CN112030192A - 一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法，采用安装于电解槽外露的阴极钢棒上的温控开关单元作为电路控制开关，且温控开关单元串联连接，进而在任意一根设置有温控开关单元的阴极钢棒的温度高于设定温度阈值时，该温控开关单元断开，则该电解槽所对应的串联线路即断开，单片机实时采集串联线路的电流信号并经A/D转换后产生相应的数字信号，并送至服务器，服务器在串联线路无电流信息时发出预警信号，控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁，主控制室值班人员收到预警信息后及时派人进行巡检，通过现场确认后马上采取措施，避免由于电解槽漏炉而导致的生产事故这一情况的发生。

Description

一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法

技术领域

本发明属于电气控制技术领域，特别是涉及一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法。

背景技术

铝电解生产过程是一种熔盐电解高温生产行为，铝电解过程中需要输入高强度的直流电流，电流强度达到400KA到600KA不等。由于具有高强度的电流，使得电解车间出现了很大的磁场，从而使电解过程出现特别明显的阴阳极效应，在铝电解槽中出现有滚铝和高电弧等阳极效应现象。在这些特殊情况下，电解槽体底部或侧部碳素材料难免受到影响和破坏，到一定程度后，铝液或电解质穿过碳素体，直接与钢棒接触，导致钢棒受热熔化变形，使得铝液从槽体侧部或炉底漏出来，这种情况称为漏槽，也称漏炉，因此，电解槽漏炉分两种情况，一种是侧部漏炉，另一种是底部漏炉。铝电解槽体在生产运行中，受高温铝液和电解质液体的冲刷侵蚀，并随着工艺生产周期推进，电解槽体会发生破损导致漏炉。为了提前预判槽体因破损导致漏炉等生产事故的发生，开发槽体漏炉预警监控系统是非常必要的。

在铝电解行业，为了规避漏炉现象发生，通常采用人工巡检，用测温工具测定架空区间的电解槽底部外露的阴极钢棒的温度，正常情况下钢棒温度范围在250℃-280℃不等。由于具体电解槽规格的差异，每一个电解槽阴极钢棒测温点数量从几十个到一百多个不等，人工巡检强度非常大，因此，这种日常人工巡检监测漏炉的工作成为电解铝厂最棘手的一项工作之一。现有某些铝电解企业采用了热电偶温度监控系统进行实时在线监测，但是这种监测系统出现了两个不足之处，一是成本高，二是安装困难，因而无法在更大的范围内进行推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法，采用通过磁力磁吸在阴极钢棒上的温控开关单元在线监测铝电解过程中的漏炉情况，成本低，且安装简单，能够在更大的范围内推广应用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，包括温控开关单元、电源、单片机及服务器；

所述温控开关单元安装于电解槽外露的阴极钢棒上；所述电解槽包含一个或多个外露的阴极钢棒，至少一个所述阴极钢棒上安装有所述温控开关单元；所述温控开关单元与所述电源串联连接，形成串联线路；所述温控开关单元用于在其所测定的所述阴极钢棒的温度高于设定温度阈值时断开；

所述单片机与所述串联线路相连接，所述单片机用于实时采集所述串联线路的电流信息，并发送至所述服务器；

所述服务器与所述单片机连接，所述服务器用于在所述串联线路无电流信息时发出预警信号，控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁。

一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警方法，所述预警方法包括如下步骤：

接收由单片机转发的所述串联线路的电流信息；

根据所述电流信息发出预警信号，控制主控室中警报声响起和/或信号灯闪烁，同时将无电流信息的所述串联线路对应的电解槽的定位编号发送至主控制室进行显示。

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：

(1)本发明所提供的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法，采用安装于电解槽外露的阴极钢棒上的温控开关单元作为电路控制开关，且温控开关单元串联连接，进而在任意一根设置有温控开关单元的阴极钢棒的温度高于设定温度阈值时，该温控开关单元断开，则该电解槽所对应的串联线路即断开，单片机实时采集串联线路的电流信号并经A/D转换后产生相应的数字信号，并送至服务器，服务器在串联线路无电流信息时发出预警信号，控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁，主控制室值班人员收到预警信息后及时派人进行巡检，通过现场确认后马上采取措施，避免由于电解槽漏炉而导致的生产事故这一情况的发生。另外该预警系统能够替代强度很大的人工巡检，相比传统的热电偶和其它测温系统，具有成本上的优势。

