CN107576409A - 电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法。包括以下步骤：将两根等高的导杆插入到两水平中，两根导杆必须插入到铝水中；在两根导杆的末端施加一个电压，然后向上移动其中一根导杆，由于两水平的导电性不同，导杆末端在两水平中移动时电压变化不同，则可以测算出运动导杆分别在两水平中的运动时间，从而算出其运动的轨迹，即是两水平的高度，其中铝水平的高度需要加上未移动导杆末端与槽底的距离；将热电偶插入电解质液中，从而实现槽温的测定。采用上述方式能够精准的实现两水平高度的测量，同时能够进行槽温的测定，并且本申请的方法极其简单，检修方便。

Description

电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法

技术领域

本发明涉及一种电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法。

背景技术

铝电解槽生产是在熔融冰晶石(也叫电解质液体)中溶解氧化铝，然后通过直流电，溶解的氧化铝在电的作用下，生成铝和氧，其中铝以液体的形式留在槽底(一台电解槽中有铝液和电解质液两层液体，以下简称两水平，因为铝液的比重大于电解质液体，因此铝液在下面一层)，当铝液达到一定的量时(简称铝水平高度)，就定期采用真空抬包将其抽出送下到工序铸造；氧则以气体的形式与作为阳极的碳发生反应生成二氧化碳排出，该生产是在950度左右的高温(下文简称槽温)下进行的。

电解槽的两水平高度和槽温是铝电解生产的关键技术参数，由于电解质液体在高温下腐蚀性强，到目前为止，这些参数的测量和处理仍然由测量人员用铁杆弯成135度左右的两段，一段水平，另一端插入两水平中，在短时间内取出，以观察其凝固在铁杆的不同两水平而测出其高度；温度则采用热电偶在短时间内插入电解质液体中测出槽温。其主要缺点是一方面存在测量数据人为干扰因素，波动大，另一方面需要的数据由人工进行，数据的及时性差，劳动强度大，效率不高(以一个年产30万吨铝液的生产系列，如采用400千安的电流，大约需要300台左右的电解槽，每天测量工作量非常大)。

发明内容

为了改善上述问题，本发明提供了一种电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法，包括以下步骤：

将两根等高的导杆插入到两水平中，两根导杆必须插入到铝水中；在两根导杆的末端施加一个电压，然后向上移动其中一根导杆，由于两水平的导电性不同，导杆末端在两水平中移动时电压变化不同，在铝水中电压变化不大，但在电解质中变化成倍增加，通过这个变化则可以测算出运动导杆分别在两水平中的运动时间，从而算出其运动的轨迹，即可得出两水平的高度，其中铝水平的高度需要加上未移动导杆末端与槽底的距离，测量完成即可将导杆移出，以便下次再测；

将热电偶插入电解质液中对槽温进行测定，待测量完成自动移出热电偶，以便下次测量。

采用上述方式能够精准的实现两水平高度的在线测量，同时能够进行槽温的在线测定，并且本申请的方法极其简单，检修方便。

进一步地，两根导杆和热电偶采用精准马达作为动力将其插入两水平中。

再进一步地，两根导杆末端采用低压直流电或电池供电进行电压测量；热电偶采用配套的测量仪表测量温度。这样能够避免电流过大易造成意外的发生。

另外，两根导杆和热电偶一同由精准马达带动插入到两水平中；或两根导杆和热电偶分开由不同的装置带动插入到两水平中。

再进一步地，两根导杆和热电偶均位于导向槽内，通过导向槽控制两根导杆和热电偶的运行轨迹。采用导向槽的设计，能够确保导杆和热电偶的运行轨迹，确保各部件均能够竖直上升和下降。

此外，导向槽顶端和低端均设有限位开关，用于控制精准马达的停止和转动。采用限位开关的设计，能够轻松控制精准马达的停止，从而控制两根导杆和热电偶在竖直方向上运行的上限和下限，从而更好的实现测量。

再进一步地，两根导杆表面经耐高温机绝缘处理。采用上述处理，能够保证导杆末端电压的准确性，同时避免导杆损坏，影响测量，延长使用寿命。

测量数据上传电解槽计算机控制系统进行及时分析处理。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明实现了自动在线检测，数据得到及时分析处理，无需测量人员，实现了产业升级，是智能制造的基础，不但提高了劳动生产率，还有利于稳定生产，提高电流效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，附图中标记对应的零部件名称为：1-精准马达，2-导向槽，3-导杆，4-热电偶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法，包括以下步骤：

进行两水平高度测量时：将两根等高的导杆插入到两水平中，两根导杆必须插入到至少一半铝水中；在两根导杆的末端施加一个电压，然后向上移动其中一根导杆，由于两水平的导电性不同，导杆末端在两水平中移动时电压变化不同，则可以测算出运动导杆分别在两水平中的运动时间，由于采用匀速运动，从而可以算出其运动的轨迹，即是两水平的高度，其中铝水平的高度需要加上未移动导杆末端与槽底的距离；

进行槽温测量时：将热电偶插入电解质液中，从而实现槽温的测定。

采用上述方式能够精准的实现两水平高度的测量，同时能够进行槽温的测定，并且本申请的方法极其简单，检修方便。

具体的，两根导杆采用精准马达作为动力将其插入两水平中。采用精准马达作为动力源，能够很好的控制导杆移动的速度，从而更好进行两水平高度的测量，也便于进行操作。

具体的，两根导杆末端电压采用低电压电源或电池供电。采用低压电源或电池供电，操作方便，同时能够避免电流过大易造成意外的发生。

具体的，两根导杆和热电偶同时插入到两水平中；或两根导杆和热电偶分开插入到两水平中。采用两种不同的方式进行测量，能够根据实际情况进行选择，多样化的测量，更能适应不同情况下的测量。

