RU2378417C2

RU2378417C2 - Method of replacing anode and correcting it position in aluminium production electrolysis and machine to this effect

Info

Publication number: RU2378417C2
Application number: RU2007117506/02A
Authority: RU
Inventors: АКЕР Ален ВАН (FR); Акер Ален Ван
Original assignee: Э.С.Л.
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2010-01-10
Also published as: WO2006040475A2; CA2583471A1; AR054694A1; CA2583471C; FR2876713A1; WO2006040475A3; FR2876713B1; EP1838901A2; CN101040063A; RU2007117506A; US20080251392A1

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to anode replacement technique and can be used in aluminium production by electrolysis. Proposed method comprises using, at least, one anode manipulator incorporating positioning and gripping tools. Note here that in replacing certain used anode by new one, first, position of new anode is determined during preset sequence of measuring the position of fixed point P_O located on, at least, one manipulation tool, with respect to a certain set of check point P located on certain objects separated from aforesaid manipulation tool by anode. Invention covers also servicing machine that serves to replace anode in electrolyser.

EFFECT: reduced number of steps in determining position of anode to be replaces.

29 cl, 8 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Изобретение касается производства алюминия электролизом в расплаве согласно способу Холла-Эру. Более конкретно, оно касается замены анодов и обслуживающих агрегатов, предназначенных для осуществления замены анодов на промышленных предприятиях по производству алюминия.The invention relates to the production of aluminum by melt electrolysis according to the Hall-Hero method. More specifically, it relates to the replacement of anodes and service units for replacing anodes in industrial aluminum plants.

Уровень техникиState of the art

В промышленности алюминий производят электролизом в расплаве в электролизерах в соответствии со способом, известным как способ Холла-Эру. Во французской заявке на патент FR 2806742 (соответствующей американскому патенту US 6409894) описаны технологические установки электролизного завода, предназначенного для производства алюминия.In industry, aluminum is produced by melt electrolysis in electrolyzers in accordance with a method known as the Hall-Heroux method. In French patent application FR 2806742 (corresponding to US patent US 6409894) describes the technological installation of an electrolysis plant designed for the production of aluminum.

В соответствии с наиболее распространенной технологией электролизеры содержат множество так называемых "предварительно обожженных анодов" из углеродного материала, которые расходуются во время реакций электролитического восстановления алюминия. Постепенное расходование этих анодов требует вмешательств в работу электролизеров, среди которых фигурирует, в частности, операция замены израсходованных анодов на новые аноды.In accordance with the most common technology, electrolyzers contain many so-called “prebaked anodes” of carbon material that are consumed during the electrolytic reduction of aluminum. The gradual expenditure of these anodes requires interventions in the operation of electrolyzers, among which, in particular, is the operation of replacing spent anodes with new anodes.

Для того чтобы ограничить нарушения работы электролизера во время замены анода, предпочтительным является размещение нового анода таким образом, чтобы его нижняя поверхность оказалась на том же самом уровне, что и нижние поверхности других анодов в этом электролизере.In order to limit disruptions in the operation of the electrolyzer during the replacement of the anode, it is preferable to place a new anode so that its lower surface is at the same level as the lower surfaces of other anodes in this cell.

Правильная установка новых анодов обычно осуществляется при помощи операций, выполняемых главным образом вручную. В типичном случае штанга израсходованного анода помечается наносимым при помощи мела штрихом в месте, соответствующем определенной реперной точке на анодной раме. После этого израсходованный анод извлекается из электролизера и переносится на контрольную поверхность, которая обычно представляет собой металлическую плиту. Здесь уровень нанесенного мелом на штангу штриха отмечается, израсходованный анод удаляется, и на этой контрольной поверхности размещается новый анод. На штангу нового анода мелом наносится штрих, соответствующий отмеченному уровню. После этого новый анод устанавливается на анодную раму таким образом, чтобы этот нанесенный мелом штрих оказался на уровне определенной реперной точки на анодной раме. Осуществление этих операций требует вмешательства оператора в зоне действия инструментов манипулирования анодами и подвергает этого оператора опасностям, присущим таким операциям, например опасности срыва груза и выбросов жидкого металла.Correct installation of new anodes is usually accomplished through operations performed mainly by hand. In a typical case, the rod of the consumed anode is marked with a chalk stroke in a place corresponding to a specific reference point on the anode frame. After that, the consumed anode is removed from the cell and transferred to the control surface, which is usually a metal plate. Here, the level of chalk deposited on the bar of the bar is noted, the spent anode is removed, and a new anode is placed on this control surface. A stroke corresponding to the marked level is applied in chalk to the rod of the new anode. After that, a new anode is mounted on the anode frame so that this chalk-streaked line appears at the level of a certain reference point on the anode frame. Carrying out these operations requires operator intervention in the area of the anode manipulation instruments and exposes this operator to the dangers inherent in such operations, for example, the risk of cargo disruption and liquid metal emissions.

Известна также технология оснащения инструмента манипулирования анодами датчиком положения, способным измерять его удлинение во время выполнения операций по замене анода. В этом случае измеряют удлинение инструмента во время захвата израсходованного анода, переносят израсходованный анод на контрольную поверхность и измеряют удлинение этого инструмента в тот момент, когда анод уложен на эту контрольную поверхность. Затем удаляют израсходованный анод, переносят новый анод на эту контрольную поверхность и измеряют удлинение инструмента в тот момент, когда этот новый анод уложен на контрольную поверхность. Разность между двумя последними измеренными удлинениями прибавляют к удлинению, измеренному первым, для того, чтобы определить удлинение, которое необходимо инструменту манипулирования при установке нового анода в электролизере.A technique is also known for equipping an anode manipulation tool with a position sensor capable of measuring its elongation during anode replacement operations. In this case, the elongation of the instrument is measured during the capture of the consumed anode, the expended anode is transferred to the control surface and the elongation of this instrument is measured at the moment when the anode is laid on this control surface. The expired anode is then removed, the new anode is transferred to this reference surface and the elongation of the instrument is measured at the moment this new anode is laid on the reference surface. The difference between the last two measured elongations is added to the elongation measured first, in order to determine the elongation that the manipulation tool needs when installing a new anode in the cell.

Эти различные способы действия требуют многочисленных манипуляций с анодом и перемещения контрольной поверхности из одной рабочей зоны в другую. Время, затрачиваемое на выполнение этих операций, существенно удлиняет продолжительность цикла вмешательства в работу электролизеров и увеличивает период времени, на протяжении которого укрытия электролизных ванн остаются открытыми, что снижает эффективность средств улавливания и отвода отходящих газов, производимых электролизерами.These various methods of action require numerous manipulations with the anode and moving the control surface from one working area to another. The time spent on these operations significantly lengthens the duration of the intervention cycle in the operation of the electrolytic cells and increases the period of time during which the shelters of the electrolysis baths remain open, which reduces the efficiency of the means of trapping and exhaust gas produced by electrolysis cells.

Таким образом, Заявитель искал способ и средства, которые позволили бы устранить эти недостатки.Thus, the Applicant was looking for a way and means that would eliminate these shortcomings.

Описание изобретенияDescription of the invention

Объектом изобретения является способ замены анода в электролизере по производству алюминия электролизом в расплаве, содержащем анодную раму и множество анодов, каждый из которых снабжен металлической штангой, при котором, используя по меньшей мере один инструмент манипулирования анодом, содержащий орган позиционирования и орган захвата, заменяют по меньшей мере один определенный израсходованный анод на по меньшей мере один заменяющий анод и устанавливают этот заменяющий анод в определенном положении в электролизер.The object of the invention is a method for replacing the anode in an electrolytic cell for producing aluminum by melt electrolysis containing an anode frame and a plurality of anodes, each of which is equipped with a metal rod, in which, using at least one anode manipulation tool containing a positioning organ and a gripping organ, is replaced by at least one specific consumed anode on at least one replacement anode and install this replacement anode in a specific position in the cell.

В соответствии с изобретением определяют положение заменяющего анода на основе определенной совокупности измерений положения фиксированной точки Р_O, располагающейся на по меньшей мере одном инструменте манипулирования анодом, по отношению к определенной совокупности контрольных точек {Р}, располагающихся на определенных объектах, отдельных от инструмента манипулирования анодом и связанных с определенными контрольными положениями этого инструмента манипулирования анодом.In accordance with the invention, the position of the replacement anode is determined based on a certain set of measurements of the position of a fixed point P _O located on at least one anode manipulation tool, with respect to a specific set of control points {P} located on certain objects separate from the anode manipulation tool and associated with certain control positions of this anode manipulation tool.