(2)本发明所提供的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法，在电解槽每一根外露的阴极钢棒上均设置有温控开关单元，进而不仅能够对电解槽的漏炉情况进行全方位的监测，而且由于一个温控开关单元即可很好的对一个阴极钢棒外露端的温度进行监测，进而能够降低预警系统的成本。

(3)本发明所提供的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法，通过阴极钢棒本身的磁力和永磁圆片的磁力能够将温控开关单元牢牢的粘接在阴极钢棒上，具有安装简便，维护简单等特点。

(4)本发明所提供的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法，单个电解槽的温控开关单元以信号串联的方式连接，多个电解槽之间各自对应的温控开关单元以并联的信号方式连接，并在服务器上集成各个电解槽对应的定位芯片，以为每个电解槽赋予定位编号，最终服务器能够接收每个电解槽串联线路的电流信息和电解槽的定位编号，进而能够实现全厂电解槽的实时在线监控预警，并在产生预警信号时，能够根据电解槽的定位编号方便的确定存在漏炉风险的电解槽。

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为本发明实施例1所提供的预警系统的结构框图。

图2为本发明实施例1所提供的温控开关单元的结构示意图。

图3为本发明实施例2所提供的预警方法的方法流程图。

符号说明：1-面板、2-永磁圆片、3-温控开关。

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。

本发明的目的是提供一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统及方法，采用通过磁力磁吸在阴极钢棒上的温控开关单元在线监测铝电解过程中的漏炉情况，成本低，且安装简单，能够在更大的范围内推广应用。

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。

实施例1

本实施例用于提供一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，如图1所示，该预警系统包括温控开关单元、电源、单片机及服务器；

所述温控开关单元安装于电解槽外露的阴极钢棒上；所述电解槽包含一个或多个外露的阴极钢棒，至少一个所述阴极钢棒上安装有所述温控开关单元；所述温控开关单元与所述电源串联连接，形成串联线路；所述温控开关单元用于在其所测定的所述阴极钢棒的温度高于设定温度阈值时断开；

具体的，阴极钢棒会架在预制好的水泥槽柱上，以对电解槽起支撑作用，电解槽上的一根阴极钢棒会在架空层上露出两个端口，由于阴极钢棒在不同区域会出现不同温度，故在两个端口上均至少安装一个温控开关单元对温度进行监测，进而能够监测阴极钢棒不同端口温度的变化，从而提高预警系统的可靠性。在一根阴极钢棒的一个端口处可以仅安装一个温控开关单元，由于一个温控开关单元即可很好的对阴极钢棒的一个外露端口温度进行监测，进而能够避免多个温控开关单元监测阴极钢棒的一个外露端口的情况的发生，降低了预警系统的成本。本实施例还可以在阴极钢棒的一个外露端口上安装多个温控开关单元，从而能够对阴极钢棒的一个外露端口处不同位置的温度进行更加精准及时的监测，避免热传导时间延迟的影响。

另外，本实施例中，当温控开关单元的数量大于等于2时，温控开关单元彼此之间串联连接，并与电源串联连接，形成串联线路。可选的，本实施例还在电解槽上设置一指示灯，该指示灯串联连接在串联线路内，进而在温控开关单元由于检测到的阴极钢棒的温度高于设定温度阈值而断开时，该指示灯熄灭，从而在电解槽旁的工作人员可以通过指示灯的状态判断该电解槽是否存在漏炉的风险。

由于电解槽正常工作情况下，阴极钢棒的温度范围在250度-280度之间，故本实施例所选择的设定温度阈值位于280度-300度这一范围内。根据电解槽的实际情况，所有温控开关单元对应的设定温度阈值可以均相同，所有温控开关单元对应的设定温度阈值也可以并不完全相同。每一个温控开关单元在其所测定的阴极钢棒的温度高于其对应的设定温度阈值时断开，从而使串联线路断开。

所述单片机与所述串联线路相连接，所述单片机用于实时采集所述串联线路的电流信息，并发送至所述服务器；所述服务器与所述单片机连接，所述服务器用于在所述串联线路无电流信息时发出预警信号，控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁。具体的，单片机实时采集串联线路的电流信号并经A/D转换后产生相应的数字信号，并送至服务器。举例而言，以“0”表示无电流信息，“1”表示有电流信息，则服务器直接根据该数字信号判断串联线路是否存在电流信息，并在无电流信息时发出预警信号。

