CN108728868A - 在线测量炉底压降和两水平的装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量装置，尤其涉及一种铝电解电解槽间歇式在线测量炉底压降和两水平的装置及测量方法。在线测量炉底压降和两水平的装置，推送装置斜放置在上部大梁内，推送装置与测量锤杆的顶部连接，测量锤杆的底部与测量探头连接，在电解槽的阴极钢棒上设有至少10个测量端子，测量端子与测量探头形成测量回路完成两水平和炉底压降的测量。本发明的优点效果：本发明装置安装轻巧、拆卸方便、维修率较低，且操作方便、快捷，同时减少了繁琐的人工作业；能快速准确对炉底压降和两水平进行测量。为电解槽的热平衡提供有效的分析数据，及时对电解槽的热平衡进行复核计算。测量数据上传至终端工控机，进一步上传至上位机进行数据整理记录。

Description

在线测量炉底压降和两水平的装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量装置，尤其涉及一种电解槽间歇式在线测量炉底压降和两水平的装置及测量方法。

背景技术

电解铝的工业生产至今已有了长达120年的历史，工业电解槽在不断的发展进步，但无论是自焙槽还是预焙槽，电解工艺始终沿用至今。电解铝行业属于传统流程工业，与钢铁、化工等行业相比，信息化和自动化水平还有很大差距。虽然在发展的历程中，电解槽的自动化控制在不断的提高，信息化程度也越来越明显，但是在现行铝电解中电解质温度、槽壁温度、炉底压降和两水平等工艺参数的测量均由人工测量来获得数据，然后再对数据进行整理分析并收存，需要进行较长的周期分析，数据的精确性也值得商榷。至今为止，国内外仍没有一套成形的自控设备来控制上述电解生产指标，不能对上述指标数据进行准确的在线监测。部分学者专家先后致力于此项工作的研究中去，但是这些研究都停留在理论研究阶段和小型的工业试验，并没有进行大规模的工业推广和利用，技术要求尚未达到工业生产标准。因此现在的电解槽很难做到“透明化管理”和长期稳定运行，过度依赖技术人员的经验和知识，造成同样的电解槽技术在不同企业工艺技术条件和技术指标差异性也很大。所以继续提高电解铝厂的自动化程度，实时在线监控电解槽的生产运行状况，实现电解槽数字化智能化控制是未来电解铝发展的趋势之一。

因此基于数字化电解槽技术的电解槽在线智能控制与决策系统的研发，将实现关键工艺参数的实时在线测量，实现对电解槽生产的精确感知和智能决策，大幅节省常规工艺参数测量和分析的人力物力，实现电解车间管理扁平化，实现对电解槽的“透明化管理”和长期高效稳定运行，是促进公司节能、降本、提质和增效的重要途径。

发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供一种在线测量炉底压降和两水平的装置及测量方法，目的是通过在线测量炉底压降，提高铝液端测量探头的耐腐蚀和准确度，监测炉膛及炉底沉淀变化情况，预测电解槽物料平衡情况，告知槽控系统及时作出调整；通过对两水平的在线监测可以实时了解电解槽的生产状态，并通过在线监测的数据及时调整不利的生产状况，实现两水平的在线监测，能够为电解槽的热平衡研究创造更有效、更连续的理论依据。

为达上述目的本发明是通过如下技术方案实现的：在线测量炉底压降和两水平的装置，推送装置斜放置在上部大梁内，推送装置与测量锤杆的顶部连接，测量锤杆的底部与测量探头连接，在电解槽的阴极钢棒上设有至少10个测量端子，测量端子与测量探头形成测量回路完成两水平和炉底压降的测量。

推送装置斜放在出铝气缸的后方。

推送装置通过异性安装板固定在大梁上，推送装置与大梁之间绝缘。

推送装置为气缸时，气缸通过铰接头与测量锤杆连接，拉线式位移传感器与测量锤杆有效连接。

气缸的行程800mm，拉线式位移传感器安装在异性安装板上，拉线式位移传感器行程2500mm，气缸由手动阀控制。

推送装置为电动推杆时，电动推杆由伺服电机控制，电动推杆的行程800mm。

测量锤杆为直径24mm的不锈钢钢棒。

测量探头耐蚀性和耐铝液冲刷性的探头。

阴极钢棒上的进电侧和出电侧的测量端子数量相同。

当推送装置将测量探头推送至电解质上表面时，测量探头与测量端子形成测量回路，与测量探头和测量端子连接的测量模块采集到第一电压信号，当测量探头继续进一步下探到电解质和铝液相交界面时，产生第二电压信号，通过对两个信号的识别，再配合推送装置产生的位移数据，计算出电解质水平高度和铝液水平高度，测量探头行至铝液中后，测量探头与测量端子形成的测量回路用于采集炉底压降数据，在阴极钢棒的进电侧和出电侧设置的测量端子数量相同。

