CN105839144A - 一种铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置和方法 - Google Patents

一种铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置和方法，该装置多功能机组为基础，增加一套自动测高定位控制系统，并在多功能机组适当位置安装一个可独立伸缩机构或在多功能机组现有的可独立伸缩作业机构适当位置安装一个固定式或可伸缩式的阳极底掌界面探测装置，在安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置安装位置检测装置，在更换阳极装置安装压力检测装置。方式是在多功能机组吊装起新阳极或残阳极的运行过程中调整阳极底掌界面探测装置或更换阳极装置的位置，使阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，从而实现测量新阳极或残阳极高度的目的，结合残阳极的定位高度，实现新阳极换极过程自动高度定位。

Description

一种铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置和方法
技术领域
本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置和方法。
背景技术
铝电解生产是一个连续的生产过程，更换阳极是铝电解生产过程中不可或缺的工艺过程，该过程对铝电解的稳定生产影响很大。特别是新阳极安装位置的确定，对电解槽的电流分布和新阳极的导电周期影响极大，目前市场上流行的新阳极定位方式主要有两种，第一种是人工划线的方式；第二种是将在更换阳极装置安装位置检测装置并制作专门的阳极底掌检测装置的模式。第一种定位方式，增加了工人的劳动强度，且增加了操作工人不安全因素隐患，从测量结果来看，人为偏差较大，作业质量受到非常大的影响；第二种方式克服了第一种方式的缺点，当同时又产生了新的问题，第二种方式每次需要将残阳极吊到某一固定位置进行测量，测量完后再将残阳极吊到残阳极存放区，然后到新阳极存放区去吊装起新阳极，再将新阳极吊装到固定位置进行测量，测量完后再吊装新阳极到换极区换极，过程复杂，运行时间长，劳动生产率低。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作简便、自动化程度高、安全可靠的铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置和方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置，该装置以铝电解厂房内设置的多功能机组为基础，增加一套自动测高控制系统，并在多功能机组适当位置安装一个可独立伸缩机构或在多功能机组现有的可独立伸缩作业机构适当位置安装一个固定式或可伸缩式的阳极底掌界面探测装置，在安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置安装位置检测装置，在更换阳极装置安装压力检测装置。
该装置是在多功能机组吊装起新阳极或残阳极的运行过程中自动完成新阳极或残阳极的高度测量。
阳极底掌界面探测装置包括但不限于发散在1毫米以内的激光测距、激光接近开关；位置检测装置包括但不限于激光测距、超声测距、数码尺、编码器精度在毫米级的测距设备。
控制系统是可编程序装置，包括但不限于工业计算机、PLC、工业控制板卡和控制模块，控制系统通过驱动安装有阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构或更换阳极装置的伸缩实现阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，并记录或计算安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构、更换阳极装置准确位置和阳极卡孔到阳极底掌的高度。
铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置的测量方法包括以下步骤：
（1）、安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置是固定安装在多功能机组工具小车特定位置上的设备，其位置在不进行伸缩调整的情况下，在多功能机组运行过程中相对多功能机组是固定不变的，所以多功能机组运行不影响安装在阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置的位置检测装置的检测数据的准确性；
（2）、当更换阳极装置抓住残阳极导杆卡孔，并测量到一定压力值时，控制系统测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离H1；
（3）、在多功能机组运送残阳极到残极存放区的过程中，控制系统通过调整阳极底掌界面探测装置或更换阳极装置的位置，使阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，控制系统测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h1和到阳极底掌临界面h2，并自动计算出阳极卡孔到阳极底掌的高度H2，H2=h2-h1；
（4）、在多功能机组运送新阳极到换极处的过程中，控制系统通过调整阳极底掌界面探测装置或更换阳极装置的位置，使阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，控制系统测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h1和到阳极底掌临界面h2，并自动计算出阳极卡孔到阳极底掌的高度H3，H3=h2-h1；