具体的，两根导杆和热电偶均位于导向槽内，通过导向槽控制两根导杆和热电偶的运行轨迹。采用导向槽的设计，能够确保导杆和热电偶的运行轨迹，确保各部件均能够竖直上升和下降。

具体的，导向槽顶端和低端均设有限位开关，用于控制精准马达的停止和运转。采用限位开关的设计，能够轻松控制精准马达的停止，从而控制两根导杆和热电偶在竖直方向上运行的上限和下限，从而更好的实现测量。

另外，两根导杆表面经耐高温机绝缘处理。采用上述处理，能够保证导杆末端电压准确，同时避免导杆损坏，影响测量，延长使用寿命。

针对上述测量方法，本发明还提供一个装置，从而更加进行测量操作。如图1所示，该装置包括精准马达1、导向槽2、导杆3、热电偶4；所述精准马达安装于导向槽上，并用于驱动导向槽相对固定架上下移动；所述导向槽安装在固定架上并可做上下移动；所述导杆为两根均位于导向槽内，其中一根必须安装在能够相对另外两个导向槽移动的导向槽内，以便该导杆可以相对另一根导杆做上升移动；热电偶也位于导向槽内，采用控制器对精准马达进行自动控制。值得说明的是控制导向槽的固定架是固定在电解槽的槽架上的。

在使用本发明时，利用原电解槽的打壳气缸在测量时将电解质壳面(电解质液体表面会形成一层凝固的壳面)打开，便于将本发明的导向槽插入电解质液体中进行测量，为了方便测量，可以在打壳锤头(该锤头为长方形时且有足够的体积)上开三个孔，以便两根导杆和一根热电偶通过该孔洞进入两水平中，在此结构下可以将导向槽安装在打壳锤头上方，这样本装置结构最为紧凑。

采用上述装置具体操作如下：利用原电解槽的打壳气缸在测量时将电解质表面打开，将两根测量导杆和热电偶由精准马达带动自动插入到两水平中，其中两根导杆插入铝水中的同一高度，热电偶插入电解质中即可。在两根导杆(导杆为空心管，采用耐温绝缘电线连接到上端)上端通一直流电测其电压(此时电压为最小值)，然后匀速上升其中一根导杆，当运动的导杆通过铝水和电解质液体时，其末端与未移动导杆的末端电压发生不同变化(铝水中电压最小且变化不大，电解质液体中则成倍增加，当离开电解质液体时为最大值)，根据电压变化的时间结合精准马达运转的速度即可测出其在铝水和电解质液体中运行距离(因为导杆未插入槽底，因此，在铝水中的运动距离加上导杆端到槽底的距离才是整个铝水的高度)，待测量完毕，由控制系统自动将导杆上升到初始位置即可。测量数据上传到计算机控制系统，并经过控制系统的数据处理即可得出两水平的高度，控制系统再及时分析两水平的变化与电解效率的关系，提出专家意见给技术人员形成生产管理方案。

按照以上方案，精准马达同时将热电偶插入电解质液体中，即可得出电解槽温度。具体的可将热电偶设置在导杆的一旁，在插入导杆时热电偶也一起插入，通过精准马达控制导杆和热电偶相对导向槽运行。

本发明能够实现间断式自动测量，既满足电解生产的需求，又避免人工测量带来的一切问题。

具体实施时，控制器控制打壳锤头先打开电解质液体表面的结壳，然后控制精准马达带动导杆和热电偶插入两水平中，到下限位后精准马达反转，将其中一根导杆向上升起，当该导杆离开电解质液面后，该处设置限位再带动另外一根导杆和热电偶上升至初始位置，待下一个测量循环。

值得说明的是，图1中A端和B端则是分别设置有上述的限位开关；而图中D的大小与B管中测量导杆末端离开两水平的移动量相同或大于。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

将两根等高的导杆插入到两水平中，两根导杆必须插入到铝水中；在两根导杆的末端施加一个电压，然后向上移动其中一根导杆，由于两水平的导电性不同，导杆末端在两水平中移动时电压变化不同，在铝水中电压变化不大，但在电解质中变化成倍增加，通过这个变化则可以测算出运动导杆分别在两水平中的运动时间，从而算出其运动的轨迹，即可得出两水平的高度，其中铝水平的高度需要加上未移动导杆末端与槽底的距离，测量完成即可将导杆移出，以便下次再测；

将热电偶插入电解质液中对槽温进行测定，待测量完成自动移出热电偶，以便下次测量。

2.根据权利要求1所述的电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法，其特征在于，两根导杆和热电偶采用精准马达作为动力将其插入两水平中。

3.根据权利要求2所述的电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法，其特征在于，两根导杆末端采用低压直流电或电池供电进行电压测量；热电偶采用配套的测量仪表测量温度。

4.根据权利要求3所述的电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法，其特征在于，两根导杆和热电偶一同由精准马达带动插入到两水平中；或两根导杆和热电偶分开由不同的装置带动插入到两水平中。

5.根据权利要求4所述的电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法，其特征在于，两根导杆和热电偶均位于导向槽内，通过导向槽控制两根导杆和热电偶的运行轨迹。

6.根据权利要求5所述的电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法，其特征在于，导向槽顶端和低端均设有限位开关，用于控制精准马达的停止和转动。

7.根据权利要求6所述的电解槽铝水平和电解质水平高度和槽温在线测量方法，其特征在于，两根导杆表面经耐高温机绝缘处理。