Более конкретно, способ замены анода согласно изобретению отличается тем, что:More specifically, the method for replacing the anode according to the invention is characterized in that:

- для по меньшей мере одного инструмента манипулирования анодом выбирают фиксированную точку Р_O, жестко связанную с упомянутым инструментом;- for at least one instrument for manipulating the anode, a fixed point P _O rigidly connected to said tool is selected;

- выбирают определенную совокупность промежуточных контрольных положений инструмента манипулирования анодом и связывают с каждым положением упомянутой совокупности промежуточную контрольную точку, располагающуюся на определенных объектах, отдельных от инструмента манипулирования анодом;- select a certain set of intermediate control positions of the anode manipulation tool and associate with each position of the said set an intermediate control point located on certain objects separate from the anode manipulation tool;

- выбирают конечное контрольное положение инструмента манипулирования анодом, соответствующее упомянутому определенному положению заменяющего анода, и связывают с этим контрольным положением определенную конечную контрольную точку Р_F, располагающуюся на определенных объектах, отдельных от инструмента манипулирования анодом;- select the final control position of the anode manipulation tool corresponding to the aforementioned specific position of the replacement anode, and associate with this control position a specific final control point P _F located on certain objects separate from the anode manipulation tool;

- размещают инструмент манипулирования анодом в каждом из упомянутых промежуточных контрольных положений и, для каждого положения, измеряют относительное положение упомянутой фиксированной точки Р_O инструмента по отношению к соответствующей промежуточной контрольной точке;- place the anode manipulation tool in each of said intermediate control positions and, for each position, measure the relative position of said fixed point P _{O of the} tool with respect to the corresponding intermediate control point;

- на основе упомянутых измерений относительного положения определяют конечное относительное положение фиксированной точки Р_O инструмента манипулирования по отношению к определенной конечной контрольной точке Р_F, соответствующей упомянутому определенному положению заменяющего анода в электролизере;- on the basis of the said measurements of the relative position, the final relative position of the fixed point P _{O of the} manipulation tool is determined with respect to the determined end control point P _F corresponding to the specified specific position of the replacement anode in the cell;

- корректируют положение этого заменяющего анода с помощью по меньшей мере одного измерения относительного положения фиксированной точки Р_O инструмента манипулирования по отношению к конечной контрольной точке Р_F таким образом, чтобы позиционировать упомянутый инструмент в упомянутом конечном относительном положении.- correcting the position of this replacement anode with at least one measurement of the relative position of the fixed point P _{O of the} manipulation tool with respect to the end reference point P _F so as to position said tool in said final relative position.

Упомянутые измерения предпочтительным образом осуществляют при помощи телеметрии, обычно при помощи оптической, акустической или радиоэлектронной телеметрии, а предпочтительно - при помощи лазерной телеметрии. При оптической телеметрии могут использоваться как видимый, так и невидимый свет.Said measurements are preferably carried out by telemetry, usually by optical, acoustic or electronic electronic telemetry, and preferably by laser telemetry. Optical telemetry can use both visible and invisible light.

Заявитель пришел к идее использовать инструмент манипулирования анодом в качестве контрольного элемента для определения положения анодов во время замены анода, что позволяет осуществить измерения, необходимые для этого определения, во время обычных манипуляций по замене израсходованных анодов. Таким образом, изобретение позволяет существенно ограничить объем операций манипулирования, требуемых для определения надлежащего положения заменяющего анода.The applicant came up with the idea of using the anode manipulation tool as a control element to determine the position of the anodes during the replacement of the anode, which allows the measurements necessary for this determination to be carried out during routine manipulations to replace spent anodes. Thus, the invention allows to significantly limit the amount of manipulation required to determine the proper position of the replacement anode.

Для осуществления упомянутых измерений относительного положения предпочтительным образом используют тот же самый инструмент манипулирования анодом, что позволяет иметь одну единственную фиксированную точку Р_O.To carry out the said measurements of the relative position, it is preferable to use the same anode manipulation tool, which allows you to have one single fixed point P _O.

Объектом изобретения также является машина обслуживания, предназначенная для выполнения операций замены анода в серии электролизеров по производству алюминия электролизом в расплаве, содержащих множество анодов, каждый из которых снабжен металлической штангой, причем упомянутая машина содержит по меньшей мере один инструмент манипулирования анодом, содержащий орган позиционирования и орган захвата, отличающаяся тем, что она содержит устройство для измерения положения фиксированной точки Р_O, располагающейся на инструменте манипулирования анодом, по отношению к по меньшей мере одной определенной контрольной точке, располагающейся на определенном объекте, отдельном от инструмента манипулирования анодом.The object of the invention is also a maintenance machine designed to perform anode replacement operations in a series of electrolytic cells for producing aluminum by melt electrolysis, comprising a plurality of anodes, each of which is equipped with a metal rod, said machine comprising at least one anode manipulation tool containing a positioning organ and gripping body, characterized in that it comprises a device for measuring the position of the fixed point P _O, located on the tool manipulator tion anode relative to the at least one particular control point, located at a certain object, separate from the anode manipulation tool.

Предлагаемый способ замены анода преимущественно осуществляют при помощи машины обслуживания в соответствии с изобретением.The proposed method for replacing the anode is mainly carried out using a service machine in accordance with the invention.

Объектом изобретения также является обслуживающий агрегат промышленного предприятия по производству алюминия электролизом в расплаве, содержащий подвижный мостовой кран и по меньшей мере одну машину обслуживания в соответствии с изобретением.The object of the invention is also a service unit of an industrial enterprise producing aluminum by melt electrolysis, comprising a movable bridge crane and at least one service machine in accordance with the invention.

Изобретение в последующем будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.The invention will hereinafter be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

Фиг.1 иллюстрирует вид в разрезе типичного электролизного цеха, предназначенного для производства алюминия и содержащего обслуживающий агрегат, показанный схематическим образом.Figure 1 illustrates a cross-sectional view of a typical electrolysis workshop for aluminum production and comprising a service unit, shown schematically.

Фиг.2 иллюстрирует вид в поперечном разрезе обычного электролизера, предназначенного для производства алюминия.Figure 2 illustrates a cross-sectional view of a conventional electrolytic cell for aluminum production.

Фиг.3 представляет собой схематический вид сбоку машины обслуживания.Figure 3 is a schematic side view of a service machine.

Фиг.4 схематически иллюстрирует измерение положения в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения.4 schematically illustrates a position measurement in accordance with a preferred embodiment of the invention.

Фиг.5-8 иллюстрируют вариант реализации способа замены анода в соответствии с изобретением.5-8 illustrate an embodiment of an anode replacement method in accordance with the invention.

Электролизные заводы, предназначенные для производства алюминия, содержат зону производства жидкого алюминия, которая включает в себя один или несколько электролизных цехов (1). Как это можно видеть на Фиг.1, каждый электролизный цех (1) содержит электролизеры (2) и по меньшей мере один обслуживающий агрегат (4). Эти обслуживающие агрегаты часто называют "машинами по обслуживанию электролиза" или "МОЭ" ("РТА", то есть "Роt Теnding Аssеmblу", или "РТМ", то есть "Роt Теnding Масhinе", по-английски).Electrolysis plants intended for aluminum production contain a liquid aluminum production zone, which includes one or more electrolysis workshops (1). As can be seen in FIG. 1, each electrolysis shop (1) contains electrolyzers (2) and at least one service unit (4). These service units are often referred to as "electrolysis service machines" or "MOEs" ("PTA", that is, "Pott Tending Assembl", or "RTM", that is, "Pt Tending Machine", in English).

Электролизеры (2) обычно располагаются рядами или линиями, причем каждый такой ряд или линия обычно содержит больше сотни электролизеров, электрически соединенных друг с другом последовательно при помощи соединительных электрических проводников. Электролизеры (2) располагаются таким образом, чтобы освободить технологический проход (3) для движения вдоль электролизного цеха (1).The cells (2) are usually arranged in rows or lines, each such row or line usually containing more than a hundred cells, electrically connected to each other in series using connecting electrical conductors. The cells (2) are arranged in such a way as to free the process passage (3) for movement along the electrolysis shop (1).

Как это можно видеть на Фиг.2, каждый электролизер (2) содержит электролизную ванну (2′), опорную конструкцию (35), называемую «балкой» (от англ. «superstructure»), и множество анодов (20, 20′). Ванна (2′) содержит стальной кожух (26), внутреннюю футеровку (27, 28), которая обычно образована блоками из огнеупорных материалов, и катодное устройство (29, 30), которое содержит блоки (29) из углеродного материала, называемые обычно "катодными блоками", и металлические соединительные стержни (30), к которым прикреплены электрические проводники (31), служащие для подвода тока электролиза. Аноды (20, 20′) содержат по меньшей мере один анодный блок (21, 21′) из предварительно обожженного и углеродного материала и металлическую штангу (22, 22′). Анодные блоки (21, 21′) обычно имеют форму параллелепипеда. Штанга (22, 22′) обычно прикреплена к анодному(ым) блоку(ам) (21, 21′) посредством элемента крепления (22а, 22а′), обычно называемого "анододержателем", который анкерно закреплен в анодном(ых) блоке(ах) (обычно при помощи чугуна). Аноды (20, 20′) закреплены съемным образом на подвижной металлической раме (23), называемой "анодной рамой", при помощи механических средств крепления (24, 25), обычно содержащих электрический соединитель (24) и крюки (25). Анодная рама (23) опирается на балку (35) и прикреплена к электрическим проводникам (не показаны), служащим для подвода тока электролиза.As can be seen in Figure 2, each cell (2) contains an electrolysis bath (2 ′), a supporting structure (35) called a “beam” (from the English “superstructure”), and many anodes (20, 20 ′) . The bath (2 ′) contains a steel casing (26), an inner lining (27, 28), which is usually formed by blocks of refractory materials, and a cathode device (29, 30), which contains blocks (29) of carbon material, commonly called " cathode blocks ", and metal connecting rods (30) to which electrical conductors (31) are attached, which serve to supply the electrolysis current. The anodes (20, 20 ′) contain at least one anode block (21, 21 ′) of prebaked and carbon material and a metal rod (22, 22 ′). Anode blocks (21, 21 ′) are usually parallelepipedal. The rod (22, 22 ′) is usually attached to the anode block (s) (21, 21 ′) by means of a fastening element (22a, 22a ′), commonly called an anode holder, which is anchored in the anode block (s) ( ah) (usually with cast iron). Anodes (20, 20 ′) are removably mounted on a movable metal frame (23), called the “anode frame”, using mechanical fasteners (24, 25), usually containing an electrical connector (24) and hooks (25). The anode frame (23) rests on a beam (35) and is attached to electrical conductors (not shown), which serve to supply the electrolysis current.

