气电动调节阀和所述排气电动调节阀的阀门开度为30％—100％。