CN109055999B - 一种基于温度的快速判断电极短路的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于导电排温度检测电极短路的方法及系统。该方法包括：获取导电排上搭接电极导电棒的凸台温度变化；在设定时间段内，获取多个温度值；判断多个温度值是否出现高于设定温度值的情况，如果是，确定相应位置的电极存在短路，如果否，确定多个温度值随时间变化的增量；判断增量是否在设定温度范围内，如果是，利用线性拟合方法对多个温度值按时间顺序进行拟合，得到线性模型；获取线性模型的斜率与决定系数；判断斜率是否在设定斜率范围内，如果是，判断决定系数是否小于设定决定系数值，如果否，确定电极存在短路，其余情况确定电极不存在短路。采用本发明的方法或系统，能够快速发现阴极与阳极是否发生短路，及时处理后可显著提高电解电流效率和产品质量、降低产品成本。

Description

一种基于温度的快速判断电极短路的方法及系统

技术领域

本发明涉及水溶液电解领域，特别是涉及一种基于温度的快速判断电极短路的方法及系统。

背景技术

在铜、铅、锌、镍、锰等金属的水溶液电解精炼和电解沉积的工业生产过程中，一般单个电解槽包含数十块阳极和对应数量的阴极，阳极板和阴极板交叉并排排列。电解槽的阳极、阴极都是板状，因此称为阳极板、阴极板，单面面积为1m²以上，单块电极板可以通过500A以上的电流。由于电解槽上阴、阳极板之间空间狭窄，电极距离几十毫米，电极表面上局部的变形可能会引起电流在电极表面上分布不均，导致局部电流密度增大；电解过程中添加剂的比例或成分失调，引起电极板表面形成枝晶；精炼使用的阳极，一些成分超过要求，导致对应阴极表面形成结粒。这些情况的发生，会导致阴极表面局部生成结粒并逐渐快速长大成粗大粒子，当粒子与阳极表面接触，在阴极和阳极之间形成短路，不仅降低了电流效率，同时也降低了阴极质量，甚至造成阴极板及导电棒的烧损、变形等严重情况。

当前，针对阴极-阳极之间的短路，一般采取红外成像检测、拖表检测、洒水检测等方法。这些方法都是在阴极和阳极之间已经形成短路后，在阴极导电端显著发热的情况下才可以检测到短路发生，然后进行短路清理，所以当检测出短路时，已经造成了电流的损失与阴极质量的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于导电排凸台温度的快速判断电极短路的方法及系统，以解决现有技术中检测出阴极-阳极之间的短路时，已经造成了大量电流的损失与阴极质量的降低的问题，通过对电极短路进行快速判断，迅速确定短路现象，以减少电流的损失，提高阴极的质量。

实时检测导电排凸台温度的变化，及时发现短路电流引起的温度变化趋势，利用温度变化趋势来快速诊断短路故障。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于温度的快速判断电极短路的方法，所述方法包括：

获取温度采集装置采集的导电排凸台的温度值；

在设定时间段内，获取所述导电排凸台的多个温度值；将每个温度值与设定温度值比较，得到第一判断结果；

当所述第一判断结果出现高于设定温度值的结果，确定所述凸台对应电极存在短路；

当所述第一判断结果均低于设定温度值，确定所述多个温度值随时间变化的增量；

判断所述多个温度值随时间变化的增量是否在设定范围内，得到第二判断结果；

当所述第二判断结果表示所述多个温度值随时间变化的增量不在设定温度范围内时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

