CN213780199U - 铝电解槽阳极电流实时测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种铝电解槽阳极电流实时测量系统，包括供电母线；阳极导杆；直流电流测量装置基座；直流电流测量装置；导电过渡部；和软连接导电件。软连接导电件一端与所述直流电流测量装置的负端可拆卸地接合，另一端与过渡部接口可拆卸地接合。本实用新型可解决电流测量装置与平坦光滑的母线表面和阳极导杆表面的接触连接问题，并可解决所需软连接导电件过长的问题，实现了铝电解槽阳极电流实时测量。

Description

铝电解槽阳极电流实时测量系统

技术领域

本实用新型涉及电解铝领域，具体地涉及一种铝电解槽阳极电流实时测量系统。

背景技术

在电解铝行业中，为了维持电解槽的正常生产控制，需要获得电解槽实时电压值尤其是阳极电流值。目前，电解铝行业的技术已经发展到多阳极、多点加料、大尺寸槽体的水平。然而，我国电解铝厂的实际生产设备中，一般仍然仅能够获得反映电解槽整体信息的槽电压和电流值。这导致无法实时、有效、准确地评判槽况变化，进而造成控制系统的控制效果不佳，从而使得电解槽的生产指标受到显著影响。因此，如何实时测量并获得每个阳极电流分布值用于指导电解生产，成为了铝电解行业技术研究重点之一。

已经提出了一些针对单个阳极的电流测量方法和装置，主要包括：1)导杆等距压降测量法，即采用手持式工具测量夹具下各阳极导杆等距压降，再计算出阳极电流；2)横梁母线电压测量法，即通过在横梁母线上导杆两侧设置多个主测量点，获取主测量点上的电压值，再根据物理定律计算每个阳极流入电流值；3)导杆温度测量法，即在每个阳极导杆上设置温度测点获取导杆温度变化值，再利用温度与电流相关性原理计算出电流值；4)探针卡具测量法，即通过水平母线和导杆设置一套带有检测探针及探针卡紧装置的采集装置，检测阳极导杆电压信息再经数据采集模块转化成电流信息。

上述方法均是通过测量导杆电压或温度，再通过导杆的材料参数间接计算电流。这是因为通常阳极直接连接导杆下方并且电流通过导杆从母线传递至阳极。

专利申请CN201910158686.X公开了一种铝电解设备，其中提出了使用柔性供电连接带连接阳极杆和水平母线，并且在阳极杆与水平母线之间的电路中串联设置电流监测装置，从而可以直接测量阳极电流。对于具体如何安装电流监测装置，该申请公开了，将电流监测装置串联设置在柔性供电连接带在水平母线的引出处，从而将电流检测装置固定在一个位置，有利于电流监测装置的安装稳定性。此外，其也可以串联安装在从水平母线引出的刚性或固定供电线路中，该刚性或固定供电线路再与柔性供电连接带连接。

不过，该申请仅一般地陈述了连接原则，没有公开具体的连接结构。

对于电流检测装置的具体结构，仍需要进一步实用化的设计。

实用新型内容

本实用新型提供一种铝电解槽阳极电流实时测量系统，所述系统包括：

供电母线；

相对于所述供电母线自由活动的阳极导杆；

机械固定且电学连接在所述供电母线上的直流电流测量装置基座，所述直流电流测量装置基座具有直流电流测量装置固定部和基座导电件，所述基座导电件一端与所述供电母线电学连接，另一端为基座接口；

固定在所述直流电流测量装置固定部中的直流电流测量装置，所述直流电流测量装置具有正端接口和负端接口，所述正端接口与所述基座接口接合；

机械固定且电学连接在所述阳极导杆上的导电过渡部，所述导电过渡部具有过渡部导电件，所述过渡部导电件一端与所述阳极导杆电学连接，另一端为过渡部接口；和

软连接导电件，所述软连接导电件一端与所述直流电流测量装置的负端可拆卸地接合，另一端与所述过渡部接口可拆卸地接合。

优选地，所述可拆卸地接合通过相互匹配的阴阳插头实施。

优选地，所述系统还包括阳极导杆升降装置和控制所述阳极导杆升降装置的控制装置，所述控制装置由所述直流电流测量装置获取阳极电流值。

优选地，所述系统还包括阳极导杆升降装置，所述阳极导杆升降装置包括固定在所述阳极导杆上的过渡结构部，所述过渡结构部通过升降装置连接件连接至升降驱动装置，所述过渡结构部是所述导电过渡部。

