CN216972706U - 一种铝电解阳极极距测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型保护一种铝电解阳极极距测量装置，包括：电解槽，电解槽内设置有铝液层、电解液层，铝液层设置在电解槽底部，电解液层设置在铝液层上部；阳极碳块，布置在电解液层上部；阴极，布置在电解液槽底壁上；采集系统，由采集部件和多个传感器构成，多个传感器的一端分别设置在电解槽内的不同位置，多个传感器的另一端分别与采集部件连接；控制系统，采集部件与控制系统连接。本实用新型可对电解槽多个位置电压进行实时监测，有利于对其运行状况进行综合分析并加以控制，同时通过采集系统和控制系统的配合，采集电压并计算转化为极距，降低了人工操作和观察带来的误差，装置简单、时效性强、操作便捷，容易在铝电解厂现场进行推广。

Description

一种铝电解阳极极距测量装置

技术领域

本实用新型涉及铝电解技术领域，具体涉及一种铝电解阳极极距测量装置。

背景技术

铝电解是高能耗工业，节约电能是铝电解槽工业技术进步的标志之一，工作电流稳定时，槽电压控制着电解槽电能消耗，降低槽电压是节约电能的重要手段，槽电压由电解质压降、反电动势、阳极电压降、阴极电压降和外线路的电压降五部分组成。其中电解质压降主要由电解槽极距引起，1cm的极距大约需要300mV的电压，电解槽极距是阳极低掌与阴极铝液表面之间的距离。因此测量碳阳极高度对于电解槽的节电尤为重要。

在影响铝电解槽稳定的所有因素中，极距对铝电解槽电压的影响最大，极距的微小改变将导致铝电解槽电压发生明显变化，因此减小极距将是降低铝电解槽电压，从而达到节能的主要方法，但过分降低极距将导致阳极效应的发生，造成铝电解槽的不稳定，降低电流效率，因此实现极距的测量对合理调整极距有重要意义。

现有技术中，钎插法测量极距的方法最为常见，该方法是人工将铁制的钎子从出铝口插入铝电解槽中，拔出后根据电解质和铝在铁棒上形成两种表观不同的凝固层判定极距的大小。但此方法忽略了人为观察误差和铝液界面波动所带来的误差，同时不能实时反应整个铝电解槽极距的变化情况。

专利CN205079702U公开了一种测量铝电解槽极距的新型装置，其内容包括几根长短不一的钢筋直杆，通过组装焊接成不等长，横、竖折竖型结构，粗细钢筋的搭配延长了使用寿命，减轻了测量工具的自身重量，提高了工作效率。但其测量本质仍是钎插法，并不能改善测量误差以及实现整体分布式测量。

专利CN204714917U公开了一种铝电解槽铝液界面波动和极距在线监测装置，它是利用一种载波装置，产生不同的载波信号，通过计算输出电压与输入电压的幅值比计算出极距。该装置可在线获取电解槽各区域的实时极距，但其操作较为复杂，使用的设备在铝电解厂现场难以推广。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的上述问题，从而提供一种铝电解阳极极距测量装置。

本实用新型提供了一种铝电解阳极极距测量装置，包括：

电解槽，电解槽内设置有铝液层1、电解液层2，铝液层1设置在电解槽底部，电解液层2设置在铝液层1上部；

阳极碳块3，布置在电解液层2上部；

阴极4，布置在电解液槽底壁上；

采集系统，由采集部件7和多个传感器9构成，多个传感器9的一端分别设置在电解槽内的不同位置，多个传感器9的另一端分别与采集部件7连接；

控制系统8，采集部件与控制系统连接。

进一步的，阳极碳块3上部设置有阳极钢棒6，阳极钢棒6上设置有传感器E，传感器E的另一端与采集部件7连接。

进一步的，电解槽内的多个传感器包括传感器A、传感器B、传感器C、传感器D，传感器A布置在电解液层中，且与阳极炭块的初始底面位于同一高度，传感器B布置在电解液层中，且位于传感器A的下方，传感器C布置在铝液层中，传感器D布置在阴极上。

进一步的，电解液层和铝液层之间形成铝液界面5。

进一步的，控制系统8为上位机，用于整个装置的控制，控制系统设置有显示界面，用于实时显示多个传感器的采集电压值、高度值，以及最终的测量极距值。

进一步的，控制系统8还包括提醒部件，用于在阳极炭块消耗到一定程度时进行提醒。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型可对电解槽多个位置电压进行实时监测，有利于对其运行状况进行综合分析并加以控制，同时通过采集系统和控制系统的配合，采集电压并计算转化为极距，降低了人工操作和观察带来的误差，本实用新型的装置简单、时效性强、操作便捷，使用的设备容易在铝电解厂现场进行推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种铝电解阳极极距测量装置的结构示意图；

附图标记说明：

1、铝液层，2、电解液层，3、阳极炭块，4、阴极，5、铝液界面，6、阳极钢棒，7、采集部件，8、控制系统，9、传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实用新型提供了本实用新型提供了一种铝电解阳极极距测量装置，包括：

