RU2299932C1 - Способ контроля производительности электролизных ванн - Google Patents
Способ контроля производительности электролизных ванн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299932C1 RU2299932C1 RU2005136317/02A RU2005136317A RU2299932C1 RU 2299932 C1 RU2299932 C1 RU 2299932C1 RU 2005136317/02 A RU2005136317/02 A RU 2005136317/02A RU 2005136317 A RU2005136317 A RU 2005136317A RU 2299932 C1 RU2299932 C1 RU 2299932C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- electrolysis
- aluminum
- levels
- electrolysis bath
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в цехах электролиза алюминия для определения производительности электролизных ванн. Технический результат - повышение точности определения производительности электролизных ванн. В электролизной ванне размещают керамические или угольные трубы таким образом, что в одной получают чистую поверхность расплава металла, а во второй - поверхность электролита. С помощью ультразвуковых датчиков измеряют уровни этих поверхностей и по результатам замеров находят действительные значения уровней металла и электролита, а по усредненным значениям вычисляют прирост металла и текущее значение производительности электролизной ванны. Выгодно применять данный способ контроля прироста расплава металла и производительности на мощных электролизных ваннах на силу тока более 200 кА, а также для отработки и оптимизации технологического процесса на любом типе электролизных ванн. 4 ил.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в цехах электролиза алюминия для определения производительности электролизных ванн.
Наиболее близким к изобретению является способ контроля параметров алюминиевого электролизера, изложенный в SU №1675392 А1, 30.03.1989, согласно которому определяют производительность электролизера, для чего осуществляют измерение уровня электролита и уровня расплава алюминия с помощью ультразвуковых датчиков и вычисляют по результатам измерения объема алюминия.
Недостатком прототипа является высокая погрешность из-за размытости границ раздела, наличия на пути распространения ультразвука корки электролита и глинозема.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности определения производительности электролизных ванн.
Поставленная задача решается тем, что в способе контроля производительности электролизных ванн, включающем измерение уровня электролита и уровня расплава алюминия с помощью ультразвуковых датчиков и вычисление по результатам измерения объема алюминия и производительности электролизной ванны, согласно изобретению в электролизной ванне размещают трубы таким образом, что в одной получают чистую поверхность расплава алюминия, а во второй - поверхность электролита, измеряют уровни этих поверхностей и по результатам замеров из системы уравнений
где 
, 
- измеренные значения уровней расплава алюминия и электролита соответственно,
hAL, hе - действительные значения уровней расплава алюминия и электролита соответственно,
k=0,917 - коэффициент, эквивалентный разности удельного веса расплава алюминия и электролита,
определяют действительные значения уровней электролита he и расплава алюминия hAL, затем по их усредненным значениям вычисляют прирост расплава алюминия и текущее значение производительности электролизной ванны.
Существенным отличием данного технического решения является то, что в электролизной ванне размещают трубы из стойкого к агрессивной среде материала, например угольные или керамические, таким образом, что в одной получают чистую поверхность расплава алюминия, а во второй - поверхность электролита. Такое решение позволяет непосредственно измерять уровень расплава алюминия и электролита акустическим методом с высокой точностью. Это повышает точность определения производительности электролизных ванн.
Вторым существенным отличием является измерение с помощью ультразвуковых датчиков уровней поверхности расплава алюминия и электролита и вычисление действительных значений уровней расплава алюминия hAL и электролита he, затем по их усредненным значениям, для вычисления которых используют текущие синхронные замеры уровней расплава алюминия и электролита, при которых 
и 
вычисляют прирост расплава алюминия и текущее значение производительности электролизной ванны.
Для определения выхода по току за 24 часа работы электролизера с погрешностью 1,0% ошибка измерения высоты слоя алюминия на катоде не должна превышать 0,2 мм. Расчеты показывают, что при оптимальном выборе параметров ультразвукового акустического сигнала и статистических методов обработки результатов многократных измерений погрешность определения уровня расплава алюминия составит 0,01 мм, что позволяет с погрешностью 1,5% определить производительность электролизной ванны за час.
На фиг.1 представлена электролизная ванна в разрезе, на фиг.2 представлено устройство для разделения расплава алюминия от электролита, на фиг.3а представлено размещение устройства, поясняющее процесс заполнения расплавом алюминия и измерения уровня расплава алюминия, на фиг.3б представлено размещение устройства, поясняющее процесс заполнения электролитом и измерения уровня электролита, на фиг.4 - структурная электрическая схема устройства ультразвукового контроля производительности электролизной ванны.
Электролизная ванна 1, в которой размещены два устройства 2 для разделения расплава алюминия от электролита таким образом, что вертикальная труба 3, выполненная из стойкого к агрессивной среде материала, одного из устройств 2 заполнена расплавом алюминия 4, уровень которого чуть ниже уровня электролита 5, а труба 3 второго устройства 2 заполнена расплавом электролита 5. Под углом 90° к вертикальной трубе 3 прикреплена металлическая труба 6 с вентиляционными отверстиями, на свободном конце которой расположен приемопередающий ультразвуковой датчик 7. Вентиляционные отверстия перекрываются сверху защитной крышкой 8. В месте сочленения вертикальной трубы 3 и горизонтальной трубы 6, устанавливается металлическое зеркало 9 под углом в 45° к осям труб, для отражения ультразвука под углом 90°.