本实施例所提供的预警系统，采用安装于电解槽外露的阴极钢棒上的温控开关单元作为电路控制开关，且温控开关单元串联连接，进而在任意一根设置有温控开关单元的阴极钢棒的温度高于设定温度阈值时，该温控开关单元断开，则该电解槽所对应的串联线路即断开，单片机实时采集串联线路的电流信号并经A/D转换后产生相应的数字信号，并送至服务器，服务器在串联线路无电流信息时发出预警信号，控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁，主控制室值班人员收到预警信息后及时派人进行巡检，通过现场确认后马上采取措施，避免由于电解槽漏炉而导致的生产事故这一情况的发生。另外该预警系统能够替代强度很大的人工巡检，相比传统的热电偶和其它测温系统，具有成本上的优势。

进一步的，本实施例在电解槽每一个外露的阴极钢棒上均设置有一个温控开关单元，温控开关单元串联连接，进而能够对一个电解槽的漏炉情况进行全方位的监测。

作为一种可选的实施方式，所述温控开关单元通过磁力磁吸在所述阴极钢棒上。在电解槽正常工作期间，阴极钢棒上本身就带有磁性，因此采用磁力粘接的安装方式，可以解决在阴极钢棒上打孔固栓的复杂程序，安装简单。如图2所示，本实施例所提供的温控开关单元包括面板1、永磁圆片2和温控开关3，温控开关3的两侧分别设置一永磁圆片2，温控开关3和两个所述永磁圆片2均与所述面板1固定连接。具体的，温控开关3固定连接在耐高温的面板1上，面板1的规格依据阴极钢棒外露的尺寸进行设计，并通过螺栓在面板1上固定两个带孔的永磁圆片2，参照图2，从左到右依次设置永磁圆片2、温控开关3和永磁圆片2。通过设计好的包装外壳和线路连接，整个温控开关单元能够轻易地粘接到阴极钢棒上，由于阴极钢棒本身带有磁性加之永磁圆片2的磁力，能够产生非常大的吸引力，进而能够牢牢的把温控开关单元固定在阴极钢棒上，解决了安装困难的问题，具有安装简便，维护简单等特点。

为了更清楚的说明本实施例预警系统所采用的技术方案，在此举三个具体例子对该预警系统的工作过程进行论述。

例1：将一个设定温度阈值为280℃的温控开关单元安装在电解槽外露的一个阴极钢棒上，该温控开关单元采用型号为KSD301的温控开关3，设定该温控开关3的误差为±15℃，当阴极钢棒温度升到292℃时，该温控开关单元所在的串联线路断开，指示灯熄灭，或者单片机采集该串联线路的电流信息后实施A/D转换，并转发至服务器，服务器发出预警信号，控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁。

例2：在电解槽外露的一根阴极钢棒外露的两个端口上均安装一个设定温度阈值为300℃的温控开关单元，两个温控开关单元均采用型号为KSD301的温控开关3，设定温控开关3的误差为±15℃，当阴极钢棒任一端口的温度上升到313℃时，温控开关单元所在的串联线路断开，指示灯熄灭，或者单片机采集该串联线路的电流信息后实施A/D转换，并转发至服务器，服务器发出预警信号，控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁。

例3：在电解槽外露的一根阴极钢棒外露的两个端口上均安装一个设定温度阈值为300℃的温控开关单元，两个温控开关单元均采用型号为KSD301的温控开关3，设定温控开关3的误差为±15℃，当阴极钢棒任一端口的温度上升到300℃时，温控开关单元所在的串联线路断开，指示灯熄灭，或者单片机采集该串联线路的电流信息后实施A/D转换，并转发至服务器，服务器发出预警信号，控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁。

进一步的，本实施例所提供的预警系统不仅可以只对一个电解槽的漏炉状况进行预警监控，还可以同时对多个电解槽的漏炉状况进行预警监控。

具体的，当所述电解槽为多个时，每个电解槽均按照上述温控开关单元的设置方式形成各自的串联线路，且多个电解槽的串联线路并联连接，进而多个电解槽之间的信号彼此互不影响。即本实施例所用的预警系统，单个电解槽的温控开关单元以信号串联的方式连接，多个电解槽之间各自对应的温控开关单元以并联的信号方式连接，从而在单个电解槽的任意一个温控开关单元所检测的阴极钢棒的温度大于自身的设定温度阈值时，该电解槽的串联线路断开，服务器发出这一电解槽的预警信号，而多个电解槽之间的信号互不影响，利用该预警系统分别对多个电解槽各自的漏炉状况进行预警监控。

