CN214937866U - 一种便携式铝电解槽槽周温度监测装置 - Google Patents

Abstract

一种便携式铝电解槽槽周温度监测装置，包括显示屏、逻辑控制器、通讯模块、箱体电源接口、信号采集模块、快速接插头、箱体以及监测元件，在电解槽出现异常状态时，通过监测元件对槽底、槽周钢板、阴极钢棒等部位的温度实时连续监测，消除人工巡检失误，替代高频间隔式人工检测；通过收集监测元件数据及上位机综合分析，槽周温度监测装置可预判异常槽漏槽部位，发出报警并给出处理指导建议，可真正实现管理人员对电解槽的远程监控，实时掌握电解槽情况，发生紧急情况能及时对现场操作人员做出工作安排，使异常槽得到及时有效的处理，避免漏槽事故发生。

Description

一种便携式铝电解槽槽周温度监测装置

技术领域

本实用新型属于检测技术领域，具体涉及一种便携式铝电解槽槽周温度监测装置。

背景技术

现代铝电解生产工艺中，电解槽漏槽属于重大的事故，可能造成系列停电，爆炸，同时对于其他正常槽有极大干扰，生产异常影响可达数月之久。漏槽的电解槽需要离开生产序列进行堵漏甚至是重新筑炉，其损失上百万甚至上千万，是电解生产过程中须避免的重大事故。

当电解槽槽龄较长、工艺不稳定、原料质量异常时，电解槽温度升高，电解质、铝液在长时间对电解槽内衬材料进行侵蚀，高温液体逐步由内向外渗透到电解槽的外侧，特别在电解槽侧部、底部、阴极钢棒等薄弱部位极有可能发生漏槽。而通常在漏槽前，电解质或铝液逐渐接近电解槽底部、侧部钢板或阴极钢棒接缝部位时，该部位的温度会有明显的上升，甚至可目测到钢板发红的情况，但由于电解槽内部的情况无法观测，漏槽点无法预判，漏槽点温度升高极快，稍有不慎，可能在几分钟内便会发生漏槽，因此常规的电解厂需要工作人员长时间反复巡检，以保证及时发现温度的异常。

电解槽异常时，车间通常需要指派工作人员使用手持式红外测温枪在电解槽四周及槽底进行巡检，以400kA电解槽为例，全槽共24块阴极，每块阴极连接出来的钢棒为4根，需测量96个点，阴极钢棒上方的电解槽侧部，需测量48个点，电解槽底部摇篮架共24个间隔，每间隔需测量3处，共72个点，两侧端头侧壁温度大概共10个点。电解槽所需检测的点共96+48+72+10＝236个点。通常巡检工作会派遣两人，一人测温，一人记录，全槽测量所有监控点大概需要20分钟，一人则需要40分钟,并且工作人员需长时间反复监测，工作量很大，同时因为电解槽外部的结构复杂，可能有部分测温点较高且有遮挡，工作人员检测很困难，甚至出现无法人工检测的问题，再加上工作人员存在疲劳、责任心、交班过程等其他因素，无法真正做到实时监测，这种较为传统的监测方式即浪费人力，又不能得到好的监测效果，目前国内每年仍会发生因异常监测不到位而发生漏槽的情况。

检测电解槽外侧的温度，对于电解槽异常监控有较大作用，行业内也有各种测量的原理和设备，但较为复杂，难以实现，同时因为非异常状态点的电解槽温度较为平稳，变化缓慢，大量投入测温设备作为电解槽的固定设备，检测数据大多数情况下无参考价值，且投入成本必然过高，很难推广，目前行业内缺乏一种专门针对电解槽监测的投资小、效率高的便携式监控装置。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种便携式铝电解槽槽周温度监测装置。

