CN112665642B - 铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统 - Google Patents

铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，第一气缸、第二气缸固定在电解槽大梁上，第一气缸中设有热电偶，热电偶外套有耐腐蚀较强的保护套管，两水平和炉底压降测量元件为与第二气缸连接的高强度测量探头，第二气缸内设有位移传感器，位移传感器和第二气缸配合使用完成测量，系统配有火眼开口检测装置。本发明具有结构简单、操作方便、节省空间、测量精度高、高稳定性及自动化和信息化程度高等特点。

Description

铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统
技术领域
本发明属于铝电解技术领域，涉及铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统。
背景技术
铝电解属于传统的冶金行业，信息化和自动化水平相对较低。铝电解生产中的大量工艺参数的测量仍然是由人工测量完成，检测和数据的录入耗费了大量的人力和物力，信息反馈滞后，控制水平低。这样的工作方式不能实时的了解电解槽的真实生产状态，缺乏对电解槽的精准把控，也不能为分析电解槽的热平衡和物料平衡提供必要的理论依据，同时也耗费大量的人力和物力，劳动成本高，生产力低下，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。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，能够方便精准的测量出电解质温度、两水平和炉底压降数据，且能保证测量的高稳定性。
本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，包括：第一气缸、第二气缸、第一测量锤杆、第二测量锤杆、热电偶、测量探头、位移传感器和电压信号测量模块；所述第一气缸和第二气缸通过异型安装板固定在铝电解槽大梁上，安装在原有电解槽出铝气缸的位置上，第一气缸和第二气缸都与铝电解槽大梁绝缘；所述第一气缸的活塞杆连接第一测量锤杆，所述热电偶安装在第一测量锤杆内部，热电偶外部设有保护套管，所述保护套管通过锥形连接件固定在第一测量锤杆底部；所述第二气缸的活塞杆连接第二测量锤杆，第二测量锤杆底部连接测量探头；所述位移传感器安装在第二气缸内部，与第二气缸活塞杆同步动作；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；所述热电偶、测量探头、位移传感器和测量端子分别与电压信号测量模块相连接。
在本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统中，当第二气缸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，电压信号测量模块采集到第一电压信号；当测量探头继续下探到电解质和铝液相交界面时，电压信号测量模块采集到第二电压信号，电压信号测量模块通过对第一电压信号和第二电压信号的识别，并配合位移传感器的位移数据，计算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。
在本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统中，所述在线测量系统还设有火眼开口检测装置，所述火眼开口检测装置分别与电压信号测量模块和测量探头相连接，所述火眼开口检测装置根据测量探头反馈的电信号检测出铝口的开口状态，出铝口火眼状态正常，在线测量系统正常运行；否则电压信号测量模块进行报警，对出铝口进行处理。
在本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统中，所述第一测量锤杆为管状结构，所述热电偶外设保护套管后安装在第一测量锤杆内，第一测量锤杆底部设有锥形内螺纹，保护套管通过与锥形内螺纹匹配的锥形连接件固定在第一测量锤杆底部。
在本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统中，所述第一气缸和第二气缸上都安装有调速器，通过调速器控制第一气缸和第二气缸的伸缩速度。
在本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统中，所述保护套管具有抗疲劳强度、抗热震性和抗电解质腐蚀性。
在本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统中，所述测量探头采用具有耐蚀性和耐铝液冲刷性的金属制成。
在本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统中，所述第一测量锤杆和第二测量锤杆采用不锈钢制成。
本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，能够方便准确的测量出电解质温度、两水平和炉底压降的数据，且能保证测量的高稳定性，具有安装轻巧、拆卸方便、维修率较低、材料使用寿命长、操作方便、快捷等特点，同时减少了繁琐的人工作业。实现对上述参数的在线测量，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，实时了解电解槽运行情况，可及时作出调整措施，保持良好槽况，从而达到更高的电流效率目的。所得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。
附图说明
图1是本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统的结构示意图；
图中，1-铝电解槽大梁，2-异型安装板，3-第一气缸，4-第二气缸，5-第一测量锤杆，6-第二测量锤杆，7-锥形连接件，8-测量探头，9-位移传感器，10-调速器，11-电压信号测量模块，12-火眼开口检测装置。
具体实施方式
如图1所示，本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，包括：第一气缸3、第二气缸4、第一测量锤杆5、第二测量锤杆6、热电偶、测量探头8、位移传感器9和电压信号测量模块11。所述第一气缸3和第二气缸4通过异型安装板2固定在铝电解槽大梁1上，第一气缸3和第二气缸4都与铝电解槽大梁1绝缘。所述第一气缸3的活塞杆连接第一测量锤杆5，所述热电偶安装在第一测量锤杆5内部，热电偶外部设有保护套管，所述保护套管通过锥形连接件7固定在第一测量锤杆5底部。所述第二气缸4的活塞杆连接第二测量锤杆6，第二测量锤杆6底部连接测量探头8。所述位移传感器9安装在第二气缸4内部，与第二气缸4的活塞杆同步动作。电解槽的阴极钢棒上设有至少10个测量端子，测量端子8与测量探头形成测量回路完成两水平和炉底压降的测量。所述热电偶、测量探头8、位移传感器9和测量端子分别与电压信号测量模块11相连接。