Электролизер (2), как правило, содержит систему улавливания (36), обычно включающую в себя ряд укрытий для удержания отходящих газов внутри электролизера и средства (не показаны) для эвакуации этих отходящих газов и их подачи в центральную установку переработки.The electrolyzer (2) typically contains a capture system (36), which typically includes a series of shelters for holding the off-gas inside the cell and means (not shown) for evacuating these off-gases and supplying them to the central processing unit.

Внутренняя футеровка (27, 28) и катодные блоки (29) образуют внутри электролизной ванны (2′) тигель, способный содержать при функционировании электролизера ванну расплавленного электролита (33) и слой жидкого металла (32). Обычно ванну электролита и все или часть анодов покрывает защитный слой глинозема и затвердевшего электролита (34).The inner lining (27, 28) and cathode blocks (29) form a crucible inside the electrolysis bath (2 ′), capable of containing a molten electrolyte bath (33) and a layer of liquid metal (32) during the operation of the electrolyzer. Typically, the electrolyte bath and all or part of the anodes are coated with a protective layer of alumina and solidified electrolyte (34).

Аноды (20, 20′), а более точно - анодные блоки (21, 21′), частично погружены в ванну электролита (33), который содержит растворенный глинозем. Нижняя поверхность (21а, 21а′) анодов обычно является по существу плоской и параллельной верхней поверхности (29′) катодных блоков (29), которая обычно является горизонтальной. Расстояние между нижней поверхностью анодов и верхней поверхностью катодных блоков, так называемое "междуполюсное расстояние", представляет собой важный параметр при регулировании электролизеров. Это междуполюсное расстояние между анодом и катодом обычно контролируется с высокой точностью.Anodes (20, 20 ′), and more precisely, anode blocks (21, 21 ′), are partially immersed in an electrolyte bath (33), which contains dissolved alumina. The lower surface (21a, 21a ′) of the anodes is usually substantially flat and parallel to the upper surface (29 ′) of the cathode blocks (29), which is usually horizontal. The distance between the lower surface of the anodes and the upper surface of the cathode blocks, the so-called "interpolar distance", is an important parameter in the regulation of electrolyzers. This interpolar distance between the anode and cathode is usually controlled with high accuracy.

Анодные блоки (21, 21′) постепенно расходуются в процессе эксплуатации. Для того чтобы компенсировать этот износ, в соответствии с существующей практикой осуществляют постепенное опускание анодов (20, 20′), регулярно перемещая анодную раму (23) в направлении вниз. Кроме того, как это схематически проиллюстрировано на Фиг.2, анодные блоки (21, 21′) обычно имеют различную степень износа. Вследствие этого положение заменяющего анода (20′′), в общем случае называемого "новым анодом", по отношению к анодной раме (23) обычно корректируется при каждой замене анода. Говоря более конкретно, положение анодов корректируется таким образом, чтобы расположить в общей плоскости называемую "нижней" поверхность (21а, 21а′, 21а′′) анодных блоков (21, 21′, 21′′), то есть ту поверхность этих анодных блоков, которая предназначена для погружения в содержащуюся в электролизере (2) ванну расплавленного электролита (33) и которая должна быть параллельна верхней поверхности (29′) одного или нескольких катодных блоков (29). На практике заменяющий анод (20′′) устанавливается таким образом, чтобы после его разогрева до температуры функционирования его нижняя поверхность (21′′) располагалась на уровне нижней поверхности (21а′) израсходованного анода (20′), вместо которого он устанавливается. Эта нижняя поверхность (21, 21′, 21′′) анодных блоков (21, 21′, 21′′) обычно является по существу плоской.Anode blocks (21, 21 ′) are gradually consumed during operation. In order to compensate for this wear, in accordance with existing practice, the anodes (20, 20 ′) are gradually lowered, regularly moving the anode frame (23) downward. In addition, as schematically illustrated in FIG. 2, the anode blocks (21, 21 ′) typically have varying degrees of wear. As a result, the position of the replacement anode (20 ′ ′), generally referred to as the “new anode”, with respect to the anode frame (23) is usually corrected with each replacement of the anode. More specifically, the position of the anodes is adjusted so as to arrange in a common plane the so-called "lower" surface (21a, 21a ′, 21a ′ ′) of the anode blocks (21, 21 ′, 21 ′ ′), that is, that surface of these anode blocks which is intended to be immersed in the molten electrolyte bath (33) contained in the electrolyzer (2) and which should be parallel to the upper surface (29 ′) of one or more cathode blocks (29). In practice, the replacement anode (20 ″) is installed so that after it is heated to the operating temperature, its lower surface (21 ″) is located at the level of the lower surface (21a ′) of the consumed anode (20 ′), instead of which it is installed. This lower surface (21, 21 ′, 21 ″) of the anode blocks (21, 21 ′, 21 ″) is usually substantially flat.

Обслуживающий агрегат (4) служит для осуществления технологических операций на электролизерах, таких как замена анода или заполнение бункеров питания электролизеров измельченным электролитом и АlF₃. Он также может служить для манипуляций с различными грузами, такими как элементы электролизной ванны, ковши с жидким металлом или аноды.The service unit (4) is used to carry out technological operations on electrolyzers, such as replacing the anode or filling the power hoppers of electrolyzers with crushed electrolyte and AlF ₃ . It can also be used for handling various loads, such as elements of an electrolysis bath, ladles with molten metal or anodes.

Как это можно видеть на Фиг.1-3, обслуживающий агрегат (4) содержит подвижный мостовой кран (5), который может совершать поступательные перемещения над электролизерами (2), и машину обслуживания (6). Машина обслуживания (6) содержит подвижную тележку (7) и модуль обслуживания (8), оборудованный множеством органов манипулирования и вмешательства (10), таких как инструменты (ковши, манипуляторы, пробойники и т.п.). Как можно видеть на Фиг.3, этот модуль обслуживания (8) обычно содержит поворотное устройство (8′), установленное на тележке (7) таким образом, чтобы иметь возможность поворачиваться вокруг вертикальной оси А в процессе эксплуатации. Органы манипулирования и вмешательства (10) обычно закреплены на этом поворотном устройстве. Модуль обслуживания (8) также может содержать кабину управления (16) для размещения операторов.As can be seen in FIGS. 1-3, the service unit (4) contains a movable bridge crane (5), which can translate over the electrolysers (2), and a service machine (6). The service machine (6) comprises a movable trolley (7) and a service module (8) equipped with a variety of manipulation and intervention bodies (10), such as tools (buckets, manipulators, punches, etc.). As can be seen in FIG. 3, this service module (8) typically comprises a rotary device (8 ′) mounted on the trolley (7) so as to be able to rotate about the vertical axis A during operation. Manipulation and intervention organs (10) are usually attached to this rotary device. The service module (8) may also include a control cabin (16) for accommodating operators.

Подвижный мостовой кран (5) опирается на и совершает перемещения по дорожкам качения (9, 9′), располагающимся параллельно друг другу и главной оси электролизного цеха (то есть вдоль линии электролизеров). Таким образом, этот подвижный мостовой кран (5) имеет возможность перемещаться вдоль электролизного цеха (1). Подвижная тележка (7) может перемещаться вдоль этого подвижного мостового крана (5).A movable bridge crane (5) is supported by and makes movements along the raceways (9, 9 ′), which are parallel to each other and to the main axis of the electrolysis shop (i.e. along the line of electrolyzers). Thus, this movable bridge crane (5) has the ability to move along the electrolysis shop (1). A movable trolley (7) can be moved along this movable bridge crane (5).