Приемопередающий ультразвуковой датчик 7 соединен с выходом ультразвукового генератора 10 и со входом усилителя 11 входного сигнала-отклика. Вход ультразвукового генератора 10 соединен с первым выходом задающего генератора 12. Выходы ультразвукового генератора 10 и усилителя 11 входного сигнала-отклика соединены с соответствующими входами формирователя 13 фронтов импульсов, а его выход соединен с одним из входов преобразователя 14 временного интервала в количество импульсов, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора 12. Выход преобразователя 14 соединен с входом счетчика 15 количества импульсов. Выход счетчика 15 соединен с входом ЭВМ 16.
Поясним работу устройства для реализации способа контроля производительности электролизных ванн.
Для измерения приращения уровня расплава алюминия и уровня электролита и последующего вычисления производительности электролизной ванны в расплав алюминия и электролита с торца электролизной ванны устанавливают устройство 2 для разделения поверхности расплава алюминия от электролита (фиг.1-3). При установке в электролизную ванну 1 нижнее отверстие вертикальной трубы 3, выполненной из стойкого к агрессивной среде и высокой температуре материала (керамика или графит), закрывают пластиной алюминия, которая при контакте с расплавом алюминия, нагретым выше 900°С, расплавится. Труба заполняется расплавом алюминия 4, уровень которого чуть ниже уровня электролита 5 (фиг.3а). При установке в электролизную ванну 1 второго устройства его вертикальная труба 3 располагается выше уровня расплава алюминия и заполняется электролитом 5 (фиг.3б).
Задающий генератор 12 подает сигнал на вход ультразвукового генератора 10 (фиг.4), который подает электрические импульсы ультразвуковой частоты на ультразвуковой датчик 7. Приемопередающий ультразвуковой датчик 7 преобразует последовательность электрических импульсов в последовательность ультразвуковых акустических импульсов, которые проходят путь «приемопередающий ультразвуковой акустический датчик 7 - металлическое зеркало 9 - расплав алюминия в трубе 3» и, отражаясь, поступают обратно на вход приемопередающего ультразвукового датчика 7, на выходе которого получают электрические сигналы низкой амплитуды. Эти сигналы усиливаются усилителем 11 входного сигнала-отклика и поступают на первый вход формирователя 13 фронтов импульсов. На второй вход формирователя 13 фронтов импульсов поступают импульсы со второго выхода ультразвукового генератора 10. С выхода формирователя 13 фронтов импульсов продифференцированные сигналы фронтов зондирующего импульса и отклика поступают на вход преобразователя 14 временного интервала в количество импульсов, с выхода которого последовательность импульсов поступает на счетчик 15 количества импульсов. Подсчитанное количество импульсов после каждого цикла измерения передается на вход ЭВМ 16. Таким образом получили измеренное значение уровня расплава алюминия. Аналогичную процедуру выполняют для получения измеренного значения уровня электролита.
Количество импульсов равно удвоенному времени распространения ультразвукового сигнала от приемопередающего датчика до поверхностей расплава алюминия и электролита и пропорционально их уровню. Соответствие количества импульсов уровню расплава определяется расчетами и уточняется в процессе выливки алюминия и перемещений анода. Далее ЭВМ, решая систему уравнений
где 
, 
- измеренные значения уровней расплава алюминия и электролита соответственно,
hAL, he - действительные значения уровней расплава алюминия и электролита соответственно,
k=0,917 - коэффициент, эквивалентный разности удельного веса расплава алюминия и электролита,
определяют действительные значения уровней электролита he и расплава алюминия hAL, затем по их усредненным значениям, для вычисления которых используют текущие синхронные замеры уровней расплава алюминия и электролита, при которых 
и 
и далее вычисляют прирост расплава алюминия и текущее значение производительности электролизной ванны.
Следует отметить, что изменения уровня электролита, магнитогидродинамические (МГД) волнения на поверхности алюминия, изменения медленных или стационарных перекосов алюминия не вызывают погрешность контроля уровня расплава алюминия, т.к. в этих случаях приращения уровня расплава алюминия и электролита происходят синхронно.
Для исключения погрешности, вызванной изменениями настыли, усредняют только те сигналы, которые фиксируют приращение уровня расплава алюминия и стабильный либо снижающийся уровень электролита.
Таким образом, при использовании устройства для разделения расплава алюминия от электролита и применении статистических методов обработки измерений решается поставленная задача повышения точности определения производительности электролизной ванны.
Экономически выгодно применять данный способ контроля прироста расплава алюминия и производительности на мощных электролизных ваннах на силу тока более 200 кА, а также для отработки и оптимизации технологического процесса на любом типе электролизных ванн.