本发明的优点效果：本发明装置安装轻巧、拆卸方便、维修率较低，且操作方便、快捷，同时减少了繁琐的人工作业；能快速准确对炉底压降和两水平（铝液水平高度和电解质水平高度）进行测量。为电解槽的热平衡提供有效的分析数据，及时对电解槽的热平衡进行复核计算。测量数据上传至终端工控机，进一步上传至上位机进行数据整理记录。

如推送装置选用气缸，那么两水平高度的测量由拉线式位移传感器完成，位移传感器信号采集与其中一路炉底压降信号共用；如推送装置选用电动推杆，两水平高度的测量则由伺服电机来测量完成。测得的信号在电解槽控制系统端进行I/O转换、存储、分析。

附图说明

图1为本发明实施例1的带有拉线式位移传感器的安装配置主视图。

图2为本发明实施例1的安装配置侧视图。

图3为本发明实施例2的带有伺服电机的安装配置主视图。

图4为本发明实施例2的安装配置侧视图。

图中：1、气缸；2、电动推杆；3、出铝气缸；4、大梁；5、异性安装板；6、测量锤杆；7、测量探头；8、拉线式位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1和2所示本发明在线测量炉底压降和两水平的装置，气缸1斜放置在上部大梁4内，气缸1与测量锤杆6的顶部连接，测量锤杆6的底部与测量探头7连接，在电解槽的阴极钢棒上设有10个测量端子，阴极钢棒上的进电侧和出电侧的测量端子数量相同，每侧设5个。测量端子与测量探头形成测量回路完成两水平和炉底压降的测量。气缸1斜放在出铝气缸的后方。气缸1通过异性安装板5固定在大梁4上，气缸1与大梁4之间绝缘，气缸1通过Y型铰接头与测量锤杆6连接，拉线式位移传感器8与测量锤杆6有效连接。气缸1的行程800mm，拉线式位移传感器8安装在异性安装板5上，拉线式位移传感器8行程2500mm，气缸1由手动阀控制。测量锤杆6为直径24mm的不锈钢钢棒。测量探头耐蚀性和耐铝液冲刷性的探头。由于测量探头7要完成炉底压降数据和两水平高度的同时测量，在气缸1最大行程处，测量探头7要确保进入铝液当中。

本发明在实际应用中，气缸1由手动阀控制，使下部连接的测量锤杆6上下往复运动，由于要对风量和行程速度的控制，所以在测量的过程使用手动阀，以便能够及时的控制气缸行程速度。拉线式位移传感器8与气缸1配套使用，气缸1的往复运动，带动拉线式位移传感器8的拉线同步运动。拉线式位移传感器8的电信号与气缸1下部测量探头7的测量信号同步，及时的反馈出气缸1的行程大小，测量结果均以电信号传输给电压测量装置的正负极。

当推送装置将测量探头推送至电解质上表面时，测量探头与测量端子形成测量回路，与测量探头和测量端子连接的测量模块采集到第一电压信号，当测量探头继续进一步下探到电解质和铝液相交界面时，产生第二电压信号，通过对两个信号的识别，再配合拉线式位移传感器产生的位移数据，计算出电解质水平高度和铝液水平高度，测量探头行至铝液中后，测量探头与测量端子形成的测量回路用于采集炉底压降数据，在阴极钢棒的进电侧和出电侧设置的测量端子数量相同。