当所述第二判断结果表示所述多个温度值随时间变化的增量在设定温度范围内时，利用线性拟合方法对所述多个温度值按时间顺序进行拟合，得到线性模型；

获取所述线性模型的斜率与决定系数；

判断所述斜率是否在设定斜率范围内，得到第三判断结果；

当所述第三判断结果表示所述斜率不在设定斜率范围内时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

当所述第三判断结果表示所述斜率在设定斜率范围内时，判断所述决定系数是否小于设定决定系数值，得到第四判断结果；

当所述第四判断结果表示所述决定系数小于设定决定系数值时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

当所述第四判断结果表示所述决定系数不小于设定决定系数值时，确定所述凸台对应电极存在短路。

可选的，所述温度采集装置的采样周期小于30秒，所述设定时间段为5分钟。

可选的，所述确定所述多个温度值随时间变化的增量，具体包括：

将所述多个温度值按采集时间排序，得到排序后的温度值序列；

获得所述温度值序列中最后一个温度值与第一个温度值之间的差值；

将所述差值确定为所述多个温度值随时间变化的增量。

可选的，所述设定温度为80℃。

可选的，所述设定温度增量等于或大于2℃。

可选的，所述设定斜率范围为0.2～3.5℃/min，所述设定决定系数值为0.7。

可选的，所述确定所述凸台对应电极存在短路，之后还包括：

生成电极存在短路的报警信息，以提醒工作人员进行处理。

一种基于温度测量的快速判断电极短路的系统，所述系统包括：

温度值获取模块，用于获取温度采集装置采集的导电排凸台的温度值；在设定时间段内，获取所述导电排凸台的多个温度值；

增量确定模块，用于确定所述多个温度值随时间变化的增量；

第一判断模块，用于判断多个温度值与设定温度值高低的比较情况，得到第一判断结果；

电极存在短路确定模块，用于当所述第一判断结果表示当有温度值高于设定值时，确定所述凸台对应电极存在短路；

第二判断模块，用于判断所述多个温度值随时间变化的增量是否在设定电流范围内，得到第二判断结果；

电极不存在短路确定模块，用于当所述第二判断结果表示所述多个温度值随时间变化的增量不在设定温度范围内时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

第三判断模块——线性拟合模块，用于当所述第二判断结果表示所述多个温度值随时间变化的增量在设定温度范围内时，利用线性拟合方法对所述多个温度值按时间顺序进行拟合，得到线性模型；

斜率与决定系数获取模块，用于获取所述线性模型的斜率与决定系数；

第四判断模块，用于判断所述斜率是否在设定斜率范围内，得到第三判断结果；

所述电极不存在短路确定模块，还用于当所述第三判断结果表示所述斜率不在设定斜率范围内时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

第四判断模块，用于当所述第三判断结果表示所述斜率在设定斜率范围内时，判断所述决定系数是否小于设定决定系数值，得到第四判断结果；

所述电极不存在短路确定模块，还用于当所述第四判断结果表示所述决定系数小于设定决定系数值时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

电极存在短路确定模块，用于当所述第四判断结果表示所述决定系数不小于设定决定系数值时，确定所述凸台对应电极存在短路。

可选的，所述增量确定模块，具体包括：

排序单元，用于将所述多个温度值按采集时间排序，得到排序后的温度值序列；

差值获取单元，用于获得所述温度值序列中最后一个温度值与第一个温度值之间的差值；

增量确定单元，用于将所述差值确定为所述多个温度值随时间变化的增量。

可选的，所述系统还包括：

报警信息生成模块，用于在确定所述凸台对应电极存在短路之后，生成电极存在短路的报警信息，以提醒工作人员进行处理。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明利用阴极表面离子接近阳极表面前表现出的这种线性增加特性，提出通过连续测量导电排上搭接电极导电棒的凸台温度，在5min左右的时间期间内对导电排凸台温度的变化模式进行分析，对阴极短路进行快速判断。一旦发现这种特征，就可以判断出存在短路，在短路发生初期给出预警信息，提示进行短路处理，从而大幅缩短了短路持续的时间，显著减轻了电流损失和短路造成的其他破坏，具有非常重要的应用价值。为提高电解电流效率和产品质量、降低产品成本提供新的技术和方法。

实验表明，当刚刚发生短路时，阴极电流以30A/min左右的斜率快速增加，这种电流增加趋势导致阴极电流在导电排凸台上产生相应的温度升高的热效应。本发明正是测量这种热效应导致的温度变化趋势，在刚发生短路不久时就检测出短路故障，以及时提醒操作人员尽快处理，避免电流的持续损失，提高电流效率，降低产品生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于温度的快速判断电极短路的方法的流程示意图；

图2为本发明基于温度的快速判断电极短路的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明基于温度的快速判断电极短路的方法的流程示意图。如图1所示，所述方法包括：

步骤101：获取温度采集装置采集的导电排凸台的温度值。在设定时间段内，获取所述导电排凸台的多个温度值。温度采集装置采用连续采集的方式进行数据采集，采样周期小于30秒，即每30秒至少采样一次。设定时间段为5分钟，此时间段为经过大量实验与分析，得出的时间段。在此设定时间段时，整个快速判断结果较为准确。