本实用新型通过以下技术方案得以实现。

本实用新型提供的一种便携式铝电解槽槽周温度监测装置，包括显示屏、逻辑控制器、通讯模块、箱体电源接口、信号采集模块、快速接插头、箱体以及监测元件，其中，监测元件放置于箱体内，显示屏、逻辑控制器、通讯模块、箱体电源接口、信号采集模块、快速接插头均安装于箱体内；显示屏与逻辑控制器连接；通讯模块与逻辑控制器连接；信号采集模块与逻辑控制器以及快速接插头连接；箱体电源接口与箱体内各用电部件连接，并与外部电源相连进行供电，使用时，将监测元件安装于待监控铝电解槽上，将监测元件连接至快速接插头上，相关监控信号通过快速接插头传输至信号采集模块，经过逻辑控制器处理后的信号传输至显示屏进行显示，同时经过通讯模块发送至监控人员处。此外，箱体内同时定制多个储存空间，可同时存放电解槽监测元件、安装工具、电缆等，在电解槽发生异常时，可迅速放置于电解槽底部，打开后将各设备迅速就位展开测温工作。

进一步的，还包括上位机，所述上位机与通讯模块连接，用于接收通讯模块所发送的相关数据，并对数据进行处理和分析，形成监控和报警信息，同时经过通讯模块发送至工厂相关管理人员处。上位机内装有智能上位机软件，可24小时记录和储存温度数据，形成温度梯度曲线、历史曲线；智能判断各部位温度是否超限，温度上升速率是否超快；可发出声光报警，同时将紧急情况作为远程报警发送至相关人员，及时处理异常；上位机软件程序可与电解槽槽控机数据互通，通过检测到的电解槽部位异常智能调整槽控机下料、打壳、换极的工作时间，实现真正的智能控制。远程报警可以通过网络通讯方式将报警图文信息传递至管理人员通讯设备，可通过手机短信、微信等常用通讯方式，传递的报警图文信息包含：报警位置和实时温度、温升趋势、工艺处理建议等内容。

进一步的，所述监测元件为有线或无线磁吸式监测件、红外测温仪以及热成像摄像机中的任意一种。

进一步的，所述监测元件为有线或无线磁吸式监测件、红外测温仪以及热成像摄像机中的任意组合。

进一步的，所述有线磁吸式监测件，由磁吸底座、热元件、辅助把手以及电缆组成，所述热元件为热电阻或热电偶中的一种，安装在磁吸底座上，磁吸式监测件安装时，热元件与待测部位接触；辅助把手安装于磁吸底座后方，可进行方向调节便于工作人员安装，电缆与热元件相连，将信号传输至下一级设备。磁吸底座为方形或圆盘底座，可在底座中心带有物理缓冲，保证压接力度、面积及测温的准确性。磁吸底座可在外侧部分采用耐高温磁性材料、或电磁线圈，利用磁吸原理将测温原件吸附固定在电解槽钢铁外壳和阴极钢棒等钢铁部件上，若需要测温的部位没有钢铁磁性金属，也可用小型的顶压支撑结构件如微型千斤顶将测温原件紧贴固定在须测温部位。

进一步的，所述箱体材质为金属材质，箱体内侧设有隔热材质，箱体闭合处设有密封措施，在箱体关闭时，形成防磁、屏蔽、隔热、防尘环境，保证箱体内元器件正常工作。

进一步的，所述逻辑控制器为PLC、单片机以及电路板中的一种。配合信号采集模块、触摸或键盘操作的屏幕等，收集储存监测元件的信号，并将收集到信号做处理判断是否异常超限。

进一步的，所述显示器为触摸屏、按键式显示屏以及平板中的一种。除集成置于箱体内外，还可采用远程手持式显示设备，通过无线WIFI、蓝牙等技术与箱内逻辑控制器相连，方便工作人员快速设置电解槽槽周温度监测装置的相关参数。

进一步的，所述通讯模块为以太网连接模块、工控网连接模块、无线通讯模块、以及移动网络通讯模块中的一种。

进一步的，还包括轮子、箱体把手以及可伸缩拉手安装于箱体的外侧。

本实用新型的有益效果在于：通过本实用新型的实施，提供了一种便携式的监控设备，为电解槽出现异常状态时的状态监控提供了数据采集的硬件支持，当电解槽出现异常状态时，本实用新型可通过监测元件对槽底、槽周钢板、阴极钢棒等部位的温度实时连续检测获取数据，替代现有的高频间隔式人工检测模式，为上位机收集监测元件数据至上位机进行分析进而预判异常槽漏槽部位、发出报警并给出处理指导建议并真正实现管理人员对电解槽的远程监控提供获取基础数据的硬件环境，也为实时掌握电解槽的异常槽情况，发生紧急情况能及时对现场操作人员做出工作安排，使异常槽得到及时有效的处理，避免漏槽事故发生的判断提供了良好的硬件监控支持，此外，本实用新型使用便携式箱体进行装载，极大的提高了设备装置的可移动性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型承装了监测元件时的结构示意图；

