CN111349947A - 一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置及测量方法，在母线网络上设置压降测量位置，每处压降测量位置包含两个测量点，每个测量点分别放置一个压降探针，两个压降探针通过测量导线连接到电压测量装置测量该处的压降，每处压降测量位置的两点之间都不垮过任何阳极、立柱母线、阳极母线和平衡母线，每个阳极和其相邻的阳极或母线之间都设置一个压降测量位置；电压测量装置通过导线连接到计算机。本发明的优点效果：本发明不受阳极更换和抬母线的影响；本发明电压采集方式，测量压降范围明显增大，大幅减小采集板精度对误差的影响。经过改进后计算出的阳极电流和通过阳极导杆上测量的电流符合程度很高。

Description

一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种阳极电流测量装置及测量方法，尤其涉及一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置及测量方法。

技术背景

现在铝电解工艺的阳极电流分布的测量方法还是利用较为传统的矩形叉测量，数据不但没有连续性，而且数据分析也较为单一，并且不能长期有效的跟踪阳极电流分布情况。现在可提供的在线监测阳极电流分布的方法也仅是利用阳极导杆来完成的，此方法受到了诸多方面因素的制约，比如更换阳极和抬母线操作等因素的干扰和影响，使得其维护的工作量很大，所以这种在线监测的方法难以得到普及运用。

在这样的背景下，利用阳极母线的在线监测方法应运而生，但是同样也受到很大程度的制约。相比其它阳极，位于立柱母线(或平衡母线)旁边的阳极，位置比较特殊，因为阳极导杆和立柱母线(或平衡母线)距离很近，阳极母线上用于测量压降的距离很小，电流密度分布非常不均匀，使得测量出的压降和电流不是简单的线性关系，由此计算出的阳极电流误差大，同时测量出的压降数值比较小，对电压测量装置的精度和误差要求非常高。

立柱母线(或平衡母线)中的电流密度分布比较均匀，能用测量出较大的压降值并且计算出较准确的电流值。

发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置及测量方法，目的是测量出准确的电流，以此来提高测量精度。

为达上述目的本发明一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置，在母线网络上设置压降测量位置，每处压降测量位置包含两个测量点，每个测量点分别放置一个压降探针，两个压降探针通过测量导线连接到电压测量装置测量该处的压降，每处压降测量位置的两点之间都不垮过任何阳极、立柱母线、阳极母线和平衡母线。每个阳极和其相邻的阳极或母线之间都设置一个压降测量位置；电压测量装置通过导线连接到计算机。

所述的每处压降测量位置中的一个测量点设置温度探针，温度探针通过测量导线连接到温度测量装置测量该处的温度，温度测量装置通过导线连接到计算机。

所述的母线网络是由立柱母线、阳极母线和平衡母线组成。

所述的立柱母线和/或平衡母线与阳极母线一般呈T字型或十字型连接。

一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置的测量方法，先在母线网络上选取压降测量位置，选取压降测量位置的两个测量点不垮过任何阳极、立柱母线、阳极母线和平衡母线，如果两个相邻的阳极之间有立柱母线或平衡母线，则立柱母线或平衡母线，以及其两侧的阳极母线上都进行压降测量，并且阳极母线上的测量位置关于立柱母线或平衡母线的中心线对称。

根据测量的压降用下述公式计算母线电流，包括立柱母线电流(LI_i),阳极母线电流 (YI_i)，平衡母线电流(PI_i)，再利用这些母线电流计算每个阳极的电流AI_i。