步骤102：确定多个温度值是否出现高于设定温度值的情况；如果是，直接执行步骤103；如果否，执行步骤104。

步骤103：确定所述凸台对应电极存在短路。

步骤104：确定所述多个温度值随时间变化的增量。确定所述多个温度值随时间变化的增量的具体过程为：

将所述多个温度值按采集时间排序，得到排序后的温度值序列；

获得所述温度值序列中最后一个温度值与第一个温度值之间的差值；将所述差值确定为所述多个温度值随时间变化的增量，此时增量为正值。

步骤105：判断多个温度值随时间变化的增量是否在设定温度范围内；如果否，执行步骤106；如果是，执行步骤107。所述设定温度为正值，通常可以设定为等于或大于2℃。

步骤106：确定所述凸台对应电极不存在短路。

步骤107：利用线性拟合方法对多个温度值按时间顺序进行拟合，得到线性模型。

步骤108：获取所述线性模型的斜率与决定系数。

步骤109：判断所述斜率是否在设定斜率范围内。如果否，执行步骤110；如果是，执行步骤111。通常设定斜率范围0.2～3.5℃/min。

步骤110：确定所述凸台对应电极不存在短路。

步骤111：判断决定系数是否小于设定决定系数值，如果是，执行步骤112；如果否，执行步骤103。本发明的设定决定系数值为0.7。

步骤112：确定所述凸台对应电极不存在短路。

步骤103：也可确定所述凸台对应电极存在短路。当所述第四判断结果表示是时，表示阴极表面长有粗大的粒子，即将与阳极接触，存在短路。

在确定所述凸台对应电极存在短路之后，会生成电极存在短路的报警信息，以提醒工作人员进行处理，避免短路的发生。

本发明实施前，通过现场测试和研究，发现导电排凸台温度是对短路发生过程最直观的信息。在正常的电解过程中，导电排凸台温度表现出非常恒定的模式。但在短路发生后温度快速升高，会引起导电排凸台温度增量的显著变化，呈现0.2～3.5℃/min的线性增加模式。

图2为本发明基于温度的快速判断电极短路的系统的结构示意图。如图2所示，所述系统包括：

温度值获取模块201，用于获取温度采集装置采集的导电排凸台的温度值；在设定时间段内，获取所述导电排凸台的多个温度值；

第一判断模块202，用于判断多个温度值与设定温度值高低的比较情况，得到第一判断结果；

电极存在短路确定模块203，用于当所述第一判断结果表示出现温度值高于设定值时，确定所述凸台对应电极存在短路；

增量确定模块204，用于当所述第一判断结果表示温度值低于设定值时，用于确定所述多个温度值随时间变化的增量；

第二判断模块205，用于判断所述多个温度值随时间变化的增量是否在设定电温度范围内，得到第二判断结果；

电极不存在短路确定模块206，用于当所述第二判断结果表示所述多个温度值随时间变化的增量不在设定温度范围内时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

线性拟合模块207，用于当所述第二判断结果表示所述多个电温度值随时间变化的增量在设定温度范围内时，利用线性拟合方法对所述多个温度值按时间顺序进行拟合，得到线性模型；

斜率与决定系数获取模块208，用于获取所述线性模型的斜率与决定系数；

第三判断模块209，用于判断所述斜率是否在设定斜率范围内，得到第三判断结果；

所述电极不存在短路确定模块206，还用于当所述第三判断结果表示所述斜率不在设定斜率范围内时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

第四判断模块210，用于当所述第三判断结果表示所述斜率在设定斜率范围内时，判断所述决定系数是否小于设定决定系数值，得到第四判断结果；

所述电极不存在短路确定模块206，还用于当所述第四判断结果表示所述决定系数小于设定决定系数值时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

电极存在短路确定模块203，还用于当所述第四判断结果表示所述决定系数不小于设定决定系数值时，确定所述凸台对应电极存在短路。

其中，所述增量确定模块204，具体包括：

排序单元，用于将所述多个温度值按采集时间排序，得到排序后的温度值序列；

差值获取单元，用于获得所述温度值序列中最后一个温度值与第一个温度值之间的差值；

增量确定单元，用于将所述差值确定为所述多个温度值随时间变化的增量。

所述系统还包括：报警信息生成模块，用于在确定所述凸台对应电极存在短路之后，生成电极存在短路的报警信息，以提醒工作人员进行处理。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种基于导电排凸台温度快速判断电极短路的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取温度采集装置采集的导电排凸台温度值；