优选地，所述系统还包括与所述过渡结构部配合的竖直导轨。

优选地，所述直流电流测量装置为传感式。

附图说明

图1示出了本实用新型的一个实施方案的示意图。

图2示出了本实用新型另一个实施方案。

图3A-3B示出了本实用新型另一个实施方案。

具体实施方式

本使用新型提供了一种铝电解槽阳极电流实时测量系统，所述系统包括：

供电母线；

相对于所述供电母线自由活动的阳极导杆；

机械固定且电学连接在所述供电母线上的直流电流测量装置基座，所述直流电流测量装置基座具有直流电流测量装置固定部和基座导电件，所述基座导电件一端与所述供电母线电学连接，另一端为基座接口；

固定在所述直流电流测量装置固定部中的直流电流测量装置，所述直流电流测量装置具有正端接口和负端接口，所述正端接口与所述基座接口接合；

机械固定且电学连接在所述阳极导杆上的导电过渡部，所述导电过渡部具有过渡部导电件，所述过渡部导电件一端与所述阳极导杆电学连接，另一端为过渡部接口；和

软连接导电件，所述软连接导电件一端与所述直流电流测量装置的负端可拆卸地接合，另一端与所述过渡部接口可拆卸地接合。

本实用新型的测量系统在供电母线与阳极导杆之间设置直流电流测量装置基座、直流电流测量装置、可拆卸的软连接导电件、以及导电过渡部，这些部件构成了供电母线向阳极供电的供电电路。其中，可拆卸的软连接导电件可以更换为不同的长度，以适用于处于不同水平区域的阳极导杆。

本实用新型的阳极电流实时测量系统包括用于铝电解槽的供电母线与阳极导杆，并且用于测量从供电母线经一根阳极导杆流到阳极的直流电流。该直流电流经过电解槽中的熔融氧化铝和电解槽底部的阴极，完成电解铝的生产。

供电母线可以是本领域常规的母线，如位于电解槽两侧的水平大母线。

阳极导杆可以是本领域常规的导杆。阳极导杆下端可以具有阳极固定部，用于固定阳极。

本实用新型的系统首先具有机械固定且电学连接在所述供电母线上的直流电流测量装置基座。该基座一方面起到固定和支撑直流电流测量装置的作用，另一方面提供一个与供电母线电连接的接口。基座具有直流电流测量装置固定部，可以将直流电流测量装置与母线相对固定。固定部可以是容纳部，将直流电流测量装置容纳在内。固定部也可以是简单的刚性承载件，并且通过螺栓等将直流电流测量装置固定至刚性承载件。固定部还可以具有可以卡接直流电流测量装置的卡接口，从而可以较方便地将直流电流测量装置拆卸下来。直接将直流电流测量装置的输入端连接到平坦的供电母线表面上是困难的。为此，本实用新型的直流电流测量装置基座中设置基座导电件，其一端与供电母线的平坦表面电学连接，另一端为基座接口，由此形成便于与直流电流测量装置接合的端口。在本实用新型中，接口是指可以相互匹配的电连接端口，优选为阴阳插头。

直流电流测量装置用于测量流过其正端接口和负端接口的直流电流的大小。在本实用新型中，直流电流测量装置固定在直流电流测量装置固定部中，并且其正端接口与基座接口结合。

在阳极导杆上设置导电过渡部。阳极导杆同样由于具有光滑表面而难以连接到电线或电学接口上。为此，本实用新型设计了导电过渡部，用于实现阳极导杆杆体向电线或电学接口的过渡。导电过渡部具有过渡部导电件，其一端与阳极导杆的光滑表面电学连接，另一端为过渡部接口。导电过渡部可以以各种方式机械固定到阳极导杆上。导电过渡部可以是永久固定在阳极导杆上的。导电过渡部可以是例如卡接、套接到阳极导杆的部件。导电过渡部也可以包括两个可分离的组件，组件均具有与阳极导杆表面配合的表面区域。通过例如拧紧螺钉将两个组件组装在一起并压向阳极导杆，使得上述表面区域与阳极导杆表面配合，通过摩擦力与阳极导杆固定。

