CN205398741U - 一种电解铝无源在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种在线监测系统，属于电解铝监控设备领域，具体涉及一种电解铝无源在线监测系统。包括远程测量单元，以及与所述远程测量单元相连的后台服务器，所述远程测量单元包括：贴合于电解铝设备阳极棒上的基材，与所述基材相连的用于产生电流的温差电源，所述温差电源分别与控制器、无线传输模块、采集器相连。因此，本实用新型具有如下优点：1.设计合理，结构简单，成本低且完全实用；2.能准确和及时的了解电解铝设备的工作状态；3.使用温差发电片产生电流，为设备提供电流，设备安装及维护简单；4.能够记录整个电解铝设备的长期运行状态，便于维护分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种在线监测系统，属于电解铝监控设备领域，具体涉及一种电解铝无源在线监测系统。
背景技术
电解铝就是通过电解得到的铝。现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解。电解槽由槽体、阳极和阴极组成，多数用隔膜将阳极室和阴极室隔开。在正常情况下，电解铝设备在工作当中，电解槽产生的大量热量，温度过高造成设备故障。
电解铝无源在线监测装置及诊断的任务是了解电解铝设备工作状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法。结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对电解铝设备工作状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态。并对状态进行显示和记录，对异常状态发出报警，以便运行人员及时处理。同时为设备的评估、合理使用和安全工作提供信息和基础数据。随着电解铝设备的高速发展，电解铝设备的使用越来越广泛，对电解铝设备的性能监测和历史数据搜集的需求将会越来越多。
但是，现有技术中的电解铝设备性能监测系统结构复杂，成本高，线路难以扩展，检修起来相当复杂，日常维护开支巨大。
实用新型内容
本实用新型主要是解决现有技术所存在的电解铝设备性能监测系统结构复杂，成本高，线路难以扩展，检修起来相当复杂，日常维护开支巨大的技术问题，提供了一种电解铝无源在线监测系统。该系统设计合理，结构简单，成本低且完全实用，能准确和及时的了解电解铝设备的工作状态；并且使用温差发电片产生电流，为设备提供电流，设备安装及维护简单；此外，还能够记录整个电解铝设备的长期运行状态，便于维护分析。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种电解铝无源在线监测系统，包括远程测量单元，以及与所述远程测量单元相连的后台服务器，所述远程测量单元包括：贴合于电解铝设备阳极棒上的基材，与所述基材相连的用于产生电流的温差电源，所述温差电源分别与控制器、无线传输模块、采集器相连。
优化的，上述的一种电解铝无源在线监测系统，所述温差电源与一个超级电容并联。
优化的，上述的一种电解铝无源在线监测系统，所述采集器、控制器、无线传输模块相互并联后与一取能电源开关相连，所述取能电源开关与温差电源相连。
优化的，上述的一种电解铝无源在线监测系统，所述采集器是与电解铝设备阳极棒贴合的温度探头。
优化的，上述的一种电解铝无源在线监测系统，所述无线传输模块是Zigbee模块。
优化的，上述的一种电解铝无源在线监测系统，所述后台服务器通过互联网与客户机相连。
优化的，上述的一种电解铝无源在线监测系统，所述基材与散热片相连。
通过以上描述可知，采用电解铝无源在线监测系统后，能准确和及时的了解电解铝设备的工作状态，大幅度减少了日常维护的工作量和开支。同时在线监测的长期运行将会累积宝贵的历史数据，给电解铝设备工作人员对电解铝设备进行系统评估提供数据资源。
并且，本实用新型采用了温差发电原理，即：电解铝设备在正常情况下，阳极棒与散热片之间会产生温度差，在使用温差发电片产生电流，为设备提供电流，从而对电解铝的设备进行在线监控，在线监测电解铝的设备温度及其变化量，即可实现电解铝的设备地故障的在线监测。
本实用新型采集和测量电解铝设备阳极棒的工作温度有效值，并通过zigbee的无线网络方式，以一定的时间间隔将数据远程传输到计算机后台服务程序。后台服务程序收集数据后建立历史数据文件，并将这些数据绘制成各种曲线。电解铝设备运行维护人员可根据这些曲线提供的信息来了解整个电解铝设备的长期运行状态。同时，后台服务程序对电解铝设备采集的温度数据进行处理，提供电解铝设备的温度异常告警及设备状态告警。
因此，本实用新型具有如下优点：1.设计合理，结构简单，成本低且完全实用；2.能准确和及时的了解电解铝设备的工作状态；3.使用温差发电片产生电流，为设备提供电流，设备安装及维护简单；4.能够记录整个电解铝设备的长期运行状态，便于维护分析。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为远程测量单元的结构示意图。
图3为温差电源的连接结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图1所示，一种电解铝无源在线监测系统，本系统主要包括远程测量单元(RTU)、zigbee无线传输网络、后台服务器、客户端等部分组成。各部分功能为：
(1)远程测量单元(RTU)：采用真有效值计算方法，测量电解铝设备的各个地方的温度数据，计算现场数据，并通过接口将数据传输到无线网络中。
(2)zigbee通讯网络：本系统主要利用zigbee无线通讯网络，建立后台与现场RTU之间的通讯信道。