图3是本实用新型中组装磁吸式监测件的结构示意图；

图4是本实用新型中热元件整体镶嵌于磁吸底座内的磁吸式监测件的结构示意图；

图5是本实用新型在使用时，磁吸式监测件与热成像摄像机在监测电解槽时的安装结构正视图；

图6是本实用新型在使用时，磁吸式监测件在监测电解槽时的安装结构底部视图；

图7是本实用新型在使用时，磁吸式监测件与热成像摄像机在监测电解槽时的安装结构立体视图；

图8是本实用新型进行监控时的工作原理示意图；

图中：1-显示屏，11-磁吸式监测件，13-红外测温仪，14-热成像摄像机，2-逻辑控制器，3-通讯模块，4-箱体电源接口，5-信号采集模块，6-快速接插头，7-接地端子，8-箱体，9-轮子，10-箱体把手，110-可伸缩拉手，101-监测元件，102-上位机。

具体实施方式

下面对本申请的具体实施方式用实施举例的方式作进一步详细的说明，但本申请并不局限于这些实施例，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本实用新型权利要求所保护的范围。

如图1所示，本装置由显示屏1、逻辑控制器2、通讯模块3、箱体电源接口4、信号采集模块5、快速接插头6、接地端子7、箱体8、轮子9、箱体把手10、可伸缩拉手110组成。

显示屏1可以是触摸屏镶嵌在箱体8箱盖内部，打开时既能查看数据，同时能设定相应的报警值。逻辑控制器2与通讯模块集成3，并镶嵌在箱体内部，通过箱体电源接口4连接的电缆供电，现场来的监测元件电缆通过快速接头6连接后进入箱体内部的信号采集模块5，信号进行转换后连接至逻辑控制中完成数据采集。处理完成后的数据通过通讯模块3将传输至控制室的上位机进行数据记录和分析判断。轮子9、箱体把手10、可伸缩拉手110可以实现箱体的便携性，便于快速转运到现场。

如图2所示，箱体8内可以存放的物品有有线或无线磁吸式监测件11、红外测温仪13、热成像摄像机14，还可放置把手、电缆以及专用工具可放置于磁吸式监测件11下部等，可以根据需求选择定制箱体内结构，并存放相关的物品和工具。

如图3所示，磁吸式监测件11由磁吸底座111、热元件112、辅助把手113、电缆组成114。热元件112可以是热电阻、热电偶等，安装在磁吸底座111上，底部可带有缓冲装置，弹簧或弹片形式，使组装好的磁吸式监测件11吸附在测温部位时，热元件112能够紧密的与测温部位相连，辅助把手113是安装在磁吸底座111后方，可进行方向调节便于工作人员安装，也可做成简易插接形式安装完成后取下，电缆114与热元件112相连，通常采用耐高温电缆，将信号传输下一级设备。电缆114可以使用独立电缆传输，也可以采用串联方式，减少电缆使用。

如图4所示，也可直接将热元件112整体镶嵌于磁吸底座111内，也可保证测温的可靠性。

如图5-7所示，为本装置的使用磁吸式监测件11与热成像摄像机14在铝电解槽安装时的安装位置示意图，当有异常槽发生时，工作人员携带电解槽槽周温度监测装置，迅速赶到现场，放置在地面上后，展开箱体8，拿出里面的相关物品，迅速组装监测元件101(图中为有线磁吸式监测件11与热成像摄像机14)，围绕电解槽的异常部位，展开布设，并连接好测温电缆，通过使用快速接头6将电缆和本装置相连，同时连接电源电缆，打开电源，待元器件正常工作后，实现检测电解槽状态，在检测点异常超限时，可发出声光报警，通知工作人员尽快处理。图5-7中，工作人员发现异常槽，局部有过热情况时，针对异常点及重点监测点，将槽周温度监测设备中的监测元件布设在电解槽侧壁、阴极钢棒、底部，根据经验通常在异常槽异常及重点部位配备20-30个点，对于确有多处异常的危重槽，可使用两台以上的本装置设备，共同检测，实现投资小，高实用性、高效率的特点。

