CN107829112A - 一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电解铝的生产工艺的控制技术，其公开了一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统及方法，解决传统技术中在处理电解槽电压波动周期长的问题，保持电解槽稳定性。该系统包括：槽控箱、主控电脑以及铝电解槽；铝电解槽包括阳极水平母线，与阳极水平母线相连的多组阳极导杆，与各组阳极导杆的下端一一对应相连的阳极炭块，还包括导杆升降调节机构和电流采集装置；导杆升降调节机构与阳极导杆一一对应设置在阳极导杆上且连接阳极水平母线，用于对单组阳极导杆进行升降调节操作；电流采集装置与阳极导杆一一对应设置在阳极导杆上，用于采集单组阳极导杆的电流信号并上传至槽控箱，槽控箱用于收集各组阳极导杆上的电流信号并传输至主控电脑。

Description

一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电解铝的生产工艺的控制技术，具体涉及一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统及方法。

背景技术

电解铝是以氧化铝作为溶质，以熔融冰晶石作为溶剂，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在铝电解槽内的两极上进行电化学反应而得到的最终铝产品。阳极炭块(碳素体)作为电解阳极分布于电解槽上方，双阳极一般为20-25组，单阳极为40-60组，通入强大电流后，阳极开始消耗，当消耗到一定程度(到阳极使用周期)后，需将阳极炭块进行更换。

现行的铝电解槽结构是由构造在极距电解质上表面的阳极导电装置系统(包括阳极碳块)，和构造在极距电解质下表面的阴极导电装置系统(包括铝液层)所构成。但现行的铝电解槽生产工艺控制系统中采用的槽控箱装置，主要作用是采集测试铝电解槽的整体电压降，包括上部阳极导电结构和阴极导电结构以及铝阳极碳块的全部系统的过流电压降即槽电压和槽电流的数值信号，再转变成控制指令讯号，来控制铝电解槽内电解质的这一局部位置物质的物理和化学动态变量因素的调整。

铝电解槽上的若干组阳极在运行时会通过强大的电流，但各组阳极所通过的电流强度大小不一，当个别组阳极电流强度太大时，由于电解槽铝液的波动，会引起整个电解槽电压的波动。一般通过槽控箱调节很难将电压稳定在目标范围类，必需通过人工测定各阳极导杆定距压降，再使用天车对阳极进行升降调节。

电解槽现行的操控系统由于是对电解槽槽电压进行的整体的控制操作。当出现电解槽电压波动时(电压摆)，常规的方法是通过人工测定个阳极导杆的等距压降，再选取导电异常的阳极导杆用天车进行升降调节。当电解槽出现电压波动，从槽控预警到处理完成，中间过程需耗费相当长的时间和人工劳动，且在此期间电解槽处于波动状态，铝电解生产不能在高效状态下运行，会导致铝电耗增加，变相的增加了生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统及方法，解决传统技术中在处理电解槽电压波动周期长的问题，保持电解槽稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统，包括：槽控箱、主控电脑以及铝电解槽；所述铝电解槽包括阳极水平母线，与阳极水平母线相连的多组阳极导杆，与各组阳极导杆的下端一一对应相连的阳极炭块，还包括导杆升降调节机构和电流采集装置；所述导杆升降调节机构与阳极导杆一一对应设置在所述阳极导杆上且连接阳极水平母线，用于对单组阳极导杆进行升降调节操作；所述电流采集装置与阳极导杆一一对应设置在所述阳极导杆上，用于采集单组阳极导杆的电流信号并上传至槽控箱，所述槽控箱用于收集各组阳极导杆上的电流信号并传输至主控电脑。

作为进一步优化，所述电流采集装置为等距压降采集装置，用于测量对应阳极导杆的等距压降。

作为进一步优化，所述等距压降采集装置测量的对应阳极导杆的等距压降通过无线信号上传至槽控箱。

作为进一步优化，所述导杆升降调节机构为带升降导杆功能的卡具。

作为进一步优化，所述带升降导杆功能的卡具可接受槽控箱的指令对阳极导杆进行调节。

此外，基于上述控制系统，本发明还提供了一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制方法，其包括以下步骤：

a.等距压降采集装置测量对应阳极导杆上的等距压降，通过无线传输至槽控箱；

b.槽控箱收集电解槽的各个阳极导杆上的等距压降数据并传输至主控电脑；

c.主控电脑对槽控箱传输的等距压降数据进行数据异常分析，若数据异常，则下发修正指令给槽控箱；

d.槽控箱执行主控电脑的修正指令，控制带升降导杆功能的卡具对对应的阳极导杆进行升降调节。

作为进一步优化，步骤c具体包括：

主控电脑对槽控箱传输的等距压降数据与预先设置的对应组的阳极导杆的导电大小范围值进行比较，若等距压降数据偏离了导电大小范围值，则发出相应修正指令给槽控箱对阳极导杆进行升降调节，使得测量的等距压降数据在导电大小范围值内。

本发明的有益效果是：

可直观的实时监控各组阳极上电流大小(导电电流大，等距压降就大)，并可通过系统控制处理导电大小异常的阳极炭块的电流，始终使电解槽各组阳极炭块导电均匀化，整个铝电解槽电压波动很小；

由于铝电解槽存在两头导电小中间导电大，更可对每组阳极的设定导电大小范围值，各组阳极炭块在出现导电大小偏离的初期，主控电脑就可对其进行修正，始终使阳极炭块导电在设定的正常范围内。此方法可显著的减少人工劳动，减少电解槽异常状态时间，保持电解槽电压稳定，保证电解槽高效运行，降低率电解能耗，从而降低生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例中铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统结构示意图；

