CN201896200U - 镁电解槽液位自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及熔盐镁电解工艺中镁电解槽运行过程中的液位控制，特别涉及将多个镁电解槽液位自动保持在标准范围内的液位自动控制装置。一种镁电解槽液位自动控制装置压力变送器和进气电磁阀及排气电磁阀分别与可编程序控制器连接，可编程序控制器与计算机连接，构成镁电解槽液位自动控制装置。本实用新型采用该镁电解槽液位自动控制装置，可同时对多个镁电解槽液位进行自动控制，能提高镁电解槽液位控制精度，从而提高电流效率，减少金属镁单位电耗。上位机（计算机）能将所有镁电解槽液位同时显示在一个面板上，实现对所有镁电解槽液位的集中监视。镁电解槽液位由人工手动控制改变为自动控制，能减少现场操作工人人数。

Description

镁电解槽液位自动控制装置

技术领域

本实用新型涉及熔盐镁电解工艺中镁电解槽运行过程中的液位控制，特别涉及将多个镁电解槽液位自动保持在标准范围内的液位自动控制装置。

背景技术

熔盐镁电解生产工艺是两种金属镁生产工艺中的其中之一，工业生产中，串联多个镁电解槽通入直流电流，镁电解槽中熔融态熔盐（电解质）中含有的氯化镁发生电解反应生成金属镁和氯气。由于电解质中的氯化镁不断被电解消耗而减少，镁和氯气被及时排出，所以镁电解槽中电解质的高度不断降低即液位下降，液位低于标准范围低限时，向镁电解槽中的液位调节罐充入高压气体，液位调节罐能使液位上升，最终使液位升至标准范围。当定期向镁电解槽内补充原料氯化镁时，镁电解槽液位会高于标准范围高限，此时打开镁电解槽中的液位调节罐排气阀排出内部气体，液位调节罐能使液位下降，最终使液位降至标准范围。这样能将液位保持在要求的标准范围内。

现有由工人分别对各个镁电解槽液位进行监视和控制。工人根据现场电解槽镁液位检测管（压差计）指示的液位，操作液位调节罐进气和放气阀，保持液位。这种操作方式的液位标准范围为2690±10mm，在此范围内，工人每隔约10分钟就要操作一次液位调节罐阀门，多个电解槽运行时，操作相当频繁。由于人工监视和控制不到位，常常使镁电解槽液位超出标准范围，降低了镁电解槽电流效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种镁电解槽液位自动控制装置，对多个镁电解槽液位进行集中监视和自动控制，提高镁电解槽电流效率，降低金属镁单位电耗，减少人工劳动。

本实用新型一种镁电解槽液位自动控制装置通过下述技术方案予以实现：一种镁电解槽液位自动控制装置包括镁电解槽、电解质、电解质液面、液位调节罐、液位检测管、压力变送器、进气手动阀门、排气手动阀门、进气电磁阀、排气电磁阀、手动阀门、高压气体、废气、可编程序控制器、计算机、高压气管道，所述的液位调节罐设置在镁电解槽里的电解质液面下方，液位调节罐输入端通过高压气管道与进气手动阀门和排气手动阀门一端连接以及与进气电磁阀和排气电磁阀之间的手动阀门一端连接；所述的进气手动阀门输入端通过高压气管道与高压气体连接，所述的进气电磁阀两端串联连接手动阀门且前端的手动阀门输入端通过高压气管道与高压气体连接，进气电磁阀后端的手动阀门输出端通过高压气管道与排气电磁阀前端的手动阀门输入端连接，排气电磁阀后端的手动阀门输出端与废气管道连接；所述的液位检测管设置在镁电解槽里其下端伸入至电解质液面下方，液位检测管输出端与压力变送器输入端电连接，压力变送器输出端与可编程序控制器输入端电连接，可编程序控制器输出端与计算机输入端电连接，计算机处理输出端与可编程序控制器处理输入端电连接，可编程序控制器处理输出端分别与进气电磁阀和排气电磁阀电连接。