图8为监控的工作流程图，其中现场的监测元件101收集信号后，通过通讯模块3接将数据信息传输至上位机102，上位机通常可放置于员工值班室，24小时记录和储存温度数据，并形成温度梯度曲线、历史曲线、同时实施监控并智能判断各部位温度是否超限，温度上升速率是否超快、或有其他异常；若发生异常可发出声光报警，同时生成异常报警记录、异常处理建议等信息；相关信息可通过手机短信、微信等常用通讯方式，将报警位置和实时温度、温升趋势、异常信息、工艺处理建议等内容传输给相关人员，以保证现场及时处理异常，不再扩大危险；上位机将相关信息上传至数据中心后，还可与电解槽槽控机数据互通，通过检测到的电解槽部位异常智能调整槽控机下料、打壳、换极的工作时间，实现真正的智能控制。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种便携式铝电解槽槽周温度监测装置，其特征在于：包括显示屏(1)、逻辑控制器(2)、通讯模块(3)、箱体电源接口(4)、信号采集模块(5)、快速接插头(6)、箱体(8)以及监测元件(101)，其中，监测元件(101)放置于箱体内，使用时取出安置于现场，显示屏(1)、逻辑控制器(2)、通讯模块(3)、箱体电源接口(4)、信号采集模块(5)、快速接插头(6)均安装于箱体内；

其中，显示屏(1)与逻辑控制器(2)连接；通讯模块(3)与逻辑控制器(2)连接；信号采集模块(5)与逻辑控制器(2)以及快速接插头(6)连接；箱体电源接口(4)与箱体(8)内各用电部件连接，并与外部电源相连进行供电。

2.如权利要求1所述的便携式铝电解槽槽周温度监测装置，其特征在于：还包括上位机(102)，所述上位机(102)与通讯模块连接(3)连接，用于接收和处理通讯模块(3)接收的相关数据。

3.如权利要求1所述的便携式铝电解槽槽周温度监测装置，其特征在于：所述监测元件(101)为磁吸式监测件(11)、红外测温仪(13)以及热成像摄像机(14)中的任意一种。

4.如权利要求1所述的便携式铝电解槽槽周温度监测装置，其特征在于：所述监测元件(101)为磁吸式监测件(11)、红外测温仪(13)以及热成像摄像机(14)中的任意组合。

5.如权利要求3或4任一项所述的便携式铝电解槽槽周温度监测装置，其特征在于：所述磁吸式监测件(11)，由磁吸底座(111)、热元件(112)、辅助把手(113)以及电缆(114)组成，所述热元件(112)为热电阻或热电偶中的一种，安装在磁吸底座(111)上，磁吸式监测件(11)安装时，热元件(112)与待测部位接触；辅助把手(113)安装于磁吸底座(111)后方，可进行方向调节便于工作人员安装，电缆(114)与热元件(112)相连，将信号传输至下一级设备。

6.如权利要求1所述的便携式铝电解槽槽周温度监测装置，其特征在于：所述逻辑控制器(2)为PLC、单片机以及电路板中的一种。

7.如权利要求1所述的便携式铝电解槽槽周温度监测装置，其特征在于：所述显示屏(1)为触摸屏、按键式显示屏以及平板中的一种。

8.如权利要求1所述的便携式铝电解槽槽周温度监测装置，其特征在于：所述通讯模块(3)为以太网连接模块、工控网连接模块、无线通讯模块以及移动网络通讯模块中的一种。

9.如权利要求1所述的便携式铝电解槽槽周温度监测装置，其特征在于：还包括轮子(9)、箱体把手(10)以及可伸缩拉手(110)安装于箱体(8)的外侧。

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