本实用新型包括软连接导电件，所述软连接导电件一端与所述直流电流测量装置的负端可拆卸地接合，另一端与所述过渡部接口可拆卸地接合。软连接导电件也可以称为柔性导电带。由于更换阳极作业时为了将阳极提高必须将阳极导杆升高，而电解槽工作时随着阳极消耗阳极导杆又会下降得较低，因此，阳极导杆在竖直方向上位移较大。此时，若软连接导电件两端始终固定于导电过渡部和直流电流测量装置上，则其必须有足够的长度。但相应地，当导电过渡部和直流电流测量装置之间距离显著变小时，软连接导电件可能由于大量冗余而发生变形、垂挂、纠缠等，造成不便。本公开的软连接导电件可以与导电过渡部脱开，从而无需使软连接导电件的长度必须满足进行阳极更换时阳极导杆提升的要求。

在一个实施方案中，可拆卸地接合可以通过相互匹配的阴阳插头实施。此时，当需要将直流电流测量装置与导电过渡部之间的有线连接断开时，只需将所述插头脱开即可。

在一个实施方案中，所述系统还包括阳极导杆升降装置和控制所述阳极导杆升降装置的控制装置，所述控制装置由所述直流电流测量装置获取阳极电流值。获取阳极电流值后，可以通过电脑或可编程逻辑控制器PLC等对阳极升降进行调节，直至获得所需的阳极电流。由此，可以通过直流电流测量装置测量的阳极电流值实时准确地通过阳极导杆升降装置控制阳极高度。

控制装置可以通过连接到直流电流测量装置的通讯端口的数据线获得测量电流值，也可以通过无线方式获得测量电流值。

在一个实施方案中，所述系统还包括阳极导杆升降装置，所述阳极导杆升降装置包括固定在所述阳极导杆上的过渡结构部，所述过渡结构部通过升降装置连接件连接至升降驱动装置，所述过渡结构部是所述导电过渡部。

阳极升降装置包括升降驱动装置、将升降驱动装置的驱动力向下传递的升降装置连接件，和将阳极导杆与升降装置连接件衔接的过渡结构部。过渡结构部可以在水平方向上固定到阳极导杆的侧面，并且在竖直方向上固定到升降装置连接件的底部。这样，可以经由升降驱动装置的动力输出实现阳极导杆的上下运动。优选地，本实用新型利用过渡结构部作为导电过渡部，即该过渡结构部既起到传递驱动力的作用，也起到传递电流的作用。此时，过渡结构部可以是部分导电的，也可以是整体导电的。

优选地，所述系统还包括与所述过渡结构部配合的竖直导轨。竖直导轨用于引导过渡结构部即导电过渡部竖直运动。

图1示出了本实用新型的一个实施方案的示意图。图中，1是供电母线，图中示出了水平母线的一部分。2是相对于所述供电母线1自由活动的阳极导杆。机械固定且电学连接在所述供电母线2上的直流电流测量装置基座3具有直流电流测量装置固定部31和基座导电件32，基座导电件32一端与所述供电母线2电学连接，另一端为基座接口321。

直流电流测量装置4固定在直流电流测量装置固定部32中，具有正端接口41和负端接口42，正端接口41与基座接口321接合。图中为了清楚，将其分开显示。

导电过渡部5机械固定且电学连接在所述阳极导杆2上，其中具有过渡部导电件51。过渡部导电件51一端与阳极导杆2电学连接，另一端为过渡部接口511。

软连接导电件6的一端62与所述直流电流测量装置的负端42可拆卸地接合，另一端61与所述过渡部接口511可拆卸地接合。

本实用新型的铝电解槽阳极电流实时测量系统可解决电流测量装置与平坦光滑的母线表面和阳极导杆表面的接触连接问题，并可解决所需软连接导电件过长的问题，实现了铝电解槽阳极电流实时测量。