(3)后台服务器：后台服务软件的硬件平台。
(4)客户端：收集数据后建立历史数据文件，并将这些数据绘制成各种曲线，电缆运行维护人员可根据这些曲线提供的信息来了解整条电缆的长期运行状态。同时，后台服务程序提供电缆电流异常告警及设备状态告警。
如图2所示，本实用新型的远程测量单元主要包括：
(1)基材：主要采用导热材料与电解铝设备的阳极棒贴合，传导热能，还包含温度探头，直接与阳极棒贴合，采集设备温度；
(2)温差电源：采用温差发电片实现，在现场无法提供方便电源的情况下，可以用电解铝设备与散热装置之间热能产生电能量，给RTU设备供电；
(3)散热片：主要负责降低阳极棒的工作温度，使其安全生产；
(4)取能电源开关：将温差电源里的电流经过保护稳压等过程，跟设备供电，如电流较小，就由超级电容存储电能，存储到一定电能后，再跟设备供电；
(5)采集模块：采集单元将温度采集，送给控制单元，优选为电解铝设备阳级棒贴合的用于负责采集电解铝设备阳级棒的温度数据温度传感器；
(6)控制模块：将所有数据整合发送无线模块；
(7)无线传输模块：将数据传输到无线网络中(后台服务器)。
如图3所示，本实施例中还引入了超级电容，可以保证在温差发电片的未达到启动电流时，由超级电容存储电流，启动设备。超级电容经温差电源稳压为超级电容充电。当温差电源的电流无法满足数据采集单元工作时，超级电容进行存储电流，到达一定电流时，放电为数据采集单元提供电能。超级电容具有充电速度快，使用寿命长，大电流放电，绿色环保等特点。
通过以上描述可知，本实施例具有以下优点：
(1)采用无源方式，支持温差取电方式；
(2)采用灵活的通讯方式，支持zigbee无线通讯，支持自组织网络，支持多后台连接，支持后台数据下传，支持任意数据传输间隔设置，支持信号网络强度查询
(3)超低功耗整机平均功耗0.5W，在无线网络信号较差的情况下，最大瞬时功耗1.5W，温差取电方式，系统在温度差为60度时即可启动，即只要长期保持温差，设备即可正常运行；并且，采用超级电容取电，系统温差一直低于60度，则会为超级电容充电，当充到一定电流时，由超级电容启动设备，如此循环，可传输监测数据；此外，本实施例使用Cortex-M3超低功耗CPU，进一步降低了能耗；
(4)高准确度：设计采用智能校准技术，解决大量程互感器的小电流测量非线性误差；采用真有效值检测方案，能够测量各种畸变波形的电流有效值；低噪声PCB设计，设备自身噪声极低，并能够抑制来自外部的各种噪声信号；
(5)高稳定性：采用主流ARM芯片，使用稳定性优秀的Cortex-M3内核CPU；设计有具有钳位保护功能的放大电路，能够防止信号过大时对系统产生损坏；采用业内最高温度系数(3ppm/℃)，基于XFET芯片制造工艺的超低噪声基准芯片作为系统测量基准
(6)高集成度：使用大规模集成电路作为设计基础，采用小封装贴片制造技术，采用多层板设计技术，使设备以最小的体积完成全部功能；优化的结构设计，充分利用内部空间，使得整机体积小巧
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种电解铝无源在线监测系统，包括远程测量单元，以及与所述远程测量单元相连的后台服务器，其特征在于，所述远程测量单元包括：贴合于电解铝设备阳极棒上的基材，与所述基材相连的用于产生电流的温差电源，所述温差电源分别与控制器、无线传输模块、采集器相连。
2.根据权利要求1所述的一种电解铝无源在线监测系统，其特征在于，所述温差电源与一个超级电容并联。
3.根据权利要求1所述的一种电解铝无源在线监测系统，其特征在于，所述采集器、控制器、无线传输模块相互并联后与一取能电源开关相连，所述取能电源开关与温差电源相连。
4.根据权利要求1所述的一种电解铝无源在线监测系统，其特征在于，所述采集器是与电解铝设备阳极棒贴合的温度探头。
5.根据权利要求1所述的一种电解铝无源在线监测系统，其特征在于，所述无线传输模块是Zigbee模块。
6.根据权利要求1所述的一种电解铝无源在线监测系统，其特征在于，所述后台服务器通过互联网与客户机相连。
7.根据权利要求1所述的一种电解铝无源在线监测系统，其特征在于，所述基材与散热片相连。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201620157525.0U CN205398741U (zh) | 2016-03-02 | 2016-03-02 | 一种电解铝无源在线监测系统 |
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Publications (1)
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| CN (1) | CN205398741U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106119897A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-11-16 | 河南科达东大国际工程有限公司 | 一种电解槽电流分布及安全监测系统和电解铝设备 |
| CN108645531A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-10-12 | 河南华索科技有限公司 | 一种阴极钢棒温度测量装置 |
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2016
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