本实用新型一种镁电解槽液位自动控制装置与现有技术相比较有如下有益效果：本实用新型由液位检测管、压力变送器、自动控制阀组、液位调节罐、高压气体、可编程序控制器和计算机共同构成的多个镁电解槽液位自动控制装置。由压力变送器将取自液位检测管中压力值变成电信号传送给可编程序控制器和计算机，可编程序控制器和计算机控制自动控制阀组，高压气体充入液位调节罐或者从液位调节罐排出。 压力变送器取压自液位检测管中的压力，压力变送器将压力值变为电信号向可编程序控制器传送。压力变送器能够现场显示压力值。将进气手动阀门和排气手动阀门分别并联进气电磁阀和排气电磁阀，在每个电磁阀前后安装手动阀门，这些阀门共同组成自动进气和排气控制阀组。可编程序控制器控制电磁阀的开启，启动进气电磁阀或者排气电磁阀。进排、气电磁阀是常闭的，最好是直通式的电磁阀。自动控制阀组可以人工操作，方便维护。可编程序控制器接受压力变送器传送的液位信号，控制电磁阀开启，与计算机交换信息。计算机与可编程序控制器交换信息，修改液位控制程序，显示镁电解槽液位，记录镁电解槽液位历史曲线，打印报表。本实用新型控制保持镁电解槽液位越接近2680mm越好，最好控制范围为2685±5mm。

本实用新型采用该镁电解槽液位自动控制装置，可同时对多个镁电解槽液位进行自动控制，能提高镁电解槽液位控制精度，从而提高电流效率，减少金属镁单位电耗。上位机（计算机）能将所有镁电解槽液位同时显示在一个面板上，实现对所有镁电解槽液位的集中监视。镁电解槽液位由人工手动控制改变为自动控制，能减少现场操作工人人数。

附图说明

本实用新型一种镁电解槽液位自动控制装置有如下附图：

图1为本实用新型一种镁电解槽液位自动控制装置系统结构示意图；

图2为本实用新型一种镁电解槽液位自动控制装置系统详细结构示意图。

其中：1、镁电解槽；2、电解质；3、电解质液面；4、液位调节罐；5、液位检测管；6、压力变送器；7、进气手动阀门；8、排气手动阀门；9、进气电磁阀；10、排气电磁阀；11、手动阀门；12、高压气体；13、废气；14、可编程序摈，器；15、计算机；16、高压气管道；17、取压管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型一种镁电解槽液位自动控制装置技术方案作进一步描述。

如图1-图2所示，本实用新型一种镁电解槽液位自动控制装置包括镁电解槽1、电解质2、电解质液面3、液位调节罐4、液位检测管5、压力变送器6、进气手动阀门7、排气手动阀门8、进气电磁阀9、排气电磁阀10、手动阀门11、高压气体12、废气13、可编程序控制器14、计算机15、高压气管道16，所述的液位调节罐4设置在镁电解槽1里的电解质液面3下方，液位调节罐4输入端通过高压气管道16与进气手动阀门7和排气手动阀门8一端连接以及与进气电磁阀9和排气电磁阀10之间的手动阀门11一端连接；所述的进气手动阀门7输入端通过高压气管道16与高压气体12连接，所述的进气电磁阀9两端串联连接手动阀门11且前端的手动阀门11输入端通过高压气管道16与高压气体12连接，进气电磁阀9后端的手动阀门11输出端通过高压气管道16与排气电磁阀1前端的手动阀门11输入端连接，排气电磁阀10后端的手动阀门11输出端与废气管道13连接；所述的液位检测管5设置在镁电解槽1里其下端伸入至电解质液面3下方，液位检测管5输出端与压力变送器6输入端电连接，压力变送器6输出端与可编程序控制器14输入端电连接，可编程序控制器14输出端与计算机15输入端电连接，计算机15处理输出端与可编程序控制器14处理输入端电连接，可编程序控制器14处理输出端分别与进气电磁阀9和排气电磁阀10电连接。