Как это схематически проиллюстрировано на Фиг.3, машины обслуживания (6), используемые для выполнения операций по замене анода, обычно оборудованы определенным набором инструментов (10), а именно пробойником (11а), грейферным ковшом (12а), органом захвата анода (13а) (называемым также "анодными клещами") и бункером (14), снабженным выдвижной трубой (15). Пробойник (11а) служит для разрушения корки глинозема и затвердевшего электролита (34), которая обычно покрывает все или часть анодов электролизера; грейферный ковш (12а) служит для освобождения места расположения анода после извлечения израсходованного анода путем отбора твердых материалов (например, кусков корки и глинозема), которые там находятся; анодные клещи (13а) служат для захвата и перемещения анодов за их штангу, в частности, для удаления израсходованных анодов из электролизера и для установки новых анодов в электролизер; выдвижная труба (15) служит для введения глинозема и/или измельченного материала электролита в электролизер с тем, чтобы заново сформировать слой покрытия после установки нового анода. Пробойник (11а), грейферный ковш (12а) и анодные клещи (13а) обычно устанавливаются на нижнем конце органа позиционирования (11b, 12b, 13b), такого как рукав или телескопическая мачта. Выражением "инструмент манипулирования анодом" (13) обозначается узел, имеющий в своем составе орган захвата анода (13а) и орган позиционирования (13b).As illustrated schematically in FIG. 3, the service machines (6) used to perform the anode replacement operations are usually equipped with a specific set of tools (10), namely a punch (11a), a clamshell bucket (12a), and anode gripper (13a) ) (also called "anode tongs") and a hopper (14) equipped with a retractable tube (15). The punch (11a) serves to destroy the crust of alumina and hardened electrolyte (34), which usually covers all or part of the electrodes of the cell; the clamshell bucket (12a) serves to free the location of the anode after removing the spent anode by selecting the solid materials (for example, pieces of crust and alumina) that are there; the anode tongs (13a) are used to capture and move the anodes behind their rod, in particular, to remove the spent anodes from the cell and to install new anodes in the cell; a retractable tube (15) serves to introduce alumina and / or ground electrolyte material into the electrolytic cell in order to re-form the coating layer after installing a new anode. A punch (11a), a grab bucket (12a), and anode tongs (13a) are usually mounted on the lower end of a positioning organ (11b, 12b, 13b), such as a sleeve or telescopic mast. The expression "anode manipulation tool" (13) denotes a node that includes an anode gripper (13a) and a positioning organ (13b).

Способ замены анода в электролизере (2) по производству алюминия электролизом в расплаве, содержащем множество анодов (20, 20′), обычно включает в себя следующие основные этапы:The method of replacing the anode in an electrolytic cell (2) for producing aluminum by electrolysis in a melt containing a plurality of anodes (20, 20 ′) usually includes the following main steps:

- размещают машину обслуживания в непосредственной близости от определенного израсходованного анода (20′);- place the service machine in the immediate vicinity of the specific spent anode (20 ′);

- удаляют укрытия (36), располагающиеся в непосредственной близости от этого израсходованного анода (20′);- remove the shelter (36) located in the immediate vicinity of this spent anode (20 ′);

- блокируют (делают неподвижной) анодную раму (23), на которой закреплены аноды (20, 20′);- block (make stationary) the anode frame (23), on which the anodes (20, 20 ′) are fixed;

- захватывают металлическую штангу израсходованного анода (20′) при помощи инструмента (13) манипулирования анодом, а более конкретно, при помощи органа захвата (13а);- capture the metal rod of the consumed anode (20 ′) using the anode manipulation tool (13), and more specifically, with the capture member (13a);

- разбирают механическое крепление (24) израсходованного анода;- disassemble the mechanical fastening (24) of the consumed anode;

- извлекают израсходованный анод (20′) из электролизера при помощи упомянутого инструмента (13) манипулирования;- remove the consumed anode (20 ′) from the cell using the above-mentioned manipulation tool (13);

- переносят израсходованный анод (20′) в определенное место;- transfer the consumed anode (20 ′) to a specific location;

- захватывают заменяющий анод (20′′) при помощи инструмента (13) манипулирования, обычно того же самого инструмента, который был использован для манипуляций с израсходованным анодом;- capture the replacement anode (20 ″) using the manipulation tool (13), usually the same tool that was used to manipulate the spent anode;

- определяют положение для этого заменяющего анода (20′′);- determine the position for this replacement anode (20 ′ ′);

- устанавливают этот заменяющий анод (20′′) в определенное ранее положение в том месте, которое прежде было занято упомянутым израсходованным анодом;- install this replacement anode (20 ″) in the previously defined position in the place that was previously occupied by the said consumed anode;

- закрепляют заменяющий анод (20′′) на анодной раме (23) при помощи средства механического крепления (24).- fix the replacement anode (20 ″) on the anode frame (23) by means of mechanical fastening (24).

В соответствии с изобретением определяют положение для заменяющего анода (20′′) на основе определенной совокупности измерений положения определенной фиксированной точки Р_O, располагающейся на инструменте (13) манипулирования анодом, по отношению к определенным контрольным точкам Р, располагающимся на определенных объектах, отдельных от инструмента (13) манипулирования анодом. Упомянутые измерения осуществляют во время манипулирования анодами и, предпочтительным образом, в определенные моменты на протяжении операций замены анода, таких как захват израсходованного анода (20′), укладка этого израсходованного анода в определенное место (40′), обычно - на поддон, и захват заменяющего анода из определенного места (40′′), обычно - с поддона. Таким образом, изобретение обеспечивает преимущество, которое заключается в том, что не требуется дополнительных движений манипулирования анодом, что позволяет, в частности, исключить продление времени нахождения электролизера в открытом состоянии.In accordance with the invention, the position for the replacement anode (20 ″) is determined based on a specific set of measurements of the position of a certain fixed point P _O located on the anode manipulation tool (13) with respect to certain control points P located on specific objects separate from an anode manipulation tool (13). Said measurements are carried out during manipulation of the anodes and, preferably, at certain times during anode replacement operations, such as gripping a spent anode (20 ′), laying this spent anode in a specific place (40 ′), usually on a pallet, and gripping replacement anode from a specific location (40 ′ ′), usually from a pallet. Thus, the invention provides an advantage in that it does not require additional movements of manipulation of the anode, which allows, in particular, to exclude the extension of the time spent in the cell in the open state.

Для того чтобы обеспечить удовлетворительную точность положения упомянутой фиксированной точки Р_O, обеспечивая при этом возможность эффективной разметки контрольных точек Р, эти точки обычно располагаются на элементах поверхности небольших размеров по отношению к тем расстояниям, которые разделяют эту фиксированную точку Р_O и каждую контрольную точку Р во время измерений относительного положения. Для того чтобы облегчить эти измерения, контрольные точки Р предпочтительным образом располагаются на отражающих поверхностях (предпочтительно - на металлических поверхностях).In order to ensure satisfactory accuracy of the position of said fixed point P _O , while ensuring the possibility of efficient marking of control points P, these points are usually located on surface elements of small dimensions with respect to the distances that separate this fixed point P _O and each control point P during relative position measurements. In order to facilitate these measurements, the control points P are preferably located on reflective surfaces (preferably on metal surfaces).

Предпочтительным образом фиксированная точка Р_O располагается на органе захвата (13а) или на элементе инструмента манипулирования, жестко связанном с органом захвата. Это позволяет более точно определить положение анода. Действительно, поскольку орган захвата (13а) перемещается по отношению к другим конструктивным элементам (13b) инструмента (13) манипулирования анодом и по отношению к обслуживающему агрегату (4) во время выполнения манипуляций с анодами, такое расположение устраняет погрешности измерения, связанные с относительными положениями и с возможным наличием зазоров между органом захвата (13а) и другими конструктивными элементами (13b) инструмента (13) манипулирования анодом или обслуживающего агрегата (4).Preferably, the fixed point P _O is located on the grab member (13a) or on the element of the manipulation tool rigidly connected to the grab member. This allows you to more accurately determine the position of the anode. Indeed, since the gripping member (13a) moves with respect to other structural elements (13b) of the anode manipulation tool (13) and with respect to the service unit (4) during the manipulation of the anodes, this arrangement eliminates measurement errors associated with relative positions and with the possible presence of gaps between the capture member (13a) and other structural elements (13b) of the anode manipulation tool (13) or the service unit (4).

Способ в соответствии с изобретением обычно включает в себя, для израсходованного анода (20′) и для заменяющего анода (20′′), по меньшей мере одно измерение относительного положения фиксированной точки Р_O по отношению к контрольной точке, связанной с электролизером (2), и по меньшей мере одно измерение относительного положения этой фиксированной точки Р_O по отношению к контрольной точке, отдельной от этого электролизера (2). Связанная с электролизером контрольная точка, которая служит для определения положения анода в этом электролизере, обычно располагается на анодной раме (23) (точка Р_А и точка Р_F на Фиг.5 и 8); отдельная от электролизера контрольная точка, которая служит для точной установки анодов, обычно располагается на поддоне (40) транспортировки анода (точка Р_В и точка Р_C на Фиг.6 и 7).The method in accordance with the invention typically includes, for the consumed anode (20 ′) and for the replacement anode (20 ″), at least one measurement of the relative position of the fixed point P _O with respect to the control point associated with the cell (2) , and at least one measurement of the relative position of this fixed point P _O with respect to a control point separate from this cell (2). The reference point associated with the cell, which serves to determine the position of the anode in this cell, is usually located on the anode frame (23) (point P _A and point P _F in FIGS. 5 and 8); the control point separate from the cell, which serves for the accurate installation of the anodes, is usually located on the anode transport pallet (40) (point P _B and point P _C in FIGS. 6 and 7).