当第二气缸4将测量探头8推送至电解质上表面时，测量探头8与测量端子形成测量回路，电压信号测量模块11采集到第一电压信号；当测量探头8继续下探到电解质和铝液相交界面时，电压信号测量模块11采集到第二电压信号，电压信号测量模块11通过对第一电压信号和第二电压信号的识别，并配合位移传感器9的位移数据，计算电解质水平高度和铝液水平高度。测量探头8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。
所述在线测量系统还设有火眼开口检测装置12，所述火眼开口检测装置12分别与电压信号测量模块11和测量探头8相连接，所述火眼开口检测装置12根据测量探头8反馈的电信号检测出铝口的开口状态，出铝口火眼状态正常，在线测量系统正常运行；否则电压信号测量模块11进行报警，对出铝口进行处理。
所述第一测量锤杆5为管状结构，所述热电偶外设保护套管后安装在第一测量锤杆5内，第一测量锤杆5底部设有锥形内螺纹，保护套管通过与锥形内螺纹匹配的锥形连接件7固定在第一测量锤杆5底部。所述第一气缸3和第二气缸4上都安装有调速器10，通过调速器10控制第一气缸3和第二气缸4的伸缩速度。所述保护套管具有抗疲劳强度、抗热震性和抗电解质腐蚀性。所述测量探头采用具有耐蚀性和耐铝液冲刷性的金属制成。所述第一测量锤杆和第二测量锤杆采用不锈钢制成。
1)电解质温度测量
测量系统进行测温前，火眼开口检测装置12根据测量探头8反馈的电信号检测出铝口的开口状态，若存在结壳需要先对出铝口进行处理，破除结壳。
第一气缸3由电磁阀控制进行上下往复运动，第一气缸3将第一测量锤杆5送入至电解质中，热电偶进入电解质8～10cm左右，并在电解质中停留180s，测量结果以电信号传输给电压信号测量模块11的正负极。
2)两水平和炉底压降测量
测量前，火眼开口检测装置12根据测量探头8反馈的电信号检测出铝口的开口状态，若存在结壳需要先对出铝口进行处理，破除结壳。
测量时，第二气缸4由电磁阀控制，带动下部连接的第二测量锤杆6上下往复运动，位移传感器9安装在第二气缸4内部，第二气缸4活塞杆运动时，位移传感器9同步运动，并记录位移数据，测量结果均以电信号传输给电压信号测量模块11的正负极。第二气缸4上安装有调速器10，能够控制第二气缸4的动作速度。由于测量探头8要完成两水平和炉底压降数据的同时测量，在第二气缸4最大行程处，测量探头8要确保进入铝液当中。
当第二气缸4将测量探头8推送至电解质上表面时，测量探头8与测量端子形成测量回路，电压信号测量模块11采集到第一电压信号，当测量探头8继续进一步下探到电解质和铝液相交界面时，电压信号测量模块11采集到第二电压信号，通过对第一电压信号和第二电压信号的识别，再配合位移传感器9检测的位移数据，计算出电解质水平高度和铝液水平高度，测量探头8行至铝液中后，测量探头8与测量端子形成的测量回路用于采集炉底压降数据。
本发明的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，能够实现不同工艺条件的在线精准测量，可以提高行业的自动化和信息化程度，为实现电解槽生产的精确感知和智能决策提供帮助和奠定理论基础；另外此系统的运用，可大幅节省常规工艺参数测量和分析的人力物力，提高企业的生产和管理水平，为电解槽长期高效稳定运行贡献力量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，其特征在于，包括：第一气缸、第二气缸、第一测量锤杆、第二测量锤杆、热电偶、测量探头、位移传感器和电压信号测量模块；所述第一气缸和第二气缸通过异型安装板固定在铝电解槽大梁上，安装在原有电解槽出铝气缸的位置上；第一气缸和第二气缸都与铝电解槽大梁绝缘；所述第一气缸的活塞杆连接第一测量锤杆，所述热电偶安装在第一测量锤杆内部，热电偶外部设有保护套管，所述保护套管通过锥形连接件固定在第一测量锤杆底部；所述第二气缸的活塞杆连接第二测量锤杆，第二测量锤杆底部连接测量探头；所述位移传感器安装在第二气缸内部，与第二气缸活塞杆同步动作；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；所述热电偶、测量探头、位移传感器和测量端子分别与电压信号测量模块相连接；
所述第一气缸和第二气缸上都安装有调速器，通过调速器控制第一气缸和第二气缸的伸缩速度；
当第二气缸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，电压信号测量模块采集到第一电压信号；当测量探头继续下探到电解质和铝液相交界面时，电压信号测量模块采集到第二电压信号，电压信号测量模块通过对第一电压信号和第二电压信号的识别，并配合位移传感器的位移数据，计算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。
2.如权利要求1所述的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，其特征在于，所述在线测量系统还设有火眼开口检测装置，所述火眼开口检测装置分别与电压信号测量模块和测量探头相连接，所述火眼开口检测装置根据测量探头反馈的电信号检测出铝口的开口状态，出铝口火眼状态正常，在线测量系统正常运行；否则电压信号测量模块进行报警，对出铝口进行处理。
3.如权利要求1所述的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，其特征在于，所述第一测量锤杆为管状结构，所述热电偶外设保护套管后安装在第一测量锤杆内，第一测量锤杆底部设有锥形内螺纹，保护套管通过与锥形内螺纹匹配的锥形连接件固定在第一测量锤杆底部。
4.如权利要求1所述的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，其特征在于，所述保护套管具有抗疲劳强度、抗热震性和抗电解质腐蚀性。
5.如权利要求1所述的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，其特征在于，所述测量探头采用具有耐蚀性和耐铝液冲刷性的金属制成。
6.如权利要求1所述的铝电解槽电解质温度、两水平和炉底压降在线测量系统，其特征在于，所述第一测量锤杆和第二测量锤杆采用不锈钢制成。
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