图1中，接口511与61、62与42、41与321都可以是相互匹配的阴阳插头。

基座导电件32与供电母线2接触的一端322可以是如图1所示具有增大的面积，从而实现更稳定的接触。同样，过渡部导电件也可以包括具有增大面积的与阳极导杆的结合端512。上述两个导电件串联在母线至阳极导杆的电路中，选材应具有良好的导电性。

基座3和过渡部5也可以是整体导电的，从而可以整体上充当相应的导电部。

图1中所示的直流电流测量装置固定部31是容纳部形式的，但也可以是其他形式。容纳部形式易于安装和拆卸，并且比较稳固。

导电过渡部5可以通过机械方式固定到阳极导杆2上，连接时应保证其导电部51与阳极导杆的充分接触。

软连接导电件6应当具有低电阻和高韧性，可以选用合适的电缆，其长度在满足阳极导杆工作(即通电)时的行程的情况下可以尽量短，以避免悬垂和纠缠。

直流电流测量装置可以为传感式测量器具备实时测量功能，其测量是利用了电磁互感、光电等原理。电流测量装置固定的安装在引出端上，不受阳极更换、母线抬升等电解工艺作业而发生位移，具有较好的防热、抗磁、抗形变能力，测量误差小。电流测量装置具备测量数据在线转换和传输能力，响应速度快、过载能力强，能够与电解槽控制系统及时通讯。

图2示出了本实用新型另一个实施方案。该系统除了图1中所示的部件1-6，还包括阳极导杆升降装置7和控制装置8。控制装置8从直流电流测量装置4获取阳极电流值，并用于控制阳极导杆升降装置7，从而实现阳极导杆2和阳极的升降。虚线表示的测量数据和控制数据的传输可以是有线方式，也可以是无线方式。控制装置8可以是电脑或PLC芯片。阳极导杆升降装置7可以具有驱动部和传动部。

图3A示出了本实用新型另一个实施方案。图中，示出了一根水平母线与两根阳极导杆，导电过渡部5同时也是过渡结构部。过渡结构部5通过升降装置连接件71连接至升降驱动装置(未示出)。利用夹具52，将过渡结构部5与阳极2固定在一起。过渡结构部5可以整体为导电的，充当过渡部导电件。

图3B示出了图3A的实施方案的另一视角视图。图中示出了位于电解槽中央结构件9两侧的两根水平母线和各一根阳极导杆。72为竖直导轨。可以看到，导电过渡部即过渡结构部5可以在升降装置连接件71的带动下沿竖直导轨72上下运动。在运动过程中，软连接导电件6保证对阳极的供电。直流电流测量装置4则在此过程中可以保持固定。整个串联电路保证良好的导电和电接触。此外，当大幅提升阳极导杆以更换阳极之前，软连接导电件6与导电过渡部即过渡结构部5可以脱开，以免使用过长的软连接导电件。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种铝电解槽阳极电流实时测量系统，其特征在于，所述系统包括：

供电母线；

相对于所述供电母线自由活动的阳极导杆；

机械固定且电学连接在所述供电母线上的直流电流测量装置基座，所述直流电流测量装置基座具有直流电流测量装置固定部和基座导电件，所述基座导电件一端与所述供电母线电学连接，另一端为基座接口；

固定在所述直流电流测量装置固定部中的直流电流测量装置，所述直流电流测量装置具有正端接口和负端接口，所述正端接口与所述基座接口接合；

机械固定且电学连接在所述阳极导杆上的导电过渡部，所述导电过渡部具有过渡部导电件，所述过渡部导电件一端与所述阳极导杆电学连接，另一端为过渡部接口；和

软连接导电件，所述软连接导电件一端与所述直流电流测量装置的负端可拆卸地接合，另一端与所述过渡部接口可拆卸地接合。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述可拆卸地接合通过相互匹配的阴阳插头实施。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括阳极导杆升降装置和控制所述阳极导杆升降装置的控制装置，所述控制装置由所述直流电流测量装置获取阳极电流值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括阳极导杆升降装置，所述阳极导杆升降装置包括固定在所述阳极导杆上的过渡结构部，所述过渡结构部通过升降装置连接件连接至升降驱动装置，所述过渡结构部是所述导电过渡部。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述过渡结构部配合的竖直导轨。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流电流测量装置为传感式。

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