（5）、系统根据工艺的要求，按照公式H4=H1+H2-H3+a，其中a为常数，H4新阳极在新阳极安装位置多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离，计算出H4；
（6）、控制系统通过调整更换阳极装置的位置使多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离为H4，并定位固定，完成自动测高控制。
在任意情况下系统都可以人工切换成手动操作模式，通过人工通过手动模式驱动安装有阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构或更换阳极装置的伸缩实现阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，并记录或计算安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构、更换阳极装置准确位置和阳极卡孔到阳极底掌的高度。
综上所述，本发明在多功能机组（也被称作多功能天车、多功能起重机或者多功能行车）上增加一套自动测高控制系统，并在多功能机组适当位置安装一个可独立伸缩机构或在多功能机组现有的可独立伸缩作业机构适当位置安装一个固定式或可伸缩式的阳极底掌界面探测装置，在安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置安装位置检测装置，在更换阳极装置安装压力检测装置，通过各个装置的配合能安全可靠的完成换极过程阳极自动测高定位的全部过程，降低劳动强度，提高劳动生产率，并且安全可靠。
具体实施方式
本发明的铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置，该装置以铝电解厂房内设置的多功能机组为基础，增加一套自动测高控制系统，并在多功能机组适当位置安装一个可独立伸缩机构或在多功能机组现有的可独立伸缩作业机构适当位置安装一个固定式或可伸缩式的阳极底掌界面探测装置，在安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置安装位置检测装置，在更换阳极装置安装压力检测装置。
该装置是在多功能机组吊装起新阳极或残阳极的运行过程中自动完成新阳极或残阳极的高度测量。
阳极底掌界面探测装置包括但不限于发散在1毫米以内的激光测距、激光接近开关；位置检测装置包括但不限于激光测距、超声测距、数码尺、编码器精度在毫米级的测距设备。
控制系统是可编程序装置，包括但不限于工业计算机、PLC、工业控制板卡和控制模块，控制系统通过驱动安装有阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构或更换阳极装置的伸缩实现阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，并记录或计算安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构、更换阳极装置准确位置和阳极卡孔到阳极底掌的高度。
铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置的测量方法包括以下步骤：
（1）、安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置是固定安装在多功能机组工具小车特定位置上的设备，其位置在不进行伸缩调整的情况下，在多功能机组运行过程中相对多功能机组是固定不变的，所以多功能机组运行不影响安装在阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置的位置检测装置的检测数据的准确性；
（2）、当更换阳极装置抓住残阳极导杆卡孔，并测量到一定压力值时，控制系统测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离H1；
（3）、在多功能机组运送残阳极到残极存放区的过程中，控制系统通过调整阳极底掌界面探测装置或更换阳极装置的位置，使阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，控制系统测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h1和到阳极底掌临界面h2，并自动计算出阳极卡孔到阳极底掌的高度H2，H2=h2-h1；
（4）、在多功能机组运送新阳极到换极处的过程中，控制系统通过调整阳极底掌界面探测装置或更换阳极装置的位置，使阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，控制系统测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h1和到阳极底掌临界面h2，并自动计算出阳极卡孔到阳极底掌的高度H3，H3=h2-h1；
（5）、系统根据工艺的要求，按照公式H4=H1+H2-H3+a，其中a为常数，H4新阳极在新阳极安装位置多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离，计算出H4；
（6）、控制系统通过调整更换阳极装置的位置使多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离为H4，并定位固定，完成自动测高控制。
在任意情况下系统都可以人工切换成手动操作模式，通过人工通过手动模式驱动安装有阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构或更换阳极装置的伸缩实现阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，并记录或计算安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构、更换阳极装置准确位置和阳极卡孔到阳极底掌的高度。