所述单片机分别与多个所述电解槽的串联线路相连接，所述单片机用于同时采集多个所述电解槽对应的所述串联线路的电流信息，并发送至所述服务器；所述服务器用于在任意一个或多个所述串联线路无电流信息时发出预警信号，以控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁，进而能够实现多个电解槽的实时在线监控预警。

优选的，所述服务器中还设置有多个定位芯片，每一所述定位芯片对应一所述电解槽，所述定位芯片用于为其对应的所述电解槽赋予定位编号；所述服务器还用于将无电流信息的所述串联线路对应的电解槽的定位编号发送至主控制室进行显示，进而本实施例所提供的预警系统通过在服务器上集成各个电解槽对应的定位芯片，最终服务器能够接收每个电解槽串联线路的电流信息和电解槽的定位编号，进而能够实现全厂电解槽的实时在线监控预警，并在产生预警信号时，能够根据电解槽的定位编号方便的确定存在漏炉风险的电解槽。

本实施例提供的预警系统成本低廉，思路明确，安装方便，维护简单，具有非常好的创新性和可操作实施性。相比传统的热电偶和其它测温系统，具有成本上的优势，在安装上也具有很大的优势，在控制系统上也简单明了。

实施例2

本实施例用于提供一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警方法，控制如实施例1所述的预警系统进行工作，如图3所示，所述预警方法包括如下步骤：

接收由单片机转发的所述串联线路的电流信息；

根据所述电流信息发出预警信号，控制主控室中警报声响起和/或信号灯闪烁，同时将无电流信息的所述串联线路对应的电解槽的定位编号发送至主控制室进行显示。

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。

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)

1.一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，其特征在于，包括温控开关单元、电源、单片机及服务器；

所述温控开关单元安装于电解槽外露的阴极钢棒上；所述电解槽包含一个或多个外露的阴极钢棒，至少一个所述阴极钢棒上安装有所述温控开关单元；所述温控开关单元与所述电源串联连接，形成串联线路；所述温控开关单元用于在其所测定的所述阴极钢棒的温度高于设定温度阈值时断开；

所述单片机与所述串联线路相连接，所述单片机用于实时采集所述串联线路的电流信息，并发送至所述服务器；

所述服务器与所述单片机连接，所述服务器用于在所述串联线路无电流信息时发出预警信号，控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁。

2.如权利要求1所述的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，其特征在于，每一个所述阴极钢棒上均设置有一个所述温控开关单元，所述温控开关单元串联连接。

3.如权利要求1或2所述的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，其特征在于，所有所述温控开关单元对应的所述设定温度阈值并不完全相同。

4.如权利要求1或2所述的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，其特征在于，所有所述温控开关单元对应的所述设定温度阈值均相同。

5.如权利要求1所述的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，其特征在于，所述温控开关单元通过磁力磁吸在所述阴极钢棒上。

6.如权利要求5所述的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，其特征在于，所述温控开关单元包括面板、永磁圆片和温控开关，所述温控开关的两侧分别设置一所述永磁圆片，所述温控开关和两个所述永磁圆片均与所述面板固定连接。

7.如权利要求1所述的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，其特征在于，当所述电解槽为多个时，多个所述电解槽的所述温控开关单元的串联线路并联连接；

所述单片机分别与多个所述电解槽的串联线路相连接，所述单片机用于同时采集多个所述电解槽对应的所述串联线路的电流信息，并发送至所述服务器；

所述服务器用于在任意一个或多个所述串联线路无电流信息时发出预警信号，以控制主控制室中警报响起和/或信号灯闪烁。

8.如权利要求7所述的一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警系统，其特征在于，所述服务器中还设置有多个定位芯片；每一所述定位芯片对应一所述电解槽；所述定位芯片用于为其对应的所述电解槽赋予定位编号；

所述服务器还用于将无电流信息的所述串联线路对应的电解槽的定位编号发送至主控制室进行显示。

9.一种在线监测铝电解阴极槽漏炉的预警方法，控制如权利要求1-8任一项所述的预警系统进行工作，其特征在于，所述预警方法包括如下步骤：

接收由单片机转发的所述串联线路的电流信息；

根据所述电流信息发出预警信号，控制主控室中警报声响起和/或信号灯闪烁，同时将无电流信息的所述串联线路对应的电解槽的定位编号发送至主控制室进行显示。

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