В предпочтительном варианте реализации изобретения упомянутые измерения относительного положения содержат:In a preferred embodiment of the invention, said relative position measurements comprise:

- первое измерение относительного положения фиксированной точки Р_O по отношению к первой промежуточной контрольной точке Р_А, располагающейся на электролизере (2), соответствующее начальному положению израсходованного анода (20′). Это измерение предпочтительным образом осуществляют в то время, когда орган захвата (13а) находится в положении захвата металлической штанги (22′) израсходованного анода (20′) в электролизере;- the first measurement of the relative position of the fixed point P _O with respect to the first intermediate control point P _A located on the cell (2), corresponding to the initial position of the spent anode (20 ′). This measurement is preferably carried out while the gripping member (13a) is in the gripping position of the metal rod (22 ′) of the consumed anode (20 ′) in the cell;

- второе измерение относительного положения фиксированной точки Р_O по отношению ко второй промежуточной контрольной точке Р_В, отдельной от электролизера (2), соответствующее длине определенного израсходованного анода (20′). Это измерение предпочтительным образом осуществляют в то время, когда орган захвата (13а) находится в положении захвата металлической штанги (22′) израсходованного анода (20′) и когда этот анод перенесен на первый определенный контрольный объект (40′);- the second measurement of the relative position of the fixed point P _O with respect to the second intermediate control point P _B , separate from the electrolyzer (2), corresponding to the length of the determined consumed anode (20 ′). This measurement is preferably carried out while the gripping member (13a) is in the gripping position of the metal rod (22 ′) of the consumed anode (20 ′) and when this anode is transferred to the first defined control object (40 ′);

- третье измерение относительного положения фиксированной точки Р_O по отношению к третьей промежуточной контрольной точке Р_С, отдельной от электролизера (2), соответствующее длине заменяющего анода (20′′). Это измерение предпочтительным образом осуществляют в то время, когда орган захвата (13а) находится в положении захвата металлической штанги (22′′) заменяющего анода (20′′) и когда этот анод перенесен на второй определенный контрольный объект (40′′).- the third measurement of the relative position of the fixed point P _O relative to the third intermediate control point P _C , separate from the electrolyzer (2), corresponding to the length of the replacement anode (20 ″). This measurement is preferably carried out while the gripping member (13a) is in the gripping position of the metal rod (22 ″) of the replacement anode (20 ″) and when this anode is transferred to a second defined control object (40 ″).

Упомянутое измерение конечного относительного положения фиксированной точки Р_O во время корректировки положения заменяющего анода (20′′) в электролизере предпочтительным образом осуществляют в то время, когда орган захвата (13а) находится в положении захвата металлической штанги (22′′) заменяющего анода и когда этот анод установлен в электролизер.Said measurement of the final relative position of the fixed point P _O during the adjustment of the position of the replacement anode (20 ″) in the cell is preferably carried out while the gripping member (13a) is in the locked position of the metal rod (22 ″) of the replacement anode and when this anode is installed in the cell.

В варианте реализации изобретения, который схематически проиллюстрирован на Фиг.5-8, действуют, говоря более конкретно, следующим образом.In an embodiment of the invention, which is schematically illustrated in FIGS. 5-8, operate, more specifically, as follows.

Перед извлечением определенного израсходованного анода (20′) устанавливают орган захвата (13а) инструмента (13) манипулирования анодом в первое контрольное положение А по отношению к металлической штанге (22′) этого израсходованного анода и измеряют первое относительное положение фиксированной точки Р_O этого инструмента по отношению к первой определенной промежуточной контрольной точке Р_А, располагающейся на электролизере (2), предпочтительным образом - на анодной раме (23) (Фиг.5).Before removing a certain consumed anode (20 ′), the grip member (13a) of the anode manipulation tool (13) is installed in the first control position A with respect to the metal rod (22 ′) of this consumed anode and the first relative position of the fixed point P _{O of} this instrument is measured by relative to the first defined intermediate control point P _A located on the electrolyzer (2), preferably on the anode frame (23) (Figure 5).

После извлечения израсходованного анода (20′) и его укладки на контрольный объект (40′), который предпочтительным образом имеет определенную контрольную плоскость, устанавливают орган захвата (13а) инструмента (13) манипулирования анодом во второе контрольное положение В по отношению к металлической штанге (22′) этого израсходованного анода (20′) и измеряют второе относительное положение фиксированной точки Р_O инструмента по отношению ко второй определенной промежуточной контрольной точке Р_В, располагающейся в определенном месте по отношению к контрольному объекту (40′) (Фиг.6).After removing the consumed anode (20 ′) and laying it on a control object (40 ′), which preferably has a certain control plane, the gripping member (13a) of the anode manipulation tool (13) is set to the second control position B with respect to the metal rod ( 22 ′) of this consumed anode (20 ′) and measure the second relative position of the fixed point P _{O of the} tool with respect to the second defined intermediate control point P _B located at a specific location with respect to to the control object (40 ′) (Fig.6).

После укладки заменяющего анода (20′′) на контрольный объект (40′′), который предпочтительным образом имеет определенную контрольную плоскость, устанавливают орган захвата (13а) инструмента (13) манипулирования анодом в третье контрольное положение С по отношению к металлической штанге (22′′) заменяющего анода (20′′) и измеряют третье относительное положение фиксированной точки Р_O инструмента по отношению к третьей определенной промежуточной контрольной точке Р_С, располагающейся в определенном месте по отношению к контрольному объекту (40′′) (Фиг.7).After laying the replacement anode (20 ″) on the control object (40 ″), which preferably has a certain control plane, set the gripper (13a) of the anode manipulation tool (13) in the third control position C with respect to the metal rod (22 ′ ′) Of the replacement anode (20 ′ ′) and measure the third relative position of the fixed point P _{O of the} tool with respect to the third defined intermediate control point P _C located at a specific location with respect to the control object (40 ′ ′) (Fig. 7).

Таким образом, в этом варианте реализации изобретения упомянутая определенная совокупность промежуточных контрольных положений содержит:Thus, in this embodiment of the invention, said specific set of intermediate control positions comprises:

- первое контрольное положение А по отношению к металлической штанге (22′) израсходованного анода (20′) перед его извлечением из электролизера (2). Это положение соответствует исходному положению определенного израсходованного анода (20′);- the first control position A with respect to the metal rod (22 ′) of the consumed anode (20 ′) before it is removed from the electrolyzer (2). This position corresponds to the initial position of a certain consumed anode (20 ′);

- второе контрольное положение В по отношению к металлической штанге (22′) израсходованного анода (20′) после его извлечения из электролизера (2) и его размещения на контрольном объекте (40′). Это положение позволяет измерить израсходованный анод (20′);- the second control position B in relation to the metal rod (22 ′) of the consumed anode (20 ′) after removing it from the electrolyzer (2) and placing it on the control object (40 ′). This position allows you to measure the consumed anode (20 ′);

- третье контрольное положение С по отношению к металлической штанге (22′′) заменяющего анода (20′′) после его размещения на контрольном объекте (40′′). Это положение позволяет измерить заменяющий анод (20′′).- the third control position C in relation to the metal rod (22 ″) of the replacement anode (20 ″) after it is placed on the control object (40 ″). This position allows the replacement anode (20 ′ ′) to be measured.

Предпочтительным образом упомянутые первое и второе контрольные положения представляют собой положения захвата металлической штанги (22′) израсходованного анода (20′), а упомянутое третье контрольное положение представляет собой положение захвата металлической штанги (22′′) заменяющего анода (20′′). Предпочтительным образом эти измерения относительных положений осуществляют после захвата металлической штанги (22′, 22′′) при помощи органа захвата (13а) инструмента (13) манипулирования анодом.Preferably, said first and second control positions are the grip positions of the metal rod (22 ′) of the consumed anode (20 ′), and said third control position is the grip positions of the metal rod (22 ″) of the replacement anode (20 ″). Preferably, these measurements of relative positions are carried out after gripping the metal rod (22 ′, 22 ″) using the gripping member (13a) of the anode manipulation tool (13).

Предпочтительным образом упомянутое конечное контрольное положение представляет собой положение захвата металлической штанги (22′′) заменяющего анода (20′′).Preferably, said end control position is a grip position of the metal rod (22 ″) of the replacement anode (20 ″).

Промежуточная контрольная точка Р_А, связанная с первым контрольным положением А, предпочтительным образом располагается на электролизере (2), а еще более предпочтительным образом располагается на анодной раме (23). Для того чтобы упростить определение окончательного положения заменяющего анода (20′′), определенная конечная контрольная точка Р_F предпочтительным образом представляет собой ту же точку, что и промежуточная контрольная точка Р_А, связанная с первым контрольным положением А.The intermediate control point P _A associated with the first control position A is preferably located on the cell (2), and even more preferably located on the anode frame (23). In order to simplify the determination of the final position of the replacement anode (20 ′ ′), the determined end control point P _{F is} preferably the same point as the intermediate control point P _A associated with the first control position A.

Промежуточная контрольная точка Р_В, связанная со вторым контрольным положением В, обычно располагается на первом контрольном объекте (40′), расположенном за пределами электролизера. Этот контрольный объект (40′) обычно представляет собой поддон транспортировки анодов или их части.An intermediate control point P _B associated with the second control position B is typically located at a first control object (40 ′) located outside the cell. This control object (40 ′) is usually a pallet for transporting anodes or parts thereof.

Промежуточная контрольная точка Р_С, связанная с третьим контрольным положением С, обычно располагается на втором контрольном объекте (40′′), расположенном за пределами электролизера. Этот второй контрольный объект (40′′), который может представлять собой тот же объект, что и первый контрольный объект, обычно представляет собой поддон транспортировки анодов или их части.An intermediate control point P _C associated with the third control position C is typically located at a second control object (40 ′ ′) located outside the cell. This second control object (40 ″), which may be the same object as the first control object, is usually a pallet for transporting the anodes or parts thereof.