本发明的铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置和测量方法，是以多功能机组为基础，增加一套自动测高控制系统，并在多功能机组适当位置安装一个可独立伸缩机构或在多功能机组现有的可独立伸缩作业机构适当位置安装一个固定式或可伸缩式的阳极底掌界面探测装置，在安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置安装位置检测装置，在更换阳极装置安装压力检测装置。
控制系统的控制器选用SIMATIC S7-300PLC，与现有的多功能机组PLC系统联网并与现有槽控系统进行数据通信，实现数据共享和对多功能机组执行机构的控制，上位机选用戴尔Precision T5810 系列Xeon，满足系统数据处理实时性的要求，考虑到系统兼容性问题触屏显示设备全部选用西门子系列。
位置检测装置安装了劳易测拉绳编码器，测距范围是0 m到10m，测量误差是1 mm以内， 阳极底掌界面探测装置选择在多功能机组安装一个可独立伸缩机构，在伸缩机构底部位置安装一个固定式激光接近开关，该激光接近开关检测距离为0.2到1米可设定，满足系统的功能要求。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置，其特征在于：该装置以铝电解厂房内设置的多功能机组为基础，增加一套自动测高控制系统，并在多功能机组适当位置安装一个可独立伸缩机构或在多功能机组现有的可独立伸缩作业机构适当位置安装一个固定式或可伸缩式的阳极底掌界面探测装置，在安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置安装位置检测装置，在更换阳极装置安装压力检测装置。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置，其特征在于：该装置是在多功能机组吊装起新阳极或残阳极的运行过程中自动完成新阳极或残阳极的高度测量。
3.根据权利要求2所述的铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置，其特征在于：阳极底掌界面探测装置包括但不限于发散在1毫米以内的激光测距、激光接近开关；位置检测装置包括但不限于激光测距、超声测距、数码尺、编码器精度在毫米级的测距设备。
4. 根据权利要求3所述的铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置，其特征在于：控制系统是可编程序装置，包括但不限于工业计算机、PLC、工业控制板卡和控制模块，控制系统通过驱动安装有阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构或更换阳极装置的伸缩实现阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，并记录或计算安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构、更换阳极装置准确位置和阳极卡孔到阳极底掌的高度。
5.根据权利要求4所述的铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）、安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置是固定安装在多功能机组工具小车特定位置上的设备，其位置在不进行伸缩调整的情况下，在多功能机组运行过程中相对多功能机组是固定不变的，所以多功能机组运行不影响安装在阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构和更换阳极装置的位置检测装置的检测数据的准确性；
（2）、当更换阳极装置抓住残阳极导杆卡孔，并测量到一定压力值时，控制系统测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离H1；
（3）、在多功能机组运送残阳极到残极存放区的过程中，控制系统通过调整阳极底掌界面探测装置或更换阳极装置的位置，使阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，控制系统测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h1和到阳极底掌临界面h2，并自动计算出阳极卡孔到阳极底掌的高度H2，H2=h2-h1；
（4）、在多功能机组运送新阳极到换极处的过程中，控制系统通过调整阳极底掌界面探测装置或更换阳极装置的位置，使阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，控制系统测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h1和到阳极底掌临界面h2，并自动计算出阳极卡孔到阳极底掌的高度H3，H3=h2-h1；
（5）、系统根据工艺的要求，按照公式H4=H1+H2-H3+a，其中a为常数，H4新阳极在新阳极安装位置多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离，计算出H4；
（6）、控制系统通过调整更换阳极装置的位置使多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离为H4，并定位固定，完成自动测高控制。
6.根据权利要求5所述的铝电解槽换极过程阳极自动测高定位装置的测量方法，其特征在于：在任意情况下系统都可以人工切换成手动操作模式，通过人工通过手动模式驱动安装有阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构或更换阳极装置的伸缩实现阳极底掌界面探测装置准确检测到阳极底掌临界面，并记录或计算安装阳极底掌界面探测装置的可独立伸缩机构、更换阳极装置准确位置和阳极卡孔到阳极底掌的高度。
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