所述的立柱母线的电流LI_i计算公式为：

其中i为下标，此处表示第i个立柱,共n个立柱，I为槽控机提供的系列电流，U为测量位置的压降，R为测量位置的电阻，根据以下公式计算出：

其中L为测量位置的距离，S为截面积，ρ₀为母线在0度时的电阻率，a为电阻率的温度系数，T为测量位置的温度。

所述的平衡母线上的电流PI_i的计算公式为：

其中i为下标，此处表示第i个平衡母线，U为测量位置的压降，R为测量位置的电阻，根据以下公式计算出：

其中L为测量位置的距离，S为截面积，ρ₀为母线在0度时的电阻率，a为电阻率的温度系数，T为测量位置的温度。

所述的每段阳极母线上的电流YI_i的计算公式为：

其中i为下标，此处表示第i段阳极母线，U为测量位置的压降，R为测量位置的电阻，根据以下公式计算出：

其中L为测量位置的距离，S为截面积，ρ₀为母线在0度时的电阻率，a为电阻率的温度系数，T为测量位置的温度。

所述的阳极电流AI_i的计算如下：

1)当阳极i没有和立柱母线或平衡母线相邻时，由该阳极i左右两边阳极母线的电流直接相加计算出来：

AI_i＝YI_z+YI_y

YI_z为左边阳极母线的电流，YI_y为右边阳极母线的电流，电流流向阳极i为正，反方向为负；

2)当阳极i和立柱母线或平衡母线相邻时，该阳极i和立柱母线或平衡母线之间的阳极母线的电流先进行修正，由修正之后的阳极电流YI_z’，YI_y’进行计算。

AI_i＝YI_z'+YI_y'＝k_z×YI_z+k_y×YI_y

当阳极没有和立柱母线或平衡母线相邻时，修正系数为1；

3)当阳极i和立柱母线j相邻，没有和平衡母线相邻时，阳极母线和立柱母线形成T字形，阳极i和立柱母线j之间的阳极母线的电流YI_m先进行如下修正，

其中YI_n和YI_m关于立柱母线j左右对称,电流方向相反，背向立柱母线为正，k为修正系数；

4)当计算阳极i和平衡母线j相邻，没有和立柱母线相邻时，阳极母线和平衡母线形成T字形，阳极i和平衡母线j之间的阳极母线的电流YI_m先进行如下修正，

其中YI_n和YI_m关于立柱母线j左右对称,电流方向相反，背向平衡母线为正，k为修正系数；

5)当计算阳极i和平衡母线j相邻，也和立柱母线g相邻时，阳极母线、平衡母线和立柱母线形成十字型，阳极i和平衡母线j之间的阳极母线的电流YI_m先进行如下修正，

其中YI_n和YI_m关于立柱母线j左右对称，电流方向相反，背向立柱母线为正，LI_g和PI_j电流方向相反，指向阳极母线方向为正，k为修正系数。

本发明的优点效果：本发明利用立柱母线或平衡母线与阳极母线一般呈T字型或十字型连接，并且呈对称分布的特性，测量位置的选取方式不再是在单一的阳极母线上，而是同时在立柱母线或平衡母线上选取测量位置测量出准确的电流，以此来提高测量精度。用立柱母线或平衡母线的电流来计算修正系数，修正小距离阳极母线电流的大小，实现了提高测量精度的目的。本发明不受阳极更换和抬母线的影响；本发明电压采集方式，测量压降范围明显增大，大幅减小采集板精度对误差的影响。经过改进后计算出的阳极电流和通过阳极导杆上测量的电流符合程度很高。

附图说明

图1为A侧进电，立柱母线，平衡母线和阳极母线形成十字型结构的压降测量位置和接线示意俯视图。

图2为A侧进电，立柱母线和阳极母线形成T字型结构，平衡母线和阳极母线形成T字型结构压降测量位置和接线示意俯视图。

图3为两端进电，立柱母线和阳极母线形成T字型结构压降测量位置和接线示意俯视图。

图4为图1的侧视图。

图5为图2的侧视图。

图中：1、探针；2、测量导线；3、阳极；4、阳极母线；5、立柱母线；6、平衡母线；7、电压测量装置；8、导线；9、计算机；10、温度测量装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的作进一步说明。

如图1和4所示一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置，在母线网络上设置压降测量位置，每处压降测量位置包含两个测量点，每个测量点分别放置一个压降探针1，两个压降探针1通过测量导线2连接到电压测量装置7测量该处的压降，每处压降测量位置的两点之间都不垮过任何阳极3、立柱母线5、阳极母线4和平衡母线6，每个阳极3和其相邻的阳极3或母线之间都设置一个压降测量位置；电压测量装置7通过导线8连接到计算机 9。在阳极母线4、立柱母线5、平衡母线6上布置测量探针1，通过测量导线2连接到电压测量装置7测出压降，通过导线8传输到计算机9，在计算机9上计算阳极电流。

在每处压降测量位置中的一个测量点设置温度探针1，温度探针1通过测量导线2连接到温度测量装置10测量该处的温度，温度测量装置10通过导线8连接到计算机9。

所述的母线网络是由立柱母线5、阳极母线4和平衡母线6组成。

所述的立柱母线5和平衡母线6与阳极母线4呈十字型连接。

一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置的测量方法，先在母线网络上选取压降测量位置，选取压降测量位置的两个测量点不垮过任何阳极、立柱母线、阳极母线和平衡母线，如果两个相邻的阳极之间有立柱母线或平衡母线，则立柱母线或平衡母线，以及其两侧的阳极母线上都进行压降测量，并且阳极母线上的测量位置关于立柱母线或平衡母线的中心线对称。