在设定时间段内，获取所述导电排凸台的多个温度值，将其依次与设定温度值进行比较，得到第一判断结果；

当所述第一判断结果出现高于设定温度值的结果，直接确定凸台对应电极发生短路；

当所述第一判断结果均低于设定温度值，确定所述多个温度值随时间变化的增量；

判断所述多个温度值随时间变化的增量是否在设定温度范围内，得到第二判断结果；

当所述第二判断结果表示所述多个温度值随时间变化的增量不在设定温度范围内时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

当所述第二判断结果表示所述多个温度值随时间变化的增量在设定电流范围内时，利用线性拟合方法对所述多个温度值按时间顺序进行拟合，得到线性模型；

获取所述线性模型的斜率与决定系数；判断所述斜率是否在设定斜率范围内，得到第三判断结果；

当所述第三判断结果表示所述斜率不在设定斜率范围内时，确定凸台对应电极不存在短路；

当所述第三判断结果表示所述斜率在设定斜率范围内时，判断所述决定系数是否小于设定决定系数值，得到第四判断结果；

当所述第四判断结果表示所述决定系数小于设定决定系数值时，确定凸台对应电极不存在短路；

当所述第四判断结果表示所述决定系数不小于设定决定系数值时，确定凸台对应电极存在短路；

所述温度采集装置的采样周期小于30秒，所述设定时间段为5～10分钟。

2.根据权利要求1所述的快速判断电极短路的方法，其特征在于，所述确定所述多个温度值随时间变化的增量，具体包括：

将所述多个温度值按采集时间排序，得到排序后的温度值序列；

获得所述温度值序列中最后一个温度值与第一个温度值之间的差值；

将所述差值确定为所述多个温度值随时间变化的增量。

3.根据权利要求1所述的快速判断电极短路的方法，其特征在于，所述设定温度为80℃。

4.根据权利要求1，所述温度随时间变化增量为等于或大于2℃。

5.根据权利要求1所述的快速判断电极短路的方法，其特征在于，所述设定斜率范围为0.2～3.5℃/min，所述设定决定系数值为0.7。

6.根据权利要求1所述的快速判断电极短路的方法，其特征在于，所述确定所述凸台对应电极存在短路，之后还包括：

生成电极存在短路的报警信息，以提醒工作人员进行处理。

7.一种基于导电排凸台温度检测的快速判断电极短路的系统，其特征在于，所述系统包括：

温度值获取模块，用于获取温度采集装置采集的导电排凸台的温度值；在设定时间段内，获取所述导电排凸台的多个温度值；

增量确定模块，用于确定所述多个温度值随时间变化的增量；

第一判断模块，用于判断多个温度值与设定温度值的比较情况，得到第一判断结果；

电极存在短路确定模块，用于当所述第一判断结果表示当有温度值高于设定温度时，确定所述凸台对应电极存在短路；

第二判断模块，用于判断所述多个温度值随时间变化的增量是否在设定电流范围内，得到第二判断结果；

电极不存在短路确定模块，用于当所述第二判断结果表示所述多个温度值随时间变化的增量不在设定温度范围内时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

第三判断模块——线性拟合模块，用于当所述第二判断结果表示所述多个温度值随时间变化的增量在设定温度范围内时，利用线性拟合方法对所述多个温度值按时间顺序进行拟合，得到线性模型；

斜率与决定系数获取模块，用于获取所述线性模型的斜率与决定系数；

第四判断模块，用于判断所述斜率是否在设定斜率范围内，得到第三判断结果；

所述电极不存在短路确定模块，还用于当所述第三判断结果表示所述斜率不在设定斜率范围内时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

第四判断模块，用于当所述第三判断结果表示所述斜率在设定斜率范围内时，判断所述决定系数是否小于设定决定系数值，得到第四判断结果；

所述电极不存在短路确定模块，还用于当所述第四判断结果表示所述决定系数小于设定决定系数值时，确定所述凸台对应电极不存在短路；

电极存在短路确定模块，用于当所述第四判断结果表示所述决定系数不小于设定决定系数值时，确定所述凸台对应电极存在短路。

8.根据权利要求7所述的快速判断电极短路的系统，其特征在于，所述增量确定模块，具体包括：

排序单元，用于将所述多个温度值按采集时间排序，得到排序后的温度值序列；

差值获取单元，用于获得所述温度值序列中最后一个温度值与第一个温度值之间的差值；

增量确定单元，用于将所述差值确定为所述多个温度值随时间变化的增量。

9.根据权利要求7所述的快速判断电极短路的系统，其特征在于，所述系统还包括：

报警信息生成模块，用于在确定所述凸台对应电极存在短路之后，生成电极存在短路的报警信息，以提醒工作人员进行处理。