CN213203234U - 铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除装置，装置由检测电路、隔离电路、PLC、人机界面、输出执行等功能模块组成的电解槽大堆料智能检测处理系统，来实现打壳点氧化铝堆料的自动检测、自动打壳处理、自动报警等功能，消除电解槽打壳下料系统大堆料现象，从而达到控制效应的目的，如此可减少大堆料对人工巡视的依赖，降低因大堆料导致的电解槽阳极效应的发生；可减少铝电解槽大堆料的产生、减少阳极效应的发生，降低铝电解过程中的电耗；可降低职工在熄效应、处理大堆料、巡视大堆料等作业过程中的劳动强度，将更多的时间投入到换极作业等其它精细化作业中。
Description
技术领域
本实用新型涉及铝电解生产技术领域，具体涉及一种用于铝电解槽打壳下料系统大堆料的清除装置。
背景技术
电解槽上部结构设有自动点式打壳下料系统负责电解槽日常氧化铝的供料工作，一般每台电解槽设有4～6打壳下料点，正常状态下电解槽的打壳下料均由槽控机控制。当槽控机发出指令后，对应某点的打壳气缸先动作打开下料点火眼，延时4～5s后该点处的下料气缸工作将定容一定量的氧化铝下到打开的火眼中，确保氧化铝进入电解质溶液中。如此周而复始，经历200～300s完成一个打壳下料周期，确保电解槽电解质中Al2O3的浓度控制在合理的区域内，获得最高的电流效率。
在预焙铝电解槽打壳下料系统中，由于打壳气缸打壳无力、电解槽两边水平较低及槽温偏低等原因，在电解槽打壳下料过程中极易造成打壳下料处火眼封死，导致定量供应的氧化铝无法进入电解槽。目前电解槽大堆料现象主要依靠操作人员定期人工检查巡视，无自动检测系统。如某一打壳火眼堵死，氧化铝不能进入时如果人工检查不到位，在巡视周期内槽控机控制定期下料的氧化铝在火眼周围越积越多，形成氧化铝堆料(简称大堆料)，如果不及能时清除，会导致氧化铝料无法进入电解槽内电解质中，造成电解槽氧化铝浓度降低，诱发电解槽突发效应的发生，造成生产电耗的增加和后期人工熄效应、处理大堆料等劳动强度的上升。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种操作方便、可减少铝电解槽打壳下料系统大堆料的产生、减少阳极效应的发生，降低电解生产电耗、降低巡视、处理大堆料及熄效应所需劳动量及处理成本低的铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除装置，包括有电解槽的槽壳，槽壳内装有电解质液和铝液的混合液体，槽壳上设有用于打壳下料的打壳锤头，打壳锤头通过打壳锤杆连接打壳气缸，打壳气缸连接控制系统，其特征在于：还包括有检测电路和隔离电路，检测电路分别连接打壳锤杆和槽壳，使打壳锤杆在放下打壳锤头进入电解质液后与电解质液及槽壳形成导电回路；在打壳锤杆及槽壳上分别安装有检测传感器，检测电路分别与两者的检测传感器连接；隔离电路连接检测电路，以对检测电路检测到的信号进行放大处理；隔离电路连接控制系统，通过控制系统对隔离电路输出放大后的检测电路信号进行分析判断是否有堆料产生，并根据堆料产生状态启动堆料清除程序。
优选地，所述控制系统采用PLC，PLC连接人机界面控制器，并且PLC通过二位四通电磁阀连接打壳气缸，隔离电路连接PLC的输入端。
进一步地，所述检测电路包括由三极管Q1、三极管Q2、电阻R2及电阻R3组成的恒流源输入电路，该恒流源输入电路的输入端分别通过打壳引线及母线引线连接打壳锤杆和槽壳；该恒流源输入电路的输出端连接光耦MOC3063，光耦MOC3063的输出端连接有可控硅VT1；隔离电路采用中间继电器，其连接可控硅VT1；交流信号接通后，一路常开触电将直流24V电源接通控制人机界面控制器的LED指示灯亮，另一路进入PLC输入端，通过PLC内部的CPU进行运算并根据程序发出控制指令。
其中，可控硅VT1的型号为BT136，中间继电器的型号为LY2NJ，PLC内部的CPU型号为西门子SR20。
该铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除方法，当电解槽正常打壳时打壳锤头深入电解质液中，通过打壳锤杆及槽壳上的检测电路形成导通回路，电解槽按槽控机指令正常打壳下料；出现氧化铝堆料锤头无法进入电解质液时，打壳锤杆及槽壳与检测电路处于断路状态，此时控制系统的PLC检测到有断开信号并开始自我诊断；判断有堆料产生时开始自动启动堆料清除程序，自动堆料清除程序开始打壳。
自动堆料清除程序设定为每次连打5下，间隔时间为20秒、共打壳30次，30次后如果还没有清除堆料将触发报警请求人工帮助，由人工清理或人工按人机界面控制器的复位键重新启动判断程序继续自动实施清除程序。
本实用新型利用的原理是将打壳锤杆、电解质、槽壳看做一个导电回路，正常情况下，当打壳火眼开孔正常打壳锤头与电解质液接触时，打壳锤杆与电解槽的槽壳形成“回路”，即导电状态；相反如果因发生大堆料导致打壳锤头无法进入电解槽的电解质液中，则打壳锤杆与槽壳无法形成“回路”，即断电状态。因此可以通过打壳锤杆与槽壳之间是否形成“回路”来判断打壳点是否有堆料产生，从而控制电解槽气控柜电磁阀自动进行打壳处理。
基于此，本发明设计一套由检测电路、隔离电路(信号放大)、PLC、人机界面、输出执行等功能模块组成的电解槽大堆料智能检测处理系统，来实现打壳点氧化铝堆料的自动检测、自动打壳处理、自动报警等功能，消除电解槽打壳下料系统大堆料现象，从而达到控制效应的目的，如此可减少大堆料对人工巡视的依赖，基本可实现每班人工巡视检查大堆料作业耗时由原来的每班1h降低到0h；降低因大堆料导致的电解槽阳极效应的发生，(根据现场实验装置记录单台槽月巡视打壳次数为1215次，按设定每次打壳30次计算，则一共处理大堆料40次，等同于减少大堆料阳极效应40次/月.台)；可减少铝电解槽大堆料的产生、减少阳极效应的发生，降低铝电解过程中的电耗。
附图说明
图1为本实用新型系统结构示意图；
图2为本实用新型控制电路示意框图；
图3为检测电路原理图；
图4为隔离电路原理图；
图5为隔离电路与PLC的电气接线图；
图6为本实用新型处理流程图。
图中，1为槽壳，2为打壳锤头，3为打壳锤杆，4为打壳气缸，5为检测线路，6为隔离电路，7为PLC，8为人机界面控制器，9为二位四通电磁阀。
具体实施方式
下面结合附图1-图6，通过具体实施例对本实用新型做进一步说明：
该铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除装置，包括有电解槽的槽壳1，槽壳1内装有电解质液和铝液的混合液体，槽壳1上设有用于打壳下料的打壳锤头2，打壳锤头2通过打壳锤杆3连接打壳气缸4，打壳气缸4连接控制系统；还包括有检测电路5和隔离电路6，检测电路5分别连接打壳锤杆3和槽壳1，使打壳锤杆3在放下打壳锤头2进入电解质液后与电解质液及槽壳1形成导电回路；在打壳锤杆3及槽壳1上分别安装有检测传感器，检测电路5分别与两者的检测传感器连接；隔离电路6连接检测电路5，以对检测电路5检测到的信号进行放大处理；隔离电路6连接控制系统，通过控制系统对隔离电路6输出放大后的检测电路信号进行分析判断是否有堆料产生，并根据堆料产生状态启动堆料清除程序。
所述控制系统采用PLC7，PLC7连接人机界面控制器8，并且PLC7通过二位四通电磁阀9连接打壳气缸4，隔离电路6连接PLC7的输入端。
所述检测电路5包括由三极管Q1、三极管Q2、电阻R2及电阻R3组成的恒流源输入电路，该恒流源输入电路的输入端分别通过打壳引线及母线引线连接打壳锤杆3和槽壳1；该恒流源输入电路的输出端连接光耦MOC3063，光耦MOC3063的输出端连接有可控硅VT1；隔离电路6采用中间继电器(交流继电器)，其连接可控硅VT1；交流信号接通后，一路常开触电将直流24V电源接通控制人机界面控制器8的LED指示灯亮，另一路进入PLC7输入端，通过PLC7内部的CPU进行运算并根据程序发出控制指令。
其中，可控硅VT1的型号为BT136，中间继电器J1的型号为LY2NJ，PLC7内部的CPU型号为西门子SR20。
该铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除方法：当电解槽正常打壳时打壳锤头深入电解质液中，通过打壳锤杆3及槽壳1上的检测电路5形成导通回路，电解槽按槽控机指令正常打壳下料；出现氧化铝堆料锤头无法进入电解质液时，打壳锤杆3及槽壳1与检测电路5处于断路状态，此时控制系统的PLC7检测到有断开信号并开始自我诊断；判断有堆料产生时开始自动启动堆料清除程序，自动堆料清除程序开始打壳。
自动堆料清除程序设定为每次连打5下，间隔时间为20秒、共打壳30次，30次后如果还没有清除堆料将触发报警请求人工帮助，由人工清理或人工按人机界面控制器的复位键重新启动判断程序继续自动实施清除程序。另外自动清除打壳时间间隔、打壳次数可在人机界面控制器8进行修改。
效果分析：
(1)、应用本装置之前每天每个电解工要花费1h检查电解槽的下料情况，对有堵料情况的要人工处理，一个堵料处理时间平均为10～15min时间。通过应用本装置，此项操作自动检测进行，以每班8h工作时间计算，每班降低电解工劳动强度12.5％以上。
(2)、堵料会造成电解槽发生阳极效应，经过生产推广统计，本装置实施前后每台槽每月效应个数减少14.2个。
根据现场10台实验装置记录单台槽月巡视打壳次数平均为426次，按设定每次打壳30次计算，则每台槽平均处理大堆料约14.2次，等同于减少大堆料阳极效应约14次/月·台；按效应电压30V、设定电压4V、电流202KA、效应持续时间2.5min计算，一个电解槽每月节约因大堆料产生阳极效应的电耗为：(30-4)V×202KA×2.5/60h×14次＝4174.13Kw.h/月·台，即一个电解槽每月节约效应电费大约为1335.72元。
效应统计表表1实验槽单月大堆料巡检打壳次数及可能诱发效应
个数
(3)、通过效应统计，每台槽每月节约的电量为4174.13Kw.h/月·台，节电费用1335.72元，以推广的一个系列282台电解槽计算，年可节约4520076.48元费用。
以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。
Claims (4)
1.一种铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除装置，包括有电解槽的槽壳，槽壳内装有电解质液和铝液的混合液体，槽壳上设有用于打壳下料的打壳锤头，打壳锤头通过打壳锤杆连接打壳气缸，打壳气缸连接控制系统，其特征在于：还包括有检测电路和隔离电路，检测电路分别连接打壳锤杆和槽壳，使打壳锤杆在放下打壳锤头进入电解质液后与电解质液及槽壳形成导电回路；在打壳锤杆及槽壳上分别安装有检测传感器，检测电路分别与两者的检测传感器连接；隔离电路连接检测电路，以对检测电路检测到的信号进行放大处理；隔离电路连接控制系统。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除装置，其特征在于：所述控制系统采用PLC，PLC连接人机界面控制器，并且PLC通过二位四通电磁阀连接打壳气缸，隔离电路连接PLC的输入端。
3.根据权利要求2所述的铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除装置，其特征在于：所述检测电路包括由三极管Q1、三极管Q2、电阻R2及电阻R3组成的恒流源输入电路，该恒流源输入电路的输入端分别通过打壳引线及母线引线连接打壳锤杆和槽壳；该恒流源输入电路的输出端连接光耦MOC3063，光耦MOC3063的输出端连接有可控硅VT1；隔离电路采用中间继电器，其连接可控硅VT1。
4.根据权利要求3所述的铝电解槽打壳下料系统大堆料自动预警清除装置，其特征在于：其中，可控硅VT1的型号为BT136，中间继电器的型号为LY2NJ，PLC内部的CPU型号为西门子SR20。
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