所述的可编程序控制器14和计算机15与多个镁电解槽液位检测管5及进气电磁阀9和排气电磁阀10连接。

所述的镁电解槽液位控制高度范围为2685±5mm。

所述的镁电解槽液位控制高度为2680mm。镁电解槽液位是一个基础的控制要求，所以，镁电解槽有一个标准控制液位值为2680mm。生产中液位越接近这个值，电解电流效率就越高，电能单位消耗就越小。

实施例1。

本实用新型所采用的技术方案是：在镁电解槽液位人工控制装置的基础上，加装自动控制装置，包括压力变送器6、进气电磁阀9、排气电磁阀10、可编程序控制器14和计算机15。压力变送器6和进气电磁阀9及排气电磁阀10分别与可编程序控制器14连接，可编程序控制器14与计算机15连接，构成镁电解槽液位自动控制装置。

这里所说的压力变送器6，是将镁电解槽液位检测管5中的压力通过取压管直接连接到压力变送器6上，压力变送器6将压力值变为电信号向可编程序控制器14传送。压力变送器14能够现场显示压力值。

镁电解槽液位调节罐4进气手动阀门7和排气手动阀门8分别并联进气电磁阀9和排气电磁阀10，并在进气电磁阀9和排气电磁阀10的前后串联安装手动阀门11，共同组成液位调节罐4的自动进、排气控制阀组。可编程序控制器14控制进气电磁阀9和排气电磁阀10的开启，启动进气电磁阀9或者排气电磁阀10，高压气体12充入液位调节罐4或者从液位调节罐4排出后，能够调节保持镁电解槽液位。进气电磁阀9、排气电磁阀10是常闭的，最好是直通式的电磁阀。在电磁阀失电情况下，可以对上述过程人工操作。在每个电磁阀9、10前后安装手动阀门11，可以在镁电解槽运行中对电磁阀进行拆卸检修。

设置可编程序控制器14，接受压力变送器6传送的液位信号，将其与预设程序中液位标准值比较后，发出指令控制进气电磁阀9或者排气电磁阀10的开启，调节保持镁电解槽液位。同时与上位机计算机15交换信息。

设置计算机15，与可编程序控制器14交换信息，修改液位控制程序，显示镁电解槽液位，记录镁电解槽液位历史曲线，并可以打印报表。

如图1所示，多个镁电解槽1上的压力变送器6、进气电磁阀9、排气电磁阀10分别与计算机15连接，高压气体12通过高压气管道16给每个镁电解槽1的进气电磁阀9提供气源。

如图2所示，镁电解槽1中盛放生产用电解质2，电解质2形成电解质液面3，液位检测管5插入电解质2中，液位调节罐4浸入电解质2中。

高压气体12通过高压气管道16、手动阀门11、进气电磁阀9、进气手动阀门7向液位调节罐4提供气源。液位调节罐4内废气13通过高压气管道16、手动阀门11、排气电磁阀10、排气手动阀门8排出到大气。

液位检测管5与压力变送器6通过取压管17连接，压力变送器6现场显示压力值。

进气手动阀门7和排气手动阀门8分别与进气电磁阀9和排气电磁阀10并联，每个电磁阀前后都安装手动阀门11，组成自动进气和自动排气控制阀组。

压力变送器6、进气电磁阀9、排气电磁阀10分别与可编程序控制器14连接，可编程序控制器14与计算机15连接。

压力变送器6将液位检测管5中的压力值转换成电信号传送到可编程序控制器14中，生产中，镁电解槽1中电解质液面3出现降低，低于标准值的下限时，可编程序控制器14发出信号，控制进气电磁阀9开启，高压气体12通过进气电磁阀9进入液位调节罐4中，液位调节罐4充入高压气体12后随之电解质液面3上升，直至达到标准液面上限后，可编程序控制器14发出信号，控制进气电磁阀9关闭，将镁电解槽1的电解质液面3保持在标准范围内。