电解槽，电解槽内设置有铝液层1、电解液层2，铝液层1设置在电解槽底部，电解液层2设置在铝液层1上部；

阳极碳块3，布置在电解液层2上部；

阴极4，布置在电解液槽底壁上；

采集系统，由采集部件7和多个传感器9构成，多个传感器9的一端分别设置在电解槽内的不同位置，多个传感器9的另一端分别与采集部件7连接；采集部件和多个传感器配合可以实时采集电解槽内多个位置的高度和电压，并将相关采集信息上传到控制系统进行处理。

控制系统8，采集部件与控制系统连接。

进一步的，阳极碳块3上部设置有阳极钢棒6，阳极钢棒6上设置有传感器E，传感器E的另一端与采集部件7连接。传感器E同样也能测量传感器的相应高度和电压值。

进一步的，电解槽内的多个传感器包括传感器A、传感器B、传感器C、传感器D，传感器A布置在电解液层中，且与阳极炭块的初始底面位于同一高度，传感器B布置在电解液层中，且位于传感器A的下方，传感器C布置在铝液层中，传感器D布置在阴极上。

进一步的，电解液层和铝液层之间形成铝液界面5。

进一步的，控制系统8为上位机，用于整个装置的控制，控制系统设置有显示界面，用于实时显示多个传感器的采集电压值，以及最终的测量极距值。

进一步的，控制系统8还包括提醒部件，用于在阳极炭块消耗到一定程度时进行提醒。

在具体实践中，通过传感器实时测试电解槽内多个不同高度且分布在电解槽不同工质层的电压，通过采集系统记录结果，并通过控制系统进行电压、极距转换以及记录和打印。

首先，计算铝液层高度x1。将传感器D安装在电解槽阴极，测量得到与阳极炭块之间的电压记为Ed，传感器C安装在铝液层，测量得到与阳极炭块之间的电压记为Ec，传感器C与阴极之间的高度记为hc，传感器B安装在电解液层，测量得到与阳极炭块之间的电压记为Eb，传感器B与阴极之间的高度记为hb，传感器A安装在电解液层，测量得到与阳极炭块之间的电压记为Ea，传感器A与阴极之间的高度记为ha。

那么控制系统在获取到上述采集得到的测量数值后，通过内置的数据处理程序进行以下计算：

计算铝液层的单位长度压降：C’＝(Ed–Ec)/hc，

计算电解液层的单位长度压降：B’＝(Eb-Ea)/(ha–hb)，

由于Ec–Eb＝(x1–hc)C’+(hb–x1)B’，

则x1＝(Ec–Eb–C’hc–B’hb)/(C’–B’)。

其次，阳极碳块在电解过程中参与反应，会逐步消耗，因此还需要计算阳极碳块与阴极之间的实时距离x2。将传感器E安装在阳极钢棒上，测量得到传感器E与阴极之间的高度记为he，且初始阳极炭块与阴极之间的高度已知为x2’。

那么控制系统在获取到上述采集得到的测量数值后，通过内置的数据处理程序计算得到阳极炭块的单位压降E’：

由于Ed＝Ea+E’(he–x2’)，

则E’＝(Ed–Ea)/(he–x2’)；

随着阳极炭块的电解消耗，x2逐渐变化，那么则有：

Ed＝C’x1+B’(x2–x1)+E’(he–x2)，

得出x2＝(Ed–C’x1+B’x1–E’he)/(B’–E’)，

最终得到实时极距为x2-x1。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种铝电解阳极极距测量装置，其特征在于，包括：

电解槽，电解槽内设置有铝液层(1)、电解液层(2)，铝液层设置在电解槽底部，电解液层设置在铝液层上部；

阳极碳块(3)，布置在电解液层上部；

阴极(4)，布置在电解液槽底壁上；

采集系统，由采集部件(7)和多个传感器(9)构成，多个传感器的一端分别设置在电解槽内的不同位置，多个传感器的另一端分别与采集部件连接；

控制系统(8)，采集部件与控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解阳极极距测量装置，其特征在于，阳极碳块上部设置有阳极钢棒(6)，阳极钢棒上设置有传感器E，传感器E的另一端与采集部件连接。

3.根据权利要求2所述的一种铝电解阳极极距测量装置，其特征在于，电解槽内的多个传感器包括传感器A、传感器B、传感器C、传感器D，传感器A布置在电解液层中，且与阳极炭块的初始底面位于同一高度，传感器B布置在电解液层中，且位于传感器A的下方，传感器C布置在铝液层中，传感器D布置在阴极上。

4.根据权利要求3所述的一种铝电解阳极极距测量装置，其特征在于，电解液层和铝液层之间形成铝液界面(5)。

5.根据权利要求4所述的一种铝电解阳极极距测量装置，其特征在于，控制系统为上位机。

6.根据权利要求1所述的一种铝电解阳极极距测量装置，其特征在于，控制系统设置有显示界面。

7.根据权利要求1所述的一种铝电解阳极极距测量装置，其特征在于，控制系统还包括提醒部件。

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