Упомянутые вторая и третья промежуточные контрольные точки (Р_В и Р_С) предпочтительным образом располагаются по существу на одном и том же уровне для того, чтобы исключить необходимость учета возможного различия уровней между двумя этими точками.The mentioned second and third intermediate control points (P _B and P _C ) are preferably located at essentially the same level in order to eliminate the need to take into account the possible difference in levels between these two points.

Упомянутые контрольные плоскости предпочтительным образом располагаются на одном и том же уровне; они могут располагаться и на различных уровнях, если различие между этими уровнями известно.Said control planes are preferably located at the same level; they can be located at different levels, if the difference between these levels is known.

Используя результаты, полученные во время упомянутых измерений относительного положения в упомянутых первом, втором и третьем положениях (А, В, С), определяют конечное положение (F) фиксированной точки Р_O инструмента (13) манипулирования анодом по отношению к определенной конечной контрольной точке Р_F, которая предпочтительным образом представляет собой упомянутую первую контрольную точку Р_А, соответствующую положению заменяющего анода (20′′) в электролизере (2), в то время, когда орган захвата (13а) инструмента (13) манипулирования находится в упомянутом конечном контрольном положении F, устанавливают заменяющий анод (20′′) в это положение в месте, первоначально занятом израсходованным анодом (20′), и корректируют положение этого заменяющего анода при помощи по меньшей мере одного измерения положения фиксированной точки Р_O инструмента, несущего этот анод, по отношению к упомянутой конечной контрольной точке Р_F (Фиг.8).Using the results obtained during the said measurements of the relative position in the said first, second and third positions (A, B, C), the final position (F) of the fixed point P _{O of the} anode manipulation tool (13) is determined with respect to the determined end control point P _F , which preferably is said first reference point P _A , corresponding to the position of the replacement anode (20 ″) in the cell (2), while the grip member (13a) of the manipulation tool (13) is in the said final control position F, place the replacement anode (20 ′ ′) in this position in the place originally occupied by the consumed anode (20 ′), and adjust the position of this replacement anode with at least one measurement of the position of the fixed point P _{O of the} tool carrying this anode with respect to said end control point P _F (Fig. 8).

Упомянутое конечное контрольное положение F предпочтительным образом представляет собой положение захвата заменяющего анода (20′′) для того, чтобы облегчить корректировку его положения в электролизере.Said final control position F is preferably a gripping position of the replacement anode (20 ″) in order to facilitate adjustment of its position in the cell.

Контрольные положения по отношению к металлической штанге (22′, 22′′) предпочтительным образом являются идентичными для того, чтобы иметь возможность исключить необходимость учета расхождений между этими положениями при определении упомянутого конечного положения (F).The reference positions with respect to the metal rod (22 ′, 22 ″) are preferably identical in order to be able to eliminate the need to take into account the differences between these positions when determining said end position (F).

Конечное относительное положение, соответствующее определенному положению заменяющего анода (20′′) во время его установки на место, первоначально занимаемое израсходованным анодом, определяется путем расчета на основе полученных значений относительных положений А, В и С. Для того чтобы установить заменяющий анод (20′′) таким образом, чтобы его нижняя поверхность (21а′′) располагалась на уровне нижней поверхности (21а′) того израсходованного анода (20′), который он заменяет, корректируют конечное положение F этого заменяющего анода (20′′) по отношению к контрольной точке Р_F таким образом, чтобы вертикальное расстояние Е_F между фиксированной точкой Р_O и конечной контрольной точкой Р_F подчинялось следующему соотношению: Е_F = Е_А - Е_В + Е_С + Δ, где Е_А, Е_В и Е_Спредставляют собой соответственно вертикальные расстояния Е между фиксированной точкой Р_O и соответствующей контрольной точкой (Р_А, Р_В и Р_С) в положениях А, В и С, и где Δ представляет собой корректирующий член для учета вхождения в нормальный режим функционирования заменяющего анода в электролизере.The final relative position corresponding to the specific position of the replacement anode (20 ′ ′) during its installation in the place originally occupied by the consumed anode is determined by calculating the relative positions A, B and C based on the obtained values. In order to install the replacement anode (20 ′ ′) So that its lower surface (21a ′ ′) is located at the level of the lower surface (21a ′) of the spent anode (20 ′) that it replaces, the end position F of this replacement anode (20 ′ ′) with respect to the control point P _F so that the vertical distance E _F between the fixed point P _O and the final control point P _F obeys the following relation: E _F = E _A - E _B + E _C + Δ, where E _A , E _B and E _C are respectively the vertical distances E between the fixed point P _O and the corresponding control point (P _A , P _B and P _C ) at positions A, B and C, and where Δ is a correction term to account for entering the normal mode of operation replacement anode in the cell.

Как показано на Фиг.4, контрольные точки Р, которые служат в качестве реперов для определения положения инструмента манипулирования анодом, не обязательно располагаются строго под фиксированной точкой Р_O, то есть это означает, что они могут быть смещены по отношению к вертикали V от этой фиксированной точки Р_O. Положения А, В, С и F соответствуют векторам положения в трех измерениях, которые, как это проиллюстрировано на Фиг.4, могут быть заданы при помощи направления (θ, φ) и расстояния D между контрольной точкой Р и точкой Р_O. Направление (θ, φ) может быть задано, например, углом θ по отношению к определенной вертикальной оси V (обычно проходящей через фиксированную точкуAs shown in FIG. 4, the control points P, which serve as reference points for determining the position of the anode manipulation tool, are not necessarily located strictly below the fixed point P _O , that is, they mean that they can be offset relative to the vertical V from this fixed point P _O. Positions A, B, C, and F correspond to position vectors in three dimensions, which, as illustrated in FIG. 4, can be specified using the direction (θ, φ) and distance D between the control point P and the point P _O. The direction (θ, φ) can be specified, for example, by an angle θ with respect to a specific vertical axis V (usually passing through a fixed point

Р_O) и угла φ по отношению к определенной горизонтальной оси Н. Упомянутые относительные положения предпочтительным образом задаются по расстоянию D между фиксированной точкой Р_O и контрольной точкой и пространственной ориентации S контрольной точки по отношению к фиксированной точке Р_O.P _O ) and angle φ with respect to a particular horizontal axis H. The relative positions mentioned are preferably set by the distance D between the fixed point P _O and the control point and the spatial orientation S of the control point with respect to the fixed point P _O.

Заявитель установил, что было достаточно выбрать упомянутые контрольные точки таким образом, чтобы по меньшей мере один из двух углов φ и θ был по существу одним и тем же для всех контрольных точек. В частности, угол φ контрольной точки обычно является одним и тем же для израсходованного анода (20′) и для заменяющего анода (20′′), тогда как угол θ и расстояние D для них являются различными. С другой стороны, угол φ контрольных точек Р_В и Р_С, которые обычно располагаются в эквивалентных местах на контрольном объекте (40), не участвует в определении конечного относительного положения, то есть это означает, что должны быть приняты во внимание только угол θ и расстояние D, измеренные для израсходованного анода (20′) и для заменяющего анода (20′′). В этих условиях конечное относительное положение точки Р_O по отношению к контрольной точке Р_F, соответствующей определенному положению заменяющего анода (20′), будет задаваться соотношениями φ_F = φ_А и D_F соs θ_F = D_А соs θ_А - D_В соs θ_В+ D_С соs θ_С + Δ, где Δ представляет собой корректирующий член для учета вхождения в нормальный режим функционирования заменяющего анода в электролизере.The Applicant has found that it was sufficient to select said control points in such a way that at least one of the two angles φ and θ was essentially the same for all control points. In particular, the angle φ of the control point is usually the same for the consumed anode (20 ′) and for the replacement anode (20 ′ ”), while the angle θ and the distance D for them are different. On the other hand, the angle φ of the control points P _B and P _C , which are usually located in equivalent places on the control object (40), is not involved in determining the final relative position, that is, this means that only the angle θ and distance D measured for the consumed anode (20 ′) and for the replacement anode (20 ′ ′). Under these conditions, the final relative position of the point P _O with respect to the control point P _F corresponding to the specific position of the replacement anode (20 ′) will be given by the relations φ _F = φ _A and D _F сos θ _F = D _А сos θ _A - D _B cos θ _B + D _C cos θ _C + Δ, where Δ is a correction term for taking into account the normal operation of the replacement anode in the cell.

Эти упрощенные варианты изобретения ограничивают количество подлежащих измерению координат и исключают погрешности определения положения заменяющего анода, возникающие вследствие измерения большого количества координат.These simplified versions of the invention limit the number of coordinates to be measured and exclude errors in determining the position of the replacement anode resulting from the measurement of a large number of coordinates.