Claims (1)
- Способ контроля производительности электролизных ванн, включающий измерение уровня электролита и уровня расплава алюминия с помощью ультразвуковых датчиков и вычисление по результатам измерения объема алюминия и производительности электролизной ванны, отличающийся тем, что в электролизной ванне размещают трубы таким образом, что в одной получают чистую поверхность расплава алюминия, а во второй - поверхность электролита, измеряют уровни этих поверхностей и по результатам замеров из системы уравнений
где,
- измеренные значения уровней расплава алюминия и электролита в трубах;
k=0,917 - коэффициент, эквивалентный разности удельного веса расплава алюминия и электролита,определяют действительные значения уровней электролита he и расплава алюминия hAL в ванне, затем по их усредненным значениям, для вычисления которых используют текущие синхронные замеры уровней расплава алюминия и электролита, вычисляют прирост объема алюминия и текущее значение производительности электролизной ванны.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136317/02A RU2299932C1 (ru) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Способ контроля производительности электролизных ванн |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005136317/02A RU2299932C1 (ru) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Способ контроля производительности электролизных ванн |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2299932C1 true RU2299932C1 (ru) | 2007-05-27 |
Family
ID=38310697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005136317/02A RU2299932C1 (ru) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Способ контроля производительности электролизных ванн |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2299932C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467095C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") | Способ определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве |
| RU2471019C1 (ru) * | 2011-04-25 | 2012-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ контроля технологических параметров электролита алюминиевого электролизера |
| RU2484183C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-06-10 | Александр Иванович Громыко | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
| CN103628094A (zh) * | 2013-11-07 | 2014-03-12 | 中国铝业股份有限公司 | 一种在线测量电解槽电流效率的方法及其实现装置 |
-
2005
- 2005-11-22 RU RU2005136317/02A patent/RU2299932C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2471019C1 (ru) * | 2011-04-25 | 2012-12-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" | Способ контроля технологических параметров электролита алюминиевого электролизера |
| RU2467095C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "ИрГТУ") | Способ определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве |
| RU2484183C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-06-10 | Александр Иванович Громыко | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
| CN103628094A (zh) * | 2013-11-07 | 2014-03-12 | 中国铝业股份有限公司 | 一种在线测量电解槽电流效率的方法及其实现装置 |
| CN103628094B (zh) * | 2013-11-07 | 2016-05-18 | 中国铝业股份有限公司 | 一种在线测量电解槽电流效率的方法及其实现装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2299932C1 (ru) | Способ контроля производительности электролизных ванн | |
| CN102636303B (zh) | 一种基于表面超声波测定薄镀层残余应力的方法 | |
| CN105628610A (zh) | 基于界面断裂韧性评价涂层结合强度的集成设备及检测方法 | |
| JPS6270591A (ja) | 電鋳、電鍍工程用めつき誘起応力制御装置および方法 | |
| JP4865781B2 (ja) | 超音波測定方法及び装置 | |
| NO20053506D0 (no) | Fremgangsmate for overvaking av veggtykkelse | |
| CN109764950B (zh) | 一种基于加速度计的同振式矢量水听器绝对校准方法 | |
| JP7553904B2 (ja) | 状態評価装置 | |
| CN107844680B (zh) | 一种基于图像灰度叠加的水电机组综合振动区获取方法 | |
| JP2017003574A (ja) | 腐食管理システムおよび腐食管理方法 | |
| CN209745322U (zh) | 流体多参数测量仪 | |
| JP5420378B2 (ja) | 河川流量測定方法及び河川流量測定装置 | |
| KR20110105963A (ko) | 케이블의 결함위치 추정 장치 및 그 방법 | |
| CN110297012B (zh) | 一种可燃粉尘云团扩散动态爆燃温度的检测系统及其方法 | |
| CN209197722U (zh) | 基床振动夯平高程测控系统 | |
| JPH0356848A (ja) | 表面亀裂測定方法および装置 | |
| CN115876877A (zh) | 一种基于超声在线监测的材料氢损伤状态判定方法 | |
| CN215599173U (zh) | 一种非恒温环境下混凝土自收缩试验装置 | |
| CN116242513A (zh) | 一种钢箱梁焊缝的在役无损检测方法、系统及电子设备 | |
| US6497151B1 (en) | Non-destructive testing method and apparatus to determine microstructure of ferrous metal objects | |
| WO2016199872A1 (ja) | 腐食管理システムおよび腐食管理方法 | |
| KR20060039593A (ko) | 가공 송전선의 이도 감시장치 | |
| Viumdal et al. | Beyond the dip stick: Level measurements in aluminum electrolysis | |
| JP2006003288A (ja) | コンクリート中の超音波伝播速度の自動演算法及び演算装置 | |
| Nguyen et al. | Transmural myocardial strain distribution measured at high spatial and temporal resolution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101123 |