根据测量的压降用下述公式计算母线电流，包括立柱母线电流(LI_i),阳极母线电流 (YI_i)，平衡母线电流(PI_i)，再利用这些母线电流计算每个阳极3的电流AI_i。

所述的立柱母线的电流LI_i计算公式为：

其中i为下标，此处表示第i个立柱,共n个立柱，I为槽控机提供的系列电流，U为测量位置的压降，R为测量位置的电阻，根据以下公式计算出：

其中L为测量位置的距离，S为截面积，ρ₀为母线在0度时的电阻率，a为电阻率的温度系数，T为测量位置的温度。

所述的平衡母线上的电流PI_i的计算公式为：

其中i为下标，此处表示第i个平衡母线，I为槽控机提供的系列电流，U为测量位置的压降，R为测量位置的电阻，根据以下公式计算出：

其中L为测量位置的距离，S为截面积，ρ₀为母线在0度时的电阻率，a为电阻率的温度系数，T为测量位置的温度。

所述的每段阳极母线上的电流YI_i的计算公式为：

其中i为下标，此处表示第i段阳极母线，U为测量位置的压降，R为测量位置的电阻，根据以下公式计算出：

其中L为测量位置的距离，S为截面积，ρ₀为母线在0度时的电阻率，a为电阻率的温度系数，T为测量位置的温度。

所述的阳极3的电流AI_i的计算如下：

1)当阳极i没有和立柱母线或平衡母线相邻时，由该阳极i左右两边阳极母线的电流直接相加计算出来：

AI_i＝YI_z+YI_y

YI_z为左边阳极母线的电流，YI_y为右边阳极母线的电流，电流流向阳极i为正，反方向为负；

2)当阳极i和立柱母线或平衡母线相邻时，该阳极i和立柱母线或平衡母线之间的阳极母线的电流先进行修正，由修正之后的阳极电流YI_z’，YI_y’进行计算。

AI_i＝YI_z'+YI_y'＝k_z×YI_z+k_y×YI_y

当阳极没有和立柱母线或平衡母线相邻时，修正系数为1；

3)当阳极i和立柱母线j相邻，没有和平衡母线相邻时，阳极母线和立柱母线形成T字形，阳极i和立柱母线j之间的阳极母线的电流YI_m先进行如下修正，

其中YI_n和YI_m关于立柱母线j左右对称,电流方向相反，背向立柱母线为正，k为修正系数；

4)当计算阳极i和平衡母线j相邻，没有和立柱母线相邻时，阳极母线和平衡母线形成T字形，阳极i和平衡母线j之间的阳极母线的电流YI_m先进行如下修正，

其中YI_n和YI_m关于立柱母线j左右对称,电流方向相反，背向平衡母线为正，k为修正系数；

5)当计算阳极i和平衡母线j相邻，也和立柱母线g相邻时，阳极母线、平衡母线和立柱母线形成十字型，阳极i和平衡母线j之间的阳极母线的电流YI_m先进行如下修正，

其中YI_n和YI_m关于立柱母线j左右对称，电流方向相反，背向立柱母线为正，LI_g和PI_j电流方向相反，指向阳极母线方向为正，k为修正系数。

本实施例阳极母线4、立柱母线5、平衡母线6上的电流计算公式：

和立柱母线5、平衡母线6相邻的阳极电流计算方法，例如a和b之间的阳极：

和平衡母线6相邻的阳极电流计算方法，例如g和h之间的阳极：

没有和立柱母线5、平衡母线6相邻的阳极电流计算方法，例如h和i之间的阳极：

I_hi＝I_h+I_i

实施例2

如图2和5所示立柱母线5和阳极母线3形成T字型结构，平衡母线6和阳极母线3 形成T字型结构，A侧进电。

阳极母线4、立柱母线5、平衡母线6上的电流计算公式：

阳极母线4上的b，d两处的温度也可以不测量，取一个常数固定值80℃进行计算。

和立柱母线5相邻的阳极电流计算方法，例如a和b之间的阳极3：

其它同实施例1相同。

实施例3

如图3所示立柱母线5和阳极母线3形成T字型结构，两端进电。

阳极母线4、立柱母线5、平衡母线6上的电流计算公式：

和立柱母线5相邻的阳极3的电流计算方法，例如b和d之间的阳极3：

其它同实施例1相同。

Claims (11)