Предпочтительным образом два упомянутых угла φ и θ являются по существу одними и теми же для всех контрольных точек, что ограничивает измерение положения единственным измерением расстояния D между фиксированной точкой Р_O и контрольными точками. Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения выбирают контрольные положения (обычно А, В, С и F) и соответствующие контрольные точки таким образом, чтобы упомянутая пространственная ориентация S оказалась по существу одинаковой для всех измерений относительного положения. В этом варианте реализации измеряют расстояния (D_А, D_В и D_С) между фиксированной точкой Р_O и промежуточной контрольной точкой (Р_А, Р_В и Р_С), соответствующей каждому из промежуточных положений измерения (А, В и С), определяют упомянутое конечное относительное положение на основе этих измеренных расстояний (D_А, D_В и D_С) и корректируют положение заменяющего анода (20′′) при помощи по меньшей мере одного измерения расстояния D_F, соответствующего конечному относительному положению.Preferably, the two mentioned angles φ and θ are essentially the same for all control points, which limits the measurement of position to the only measurement of the distance D between the fixed point P _O and the control points. Thus, in accordance with a preferred embodiment of the invention, the control positions (usually A, B, C and F) and the corresponding control points are selected so that the spatial orientation S is substantially the same for all measurements of the relative position. In this embodiment, the distances (D _A , D _B and D _C ) between the fixed point P _O and the intermediate control point (P _A , P _B and P _C ) corresponding to each of the intermediate measurement positions (A, B and C) are measured, the said final relative position is determined based on these measured distances (D _A , D _B and D _C ) and the position of the replacement anode (20 ″) is corrected with at least one measurement of the distance D _F corresponding to the final relative position.

Предпочтительным образом используют тот же самый инструмент (13) манипулирования анодом как для манипулирования израсходованным анодом (20′), так и для манипулирования заменяющим анодом (20′′), а также для осуществления упомянутых измерений относительного положения. Этот вариант приводит к использованию одной единственной фиксированной точки Р_O и позволяет, таким образом, исключить калибровку измерительных устройств, связанную с использованием различных инструментов и с различиями в измерении расстояний, присущими использованию различных инструментов. В этом случае переносят израсходованный анод (20′) перед захватом заменяющего анода (20′′) органом захвата (13а).Preferably, the same anode manipulation tool (13) is used both to manipulate the consumed anode (20 ′) and to manipulate the replacement anode (20 ″), as well as to perform the said relative position measurements. This option leads to the use of a single fixed point P _O and, thus, eliminates the calibration of measuring devices associated with the use of different tools and with differences in the measurement of distances inherent in the use of different tools. In this case, the consumed anode (20 ′) is transferred before the capture of the replacement anode (20 ′ ′) by the capture member (13a).

Принимая во внимание наличие абсолютной реперной точки Р_O на инструменте манипулирования анодами, способ в соответствии с изобретением обеспечивает преимущество, которое заключается в обеспечении возможности корректировать изменение положения анода, вызываемое непредвиденными обстоятельствами. Так, например, если анодная рама (23) перемещается во время осуществления операций замены анода (что обычно происходит при выявлении анодного эффекта), способ в соответствии с изобретением позволяет установить заменяющий анод (20′′) на откорректированной высоте по отношению к другим анодам в том случае, когда контрольная точка располагается на анодной раме. Аналогичным образом, если анод несвоевременно перемещается по отношению к другим анодам (что обычно наблюдается в том случае, когда соединитель (24) не обжимает достаточным образом анодную штангу (22)), способ в соответствии с изобретением позволяет переместить анод на надлежащую высоту по отношению к другим анодам в том случае, когда контрольная точка располагается на анодной раме.Taking into account the presence of an absolute reference point P _O on the anode manipulation tool, the method in accordance with the invention provides the advantage of being able to correct the change in the position of the anode caused by unforeseen circumstances. So, for example, if the anode frame (23) moves during anode replacement operations (which usually occurs when the anode effect is detected), the method in accordance with the invention allows the replacement anode (20 ″) to be installed at a correct height relative to other anodes in when the control point is located on the anode frame. Similarly, if the anode does not move in time relative to other anodes (which is usually observed when the connector (24) does not sufficiently compress the anode rod (22)), the method in accordance with the invention allows the anode to be moved to an appropriate height with respect to other anodes when the test point is located on the anode frame.

Способ замены анода в соответствии с изобретением может быть осуществлен при помощи машины обслуживания (6), снабженной устройством (13с) для измерения положения фиксированной точки Р_O, располагающейся на инструменте (13) манипулирования анодом, по отношению к по меньшей мере одной определенной контрольной точке Р, располагающейся на определенном объекте, отдельном от этого инструмента (13) манипулирования анодом.The method of replacing the anode in accordance with the invention can be carried out using a service machine (6) equipped with a device (13c) for measuring the position of a fixed point P _O located on the anode manipulation tool (13) with respect to at least one specific reference point P located on a specific object, separate from this anode manipulation tool (13).

Упомянутое устройство (13с) измерения предпочтительным образом имеет в своем составе дальномер (дистанционное измерительное устройство) для осуществления упомянутых измерений. Этот дальномер обычно выбирается среди оптических, акустических или радиоэлектронных дальномеров. Дальномер преимущественно представляет собой лазерный дальномер. Расстояние между дальномером и контрольной точкой Р обычно определяется на основе измерения времени прямого и обратного прохождения звуковой или ультразвуковой волны (если дальномер является акустическим) или электромагнитной волны (если дальномер является оптическим или радиоэлектронным) между этим дальномером и контрольной точкой. Упомянутая волна обычно имеет форму пучка, который схематически представлен пунктирными линиями на Фиг.4-8.Said measuring device (13c) preferably comprises a range finder (remote measuring device) for performing said measurements. This range finder is usually selected among optical, acoustic or electronic rangefinders. The range finder is primarily a laser range finder. The distance between the rangefinder and the control point P is usually determined based on the measurement of the forward and backward travel times of the sound or ultrasound wave (if the rangefinder is acoustic) or the electromagnetic wave (if the rangefinder is optical or electronic) between this rangefinder and the control point. Said wave is usually in the form of a beam, which is schematically represented by dashed lines in Figures 4-8.

Для того чтобы избежать влияния промежуточных зазоров на точность измерений положения, измерительное устройство (13с) предпочтительным образом закреплено на органе захвата (13а) или на элементе, жестко связанном с ним.In order to avoid the influence of intermediate clearances on the accuracy of position measurements, the measuring device (13c) is preferably fixed to the gripper (13a) or to an element rigidly connected to it.

Обычно это измерительное устройство (13с) содержит излучатель пучка звуковых или электромагнитных волн и детектор звуковых или электромагнитных волн. Упомянутые электромагнитные волны обычно представляют собой волны видимого света, инфракрасные волны или радиоволны. Излучатель предпочтительным образом представляет собой лазер. Излучатель и/или детектор обычно располагаются в непосредственной близости друг от друга, а фиксированная точка Р_O располагается в непосредственной близости от них, что упрощает определение положения фиксированной точки Р_O по отношению к различным контрольным точкам Р (устраняя, в частности, необходимость учета расстояний между излучателем, детектором и фиксированной точкой Р_O).Typically, this measuring device (13c) comprises an emitter of a beam of sound or electromagnetic waves and a detector of sound or electromagnetic waves. Said electromagnetic waves are usually visible light waves, infrared waves or radio waves. The emitter is preferably a laser. The emitter and / or detector are usually located in close proximity to each other, and a fixed point P _O is located in close proximity to them, which simplifies the determination of the position of a fixed point P _O with respect to various control points P (eliminating, in particular, the need to take into account the distances between the emitter, the detector and the fixed point P _O ).

Таким образом, в соответствии с изобретением излучают пучок звуковых или электромагнитных волн (50) в направлении определенной контрольной точки Р при помощи излучателя и определяют относительное положение этой контрольной точки на основе осуществляемого при помощи детектора измерения звуковых или электромагнитных волн, отраженных от этой контрольной точки, и относительного положения детектора по отношению к излучателю.Thus, in accordance with the invention, a beam of sound or electromagnetic waves (50) is emitted in the direction of a certain control point P with an emitter, and the relative position of this control point is determined based on the measurement of sound or electromagnetic waves reflected from this control point using a detector, and the relative position of the detector with respect to the emitter.

Как уже было сказано выше, положение фиксированной точки Р_O по отношению к определенной контрольной точке Р обычно задается при помощи направления (θ, φ) и расстояния D между фиксированной точкой Р_O и контрольной точкой Р. Это направление (θ, φ) может быть определено на основе измерения ориентации направленного детектора. Расстояние D обычно определяется на основе измерения времени прохождения звуковых или электромагнитных волн между моментом излучения этих волн и моментом их детектирования (приема), а также относительного положения детектора по отношению к излучателю, в частности, расстояния между излучателем и детектором и углового отклонения между направлением излучения пучка и направлением детектирования пучка. Для того чтобы повысить точность измерений, излучатель и детектор предпочтительным образом жестко закрепляются друг с другом или устанавливаются на общей жесткой опоре. Излучатель и/или детектор обычно закрепляются на органе захвата (13а) или на элементе, жестко связанном с этим органом. Преимущественным образом излучатель и детектор располагаются рядом друг с другом, то есть так, что расстояние, которое их разделяет, является очень малым по сравнению с расстоянием D.As mentioned above, the position of a fixed point P _O with respect to a certain control point P is usually set using the direction (θ, φ) and the distance D between the fixed point P _O and the control point P. This direction (θ, φ) can be determined based on measuring the orientation of the directional detector. The distance D is usually determined on the basis of measuring the propagation time of sound or electromagnetic waves between the moment of emission of these waves and the moment of their detection (reception), as well as the relative position of the detector with respect to the emitter, in particular, the distance between the emitter and the detector and the angular deviation between the direction of radiation beam and beam detection direction. In order to increase the accuracy of the measurements, the emitter and the detector are preferably rigidly fixed to each other or mounted on a common rigid support. The emitter and / or detector are usually fixed to the capture organ (13a) or to an element rigidly connected to this organ. Advantageously, the emitter and the detector are located next to each other, that is, so that the distance that separates them is very small compared to the distance D.