图中标记说明：

1为电解槽槽壳，用于容纳电解槽内衬材料，电解槽电解反应的容器；

2为电解槽内衬材料，用于阻隔高温铝液和电解质液与电解槽槽壳的材料复合体，具有隔热和支撑电解槽槽壳内高温熔体的作用；

3为阴极炭块；

4为阴极钢棒，其作为电流的导出装置；

5为电解质液，其作为铝电解槽的电化学反应区域；

6为铝液，其作为铝电解的产品，在电解槽中可平衡磁场和热量；

7为阳极炭块，其作为铝电解反应的阳极；

8为阳极水平母线，用于通过强大电流分配至个组阳极，并支撑阳极炭块的横向结构；

9为带升降导杆功能的卡具，可对单组阳极导杆进行升降操作；

10为等距压降采集装置，用于在每组阳极导杆上测试等距压降，采用无线传输方式向槽控箱传输测试数据；

11为槽控箱，收集各个等距压降采集装置采集的数据，传输给主控电脑，并接受主控电脑下发的指令；

12为主控电脑，用于分析处理槽控箱数据，并发送指令；

13为阳极导杆，其为连接阳极炭块的结构。

具体实施方式

本发明旨在提出一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统及方法，解决传统技术中在处理电解槽电压波动周期长的问题，保持电解槽稳定性。

下面结合附图及实施例对本发明的方案作进一步的描述：

如图1所示，本实施例中的铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统，包括：槽控箱11、主控电脑12以及铝电解槽；

其中铝电解槽的结构包括：电解槽槽壳1，设置于电解槽槽壳1内表面上的电解槽内衬材料2，电解质液5，位于电解质液5底部的阴极炭块3，设置于阴极炭块3上的阴极钢棒4，

阳极水平母线8，与阳极水平母线8相连的多组阳极导杆13，与各组阳极导杆13的下端一一对应相连的阳极炭块7，位于阳极炭块7下方产生的铝液6；

还包括带升降导杆功能的卡具9和等距压降采集装置10；所述带升降导杆功能的卡具9与阳极导杆13一一对应设置在所述阳极导杆13上且连接阳极水平母线8，用于对单组阳极导杆13进行升降调节操作；所述等距压降采集装置10与阳极导杆13一一对应设置在所述阳极导杆13上，用于采集单组阳极导杆13的电流信号并上传至槽控箱11，所述槽控箱11用于收集各组阳极导杆13上的电流信号并传输至主控电脑12。

铝电解槽的工作电流经阳极水平母线8分配至各组阳极炭块7，各组阳极炭块7上通过电流，电流再依次通过电解质液铝液6、阴极炭块3，最后通过阴极钢棒4流出，上述系统的工作过程如下：

1.等距压降采集装置测量对应阳极导杆上的等距压降，通过无线传输至槽控箱；

2.槽控箱收集电解槽的各个阳极导杆上的等距压降数据并传输至主控电脑；

3.主控电脑对槽控箱传输的等距压降数据进行数据异常分析，若数据异常，则下发修正指令给槽控箱；

4.槽控箱执行主控电脑的修正指令，控制带升降导杆功能的卡具对对应的阳极导杆进行升降调节。

步骤3中，主控电脑对槽控箱传输的等距压降数据与预先设置的对应组的阳极导杆的导电大小范围值进行比较，若等距压降数据偏离了导电大小范围值，则发出相应修正指令给槽控箱对阳极导杆进行升降调节，使得测量的等距压降数据在导电大小范围值内。

基于上述，本发明通过对铝电解槽阳极电流分布进行实时监测，对电流异常的阳极进行计算机控制升降调节，使其阳极导电电流在设定范围内，可大幅降低人工强度，显著提高电解槽平稳性，提高电解槽电流效率，降低铝电解槽能耗。

Claims (7)

1.一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统，其特征在于，包括：槽控箱、主控电脑以及铝电解槽；所述铝电解槽包括阳极水平母线，与阳极水平母线相连的多组阳极导杆，与各组阳极导杆的下端一一对应相连的阳极炭块，还包括导杆升降调节机构和电流采集装置；所述导杆升降调节机构与阳极导杆一一对应设置在所述阳极导杆上且连接阳极水平母线，用于对单组阳极导杆进行升降调节操作；所述电流采集装置与阳极导杆一一对应设置在所述阳极导杆上，用于采集单组阳极导杆的电流信号并上传至槽控箱，所述槽控箱用于收集各组阳极导杆上的电流信号并传输至主控电脑。

2.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统，其特征在于，所述电流采集装置为等距压降采集装置，用于测量对应阳极导杆的等距压降。

3.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统，其特征在于，所述等距压降采集装置测量的对应阳极导杆的等距压降通过无线信号上传至槽控箱。

4.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统，其特征在于，所述导杆升降调节机构为带升降导杆功能的卡具。

5.如权利要求1所述的一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制系统，其特征在于，所述带升降导杆功能的卡具可接受槽控箱的指令对阳极导杆进行调节。

6.一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.等距压降采集装置测量对应阳极导杆上的等距压降，通过无线传输至槽控箱；

b.槽控箱收集电解槽的各个阳极导杆上的等距压降数据并传输至主控电脑；

c.主控电脑对槽控箱传输的等距压降数据进行数据异常分析，若数据异常，则下发修正指令给槽控箱；

d.槽控箱执行主控电脑的修正指令，控制带升降导杆功能的卡具对对应的阳极导杆进行升降调节。

7.如权利要求6所述的一种铝电解槽阳极炭块电流平衡控制方法，其特征在于，步骤c具体包括：

主控电脑对槽控箱传输的等距压降数据与预先设置的对应组的阳极导杆的导电大小范围值进行比较，若等距压降数据偏离了导电大小范围值，则发出相应修正指令给槽控箱对阳极导杆进行升降调节，使得测量的等距压降数据在导电大小范围值内。