实施例2

如图3和4所示本发明在线测量炉底压降和两水平的装置，电动推杆2斜放置在上部大梁4内，电动推杆2与测量锤杆6的顶部连接，测量锤杆6的底部与测量探头7连接，在电解槽的阴极钢棒上设有12个测量端子，阴极钢棒上的进电侧和出电侧的测量端子数量相同，每侧设6个。测量端子与测量探头形成测量回路完成两水平和炉底压降的测量。电动推杆2斜放在出铝气缸的后方。电动推杆2通过异性安装板5固定在大梁4上，电动推杆2与大梁4之间绝缘。电动推杆2的行程800mm，电动推杆2由伺服电机控制。测量锤杆6为直径24mm的不锈钢钢棒。测量探头耐蚀性和耐铝液冲刷性的探头。

由于测量探头要完成炉底压降数据和两水平高度的同时测量，在电动推杆2最大行程处，测量探头7要确保进入铝液当中。

本发明在实际应用中，电动推杆2由配套伺服电机控制，使测量锤杆6上下往复运动，配套伺服电机与电动推杆的结合能够完成推送速度、推杆位移、推力等一系列工作。与上述实施例1相比较，拉线式位移传感器将被取消，节省部分上部空间，无须考虑拉线式位移传感器的寿命问题。配套伺服电机信号与下部测量探头7的电信号同步，测量原理与实施例基本相同。此种方法无需手动阀控制，电动推杆的运动速度完全可由配套伺服电机进行控制调节，且速度的准确性也要高于手动阀控制。测量结果还是以电信号传输给电压测量装置的正负极。

当推送装置将测量探头推送至电解质上表面时，测量探头与测量端子形成测量回路，与测量探头和测量端子连接的测量模块采集到第一电压信号，当测量探头继续进一步下探到电解质和铝液相交界面时，产生第二电压信号，通过对两个信号的识别，再配合电动推杆及配套伺服电机产生的位移数据，计算出电解质水平高度和铝液水平高度，测量探头行至铝液中后，测量探头与测量端子形成的测量回路用于采集炉底压降数据，在阴极钢棒的进电侧和出电侧设置的测量端子数量相同。

Claims (10)

1.在线测量炉底压降和两水平的装置，其特征在于推送装置斜放置在上部大梁内，推送装置与测量锤杆的顶部连接，测量锤杆的底部与测量探头连接，在电解槽的阴极钢棒上设有至少10个测量端子，测量端子与测量探头形成测量回路完成两水平和炉底压降的测量。

2.根据权利要求1所述的在线测量炉底压降和两水平的装置，其特征在于推送装置斜放在出铝气缸的后方。

3.根据权利要求1所述的在线测量炉底压降和两水平的装置，其特征在于推送装置通过异性安装板固定在大梁上，推送装置与大梁之间绝缘。

4.根据权利要求3所述的在线测量炉底压降和两水平的装置，其特征在于推送装置为气缸时，气缸通过铰接头与测量锤杆连接，拉线式位移传感器与测量锤杆有效连接。

5.根据权利要求4所述的在线测量炉底压降和两水平的装置，其特征在于气缸的行程800mm，拉线式位移传感器安装在异性安装板上，拉线式位移传感器行程2500mm，气缸由手动阀控制。

6.根据权利要求3所述的在线测量炉底压降和两水平的装置，其特征在于推送装置为电动推杆时，电动推杆由伺服电机控制，电动推杆的行程800mm。

7.根据权利要求1所述的在线测量炉底压降和两水平的装置，其特征在于测量锤杆为直径24mm的不锈钢钢棒。

8.根据权利要求1所述的在线测量炉底压降和两水平的装置，其特征在于测量探头耐蚀性和耐铝液冲刷性的探头。

9.根据权利要求1所述的在线测量炉底压降和两水平的装置，其特征在于阴极钢棒上的进电侧和出电侧的测量端子数量相同。

10.根据权利要求1所述的在线测量炉底压降和两水平装置的测量方法，其特征在于当推送装置将测量探头推送至电解质上表面时，测量探头与测量端子形成测量回路，与测量探头和测量端子连接的测量模块采集到第一电压信号，当测量探头继续进一步下探到电解质和铝液相交界面时，产生第二电压信号，通过对两个信号的识别，再配合位移推送装置产生的位移数据，计算出电解质水平高度和铝液水平高度，测量探头行至铝液中后，测量探头与测量端子形成的测量回路用于采集炉底压降数据，在阴极钢棒的进电侧和出电侧设置的测量端子数量相同。