Для того чтобы компенсировать возможное наличие зазоров между конструктивными элементами инструмента (13) манипулирования анодами и между органом захвата анода (13а) и анодной штангой (22, 22′), предпочтительным образом всегда осуществляют измерения относительного положения либо при растяжении, то есть после натяжения кинематической цепи инструмента (перед отпусканием соединителя (24), который удерживает анодную штангу на анодной раме (23)), либо при сжатии. Для того чтобы иметь возможность учитывать наличие упомянутых зазоров, предпочтительным является оснащение инструмента (13) манипулирования анодами средством измерения механического напряжения в этом инструменте, таким как осевой динамометр, которое позволяет узнать тот момент, когда кинематическая цепь инструмента находится в состоянии растяжения или сжатия, и определить тот момент, когда все механические зазоры смещены в одном направлении.In order to compensate for the possible presence of gaps between the structural elements of the anode manipulation tool (13) and between the anode gripper (13a) and the anode rod (22, 22 ′), it is always preferable to measure the relative position or under tension, i.e., after kinematic tension tool chains (before releasing the connector (24), which holds the anode rod on the anode frame (23)), or under compression. In order to be able to take into account the presence of the aforementioned gaps, it is preferable to equip the anode manipulation tool (13) with a means of measuring mechanical stress in this tool, such as an axial dynamometer, which allows you to find out when the kinematic chain of the tool is in a state of tension or compression, and determine the moment when all mechanical clearances are displaced in one direction.

Измерения промежуточных относительных положений (А, В и С) могут быть осуществлены с вмешательством или без вмешательства оператора. Запись результатов измерений может осуществляться вручную, то есть оператор может регистрировать данные, полученные на каждом этапе способа, или может быть полностью или частично автоматизирована, то есть компьютеризированное устройство автоматическим образом осуществляет все или часть измерений. Определение конечного относительного положения, соответствующего определенному положению заменяющего анода, также может быть осуществлено оператором с помощью значений, полученных при измерениях промежуточных положений (А, В и С). Для того чтобы облегчить работу операторов и исключить ошибки в расчетах, упомянутые измерения положений (А, В, С и F) предпочтительно осуществляются полностью или частично компьютеризированным образом. Измерительное устройство (13с) преимущественно содержит систему для регистрации результатов выполненных измерений и для определения упомянутого положения F, соответствующего заменяющему аноду (20′′).Measurements of intermediate relative positions (A, B and C) can be performed with or without operator intervention. The measurement results can be recorded manually, that is, the operator can record the data obtained at each step of the method, or can be fully or partially automated, that is, a computerized device automatically takes all or part of the measurements. The determination of the final relative position corresponding to the specific position of the replacement anode can also be carried out by the operator using the values obtained by measuring the intermediate positions (A, B and C). In order to facilitate the work of operators and to eliminate errors in the calculations, the mentioned position measurements (A, B, C and F) are preferably carried out in a fully or partially computerized manner. The measuring device (13c) advantageously comprises a system for recording the results of the measurements taken and for determining the aforementioned position F corresponding to the replacement anode (20 ″).

Claims

1. The method of replacing the anode in an electrolytic cell (2) for producing aluminum by melt electrolysis containing an anode frame (23) and a plurality of anodes (20), each of which is equipped with a metal rod (22), in which using at least one tool ( 13) manipulating the anode, containing the positioning organ (13b) and the gripping organ (13a), replace at least one expended anode (20 ') with at least one replacement anode (20 ") and install this replacement anode (20") in a certain position in the cell (2), characterized in that
for at least one anode manipulation tool (13), a fixed point P _O rigidly connected to said tool is selected,
a set of intermediate control positions of the anode manipulation tool (13) is selected and an intermediate control point located on separate objects from the anode manipulation tool (13) is connected to each position of the said combination,
select the final control position of the anode manipulation tool (13) corresponding to said specific position of the replacement anode (20 "), and associate with this control position a specific end control point P _F located on an object separate from the anode manipulation tool (13),
place the anode manipulation tool (13) in each of said intermediate control positions, and for each position measure the relative position of a fixed point P _{O of} said tool with respect to the corresponding intermediate control point,
on the basis of the said measurements of the relative position, the final relative position of the fixed point P _{O of the} manipulation tool (13) is determined with respect to the determined end control point P _F corresponding to the specified specific position of the replacement anode (20 ”) in the cell (2),
adjust the position of the replacement anode (20 ") by at least one measurement of the relative position of the fixed point P _{O of the} manipulation tool (13) with respect to the end reference point P _F so as to position said tool in said final relative position.

2. The method according to claim 1, characterized in that the final control point P _F is located on the electrolyzer (2).

3. The method according to claim 2, characterized in that the final control point P _F is located on the anode frame (23) of the electrolyzer (2).

4. The method according to claim 1, characterized in that said final relative position of the manipulation tool (13) is the gripping position of the metal rod (22 ") of the replacement anode (20").

5. The method according to claim 1, characterized in that the said set of intermediate control positions contains:
the first control position And in relation to the metal rod (22 ') of the consumed anode (20') before removing it from the electrolyzer (2),
the second control position In relation to the metal rod (22 ') of the consumed anode (20') after it is removed from the cell (2) and placed on the control object (40 '),
the third control position C in relation to the metal rod (22 ”) of the replacement anode (20”) after it is placed on the control object (40 ”).

6. The method according to claim 5, characterized in that the said first and second control positions are the grip positions of the metal rod (22 ') of the consumed anode (20'), and said third control position is the grip position of the metal rod (22 ") replacement anode (20 ”).

7. The method according to claim 5, characterized in that the intermediate control point P _A associated with the first control position A is placed on the electrolyzer (2).

8. The method according to claim 7, characterized in that the intermediate control point P _A is located on the anode frame (23).

9. The method according to claim 7, characterized in that the said specific end control point P _F is the same point as the intermediate control point P _A associated with the first control position A.

10. The method according to claim 5, characterized in that the intermediate control point P _B associated with the second control position B is located on the first control object (40 ') located outside the cell.

11. The method according to claim 10, characterized in that the control object (40 ') is an anode transportation pallet.

12. The method according to claim 5, characterized in that the intermediate control point P _C associated with the third control position C is located on the second control object (40 ”) located outside the cell.

13. The method according to p. 12, characterized in that the control object (40 ") is a tray for transporting anodes.

14. The method according to claim 1, characterized in that the same anode manipulation tool (13) is used to manipulate the consumed anode (20 ') and the replacement anode (20 ”) and to take the above measurements of their relative position.

15. The method according to claim 1, characterized in that the relative relative positions of the anodes are set according to the distance D between the fixed point P _O and the control point and the spatial orientation 3 of the control point with respect to the fixed point P _O.

16. The method according to p. 15, characterized in that the control position and the corresponding control points are selected so that the spatial orientation S is substantially the same for all measurements of the relative position of the anodes.

17. The method according to claim 1, characterized in that the said measurements are carried out using telemetry.

18. The method according to 17, characterized in that the said telemetry is selected from optical, acoustic or electronic telemetry.

19. The method according to p. 18, characterized in that the said telemetry is a laser telemetry.

20. The method according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the fixed point P _O is located on the capture organ (13a) or on the element of the manipulation tool (13) rigidly connected to the capture organ (13a).

21. A maintenance machine (6) for performing anode replacement operations in a series of electrolytic cells (2) for producing aluminum by melt electrolysis containing a plurality of anodes (20), each of which is equipped with a metal rod (22), said machine comprising at least least one tool (13) of manipulating an anode comprising a body (13b) and the positioning body (13a) of the grip, characterized in that it comprises means (13c) for measuring the position of the fixed point P _O, disposed on the tool (13) to manipulate and Odom, with respect to at least one control point P is located on a separate instrument (13) anode object manipulation.

22. Machine (6) according to claim 21, characterized in that the fixed point P _O is located on the capture organ (13a) or on the element of the manipulation tool (13) rigidly connected to the capture organ (13a).

23. Machine (6) according to claim 21, characterized in that the device (13c) for measuring the position of the fixed point P _O comprises a range finder for performing the said measurement.

24. Machine (6) according to claim 23, characterized in that the range finder is selected from optical, acoustic or electronic range finders.

25. Machine (6) according to paragraph 24, wherein the rangefinder is a laser rangefinder.

26. Machine (6) according to claim 21, characterized in that the device (13c) for measuring the position of the fixed point P _{O is} fixed to the capture member (13a) or to an element rigidly connected to it.

27. Machine (6) according to claim 21, characterized in that the anode manipulation tool (13) is provided with a means for measuring mechanical stress in the tool, for example, an axial dynamometer.

28. Machine (6) according to any one of paragraphs.21-27, characterized in that the device (13c) for measuring the position of a fixed point P _O contains a system for recording the results of the measurements and for determining the aforementioned position A 'corresponding to the replacement anode (20 ” )

29. A service unit (4) of an industrial enterprise producing aluminum by melt electrolysis, comprising a movable bridge crane (5) and at least one service machine (6) according to any one of claims 21 to 28.