镁电解槽1定期加入原料氯化镁后或者其它原因造成电解质液面3高于标准液面上限时，可编程序控制器14发出信号，控制排气电磁阀10开启，液位调节罐4内废气13通过将排气电磁阀10排出，随之电解质液面3下降，直至达到标准液面上限后，可编程序控制器14发出信号，控制排气电磁阀10关闭，将镁电解槽1的电解质液面3保持在标准范围内。

当液位自动控制装置没有供电或者检修时，使用高压气体12、手动阀门11、进气手动阀门7、排气手动阀门8、液位调节罐4完成镁电解槽液位人工控制。

计算机15接收可编程序控制器14的液位控制信号，显示液位值，记录液位历史曲线，提供修改液位控制程序界面和打印报表功能。

采用镁电解槽液位自动控制装置，缩小了液位控制范围，最好的控制范围为2685±5mm。

现有的镁电解槽液位由人工监视和控制，虽然液位控制在较宽的2690±10mm范围内，但因监控不到位，超过标准范围液位的运行时间占总运行时间的比值达到30%～40%，电流单位消耗达到10426KWh/t-Mg。而实施本实用新型镁电解槽液位自动控制装置后，镁电解槽液位设定并一直运行在2685±5mm范围内，超过标准范围液位的运行时间占总运行时间的比值小于1%，结果，电流单位消耗改善为10213KWh/t-Mg，电流效率提高约2%。

现有的1个工人监控操作4台镁电解槽，改变为1个工人操作6～8台镁电解槽，另有一人监控全部的镁电解槽液位，结果，减少了现场操作工人。

Claims (4)

1.一种镁电解槽液位自动控制装置，包括镁电解槽（1）、电解质（2）、电解质液面（3）、液位调节罐（4）、液位检测管（5）、压力变送器（6）、进气手动阀门（7）、排气手动阀门（8）、进气电磁阀（9）、排气电磁阀（10）、手动阀门（11）、高压气体（12）、废气（13）、可编程序控制器（14）、计算机（15）、高压气管道（16），其特征在于：所述的液位调节罐（4）设置在镁电解槽（1）里的电解质液面（3）下方，液位调节罐（4）输入端通过高压气管道（16）与进气手动阀门（7）和排气手动阀门（8）一端连接以及与进气电磁阀（9）和排气电磁阀（10）之间的手动阀门（11）一端连接；所述的进气手动阀门（7）输入端通过高压气管道（16）与高压气体（12）连接，所述的进气电磁阀（9）两端串联连接手动阀门（11）且前端的手动阀门（11）输入端通过高压气管道（16）与高压气体（12）连接，进气电磁阀（9）后端的手动阀门（11）输出端通过高压气管道（16）与排气电磁阀（10）前端的手动阀门（11）输入端连接，排气电磁阀（10）后端的手动阀门（11）输出端与废气管道（13）连接；所述的液位检测管（5）设置在镁电解槽（1）里其下端伸入至电解质液面（3）下方，液位检测管（5）输出端与压力变送器（6）输入端电连接，压力变送器（6）输出端与可编程序控制器（14）输入端电连接，可编程序控制器（14）输出端与计算机（15）输入端电连接，计算机（15）处理输出端与可编程序控制器（14）处理输入端电连接，可编程序控制器（14）处理输出端分别与进气电磁阀（9）和排气电磁阀（10）电连接。

2.如权利要求1所述的镁电解槽液位自动控制装置，其特征在于：所述的可编程序控制器（14）和计算机（15）与多个镁电解槽液位检测管（5）及进气电磁阀（9）和排气电磁阀（10）连接。

3.如权利要求1所述的镁电解槽液位自动控制装置，其特征在于：所述的镁电解槽液位控制高度范围为2685±5mm。

4.如权利要求1所述的镁电解槽液位自动控制装置，其特征在于：所述的镁电解槽液位控制高度为2680mm。

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