1.一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置，其特征在于在母线网络上设置压降测量位置，每处压降测量位置包含两个测量点，每个测量点分别放置一个压降探针，两个压降探针通过测量导线连接到电压测量装置测量该处的压降，每处压降测量位置的两点之间都不垮过任何阳极、立柱母线、阳极母线和平衡母线，每个阳极和其相邻的阳极、立柱母线或平衡母线之间都设置一个压降测量位置；电压测量装置通过导线连接到计算机。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置，其特征在于所述的每处压降测量位置中的一个测量点设置温度探针，温度探针通过测量导线连接到温度测量装置测量该处的温度，温度测量装置通过导线连接到计算机。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置，其特征在于所述的母线网络是由立柱母线、阳极母线和平衡母线组成。

4.根据权利要求3所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置，其特征在于所述的立柱母线和/或平衡母线与阳极母线一般呈T字型或十字型连接。

5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置的测量方法，其特征在于先在母线网络上选取压降测量位置，选取压降测量位置的两个测量点不垮过任何阳极、立柱母线、阳极母线和平衡母线，如果两个相邻的阳极之间有立柱母线或平衡母线，则立柱母线或平衡母线，以及其两侧的阳极母线上都进行压降测量。

6.根据权利要求5所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置的测量方法，其特征在于阳极母线上的测量位置关于立柱母线或平衡母线的中心线对称。

7.根据权利要求5所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置的测量方法，其特征在于根据测量的压降用公式计算母线电流，包括立柱母线电流LI_i，阳极母线电流YI_i，平衡母线电流PI_i，再利用这些母线电流计算每个阳极的电流AI_i。

8.根据权利要求7所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置的测量方法，其特征在于所述的立柱母线的电流LI_i计算公式为：

其中i为下标，此处表示第i个立柱,共n个立柱，I为槽控机提供的系列电流，U为测量位置的压降，R为测量位置的电阻，根据以下公式计算出：

其中L为测量位置的距离，S为截面积，ρ₀为母线在0度时的电阻率，a为电阻率的温度系数，T为测量位置的温度。

9.根据权利要求7所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置的测量方法，其特征在于所述的平衡母线上的电流PI_i的计算公式为：

其中i为下标，此处表示第i个平衡母线，U为测量位置的压降，R为测量位置的电阻，根据以下公式计算出：

其中L为测量位置的距离，S为截面积，ρ₀为母线在0度时的电阻率，a为电阻率的温度系数，T为测量位置的温度。

10.根据权利要求7所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置的测量方法，其特征在于所述的每段阳极母线上的电流YI_i的计算公式为：

其中i为下标，此处表示第i段阳极母线，U为测量位置的压降，R为测量位置的电阻，根据以下公式计算出：

其中L为测量位置的距离，S为截面积，ρ₀为母线在0度时的电阻率，a为电阻率的温度系数，T为测量位置的温度。

11.根据权利要求7所述的一种铝电解槽内阳极电流在线测量装置的测量方法，其特征在于所述的阳极电流AI_i的计算如下：

1)当阳极i没有和立柱母线或平衡母线相邻时，由该阳极i左右两边阳极母线的电流直接相加计算出来：

AI_i＝YI_z+YI_y

YI_z为左边阳极母线的电流，YI_y为右边阳极母线的电流，电流流向阳极i为正，反方向为负；

2)当阳极i和立柱母线或平衡母线相邻时，该阳极i和立柱母线或平衡母线之间的阳极母线的电流先进行修正，由修正之后的阳极电流YI_z’，YI_y’进行计算。

AI_i＝YI_z'+YI_y'＝k_z×YI_z+k_y×YI_y

当阳极没有和立柱母线或平衡母线相邻时，修正系数为1；

3)当阳极i和立柱母线j相邻，没有和平衡母线相邻时，阳极母线和立柱母线形成T字形，阳极i和立柱母线j之间的阳极母线的电流YI_m先进行如下修正，

其中YI_n和YI_m关于立柱母线j左右对称,电流方向相反，背向立柱母线为正，k为修正系数；

4)当计算阳极i和平衡母线j相邻，没有和立柱母线相邻时，阳极母线和平衡母线形成T字形，阳极i和平衡母线j之间的阳极母线的电流YI_m先进行如下修正，

其中YI_n和YI_m关于立柱母线j左右对称,电流方向相反，背向平衡母线为正，k为修正系数；

5)当计算阳极i和平衡母线j相邻，也和立柱母线g相邻时，阳极母线、平衡母线和立柱母线形成十字型，阳极i和平衡母线j之间的阳极母线的电流YI_m先进行如下修正，

其中YI_n和YI_m关于立柱母线j左右对称，电流方向相反，背向立柱母线为正，LI_g和PI_j电流方向相反，指向阳极母线方向为正，k为修正系数。

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