RU2584059C1 - Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах - Google Patents
Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584059C1 RU2584059C1 RU2014144955/02A RU2014144955A RU2584059C1 RU 2584059 C1 RU2584059 C1 RU 2584059C1 RU 2014144955/02 A RU2014144955/02 A RU 2014144955/02A RU 2014144955 A RU2014144955 A RU 2014144955A RU 2584059 C1 RU2584059 C1 RU 2584059C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- microprocessor
- output
- electromagnetic
- conductor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
- C25C3/12—Anodes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия. Технический результат - повышение точности контроля токораспределения. Устройство содержит электромагнитный датчик, нормализатор входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микропроцессор. Причем датчик установлен на одном конце шеста, выполненного из непроводящего ток материала и длина которого достаточна для свободного доступа к проводнику с током, а его выход подключен через последовательно соединенные нормализатор входных сигналов и АЦП к микропроцессору. Выход микропроцессора оснащен USB разъемом для считывания накопленной информации об измеренных значениях тока. Устройство снабжено вторым электромагнитным датчиком, установленным напротив первого датчика относительно центра проводника с током, при этом электромагнитные датчики соединены последовательно и зафиксированы с помощью ограничителя, а их общий выход подключен витой парой к входу нормализатора входных сигналов. 2 ил.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано для контроля силы тока в анодных штырях электролизеров с самообжигающимися анодами и в электролизерах с обожженными анодами, а также для контроля токораспределения по катодным блюмсам.
Известно «Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевого электролизера» (Пат. РФ. №2371524. Опубл. 27.10.2009 г., аналог), содержащее: коммутатор входных сигналов, электромагнитные датчики, линии связи электромагнитных датчиков с коммутатором входных сигналов, нормализатор входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор, устройство согласования, автоматизированную систему управления (АСУ), швеллер и элементы его крепления, швеллер с размещенными в нем электромагнитными датчиками и витыми парами проводников, соединяющих выходы датчиков, которые располагают ниже анодной шины по центру плоскости алюминиевых штанг, подводящих ток к штырям, электромагнитные датчики подключены к входам коммутатора входных сигналов, а выход коммутатора входных сигналов подключен через последовательно соединенные нормализатор и АЦП к микропроцессору, выход которого, через устройство согласования подключен к входу АСУ.
Внедрение таких устройств на всех электролизерах позволило бы в автоматическом режиме вести контроль качества подвода тока к анодам, но требует проведения монтажных работ на анодных узлах действующих электролизеров, что сопряжено с существенными технологическими трудностями и существенно увеличивает сроки внедрения, поскольку отключения электролизеров на капитальный ремонт производят через 3-5 лет, что следует отнести к основному недостатку данных устройств.
Известно также «Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах» (Пат. РФ №2484183, опубл. 10.06.2013, бюл. №16, прототип), содержащее электромагнитный датчик силы тока, нормализатор входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор, в котором выход электромагнитного датчика силы тока подключен через последовательно соединенные нормализатор и АЦП к микропроцессору, отличающееся тем, что электромагнитный датчик силы тока расположен на одном конце шеста, выполненного из непроводящего ток материала, длина которого достаточна для свободного доступа к любой из штанг, подводящих ток к анодным штырям или блюмсам, причем в месте крепления датчика установлен ограничитель, обеспечивающий идентичность расположения электромагнитного датчика силы тока относительно штанги во время измерения протекающего в ней тока, а на противоположном конце шеста расположены последовательно соединенные нормализатор входных сигналов, АЦП, микропроцессор, при этом выход электромагнитного датчика силы тока соединен с входом нормализатора входных сигналов витой парой, а выход микропроцессора оснащен USB-разъемом для считывания накопленной информации об измеренных значениях силы тока в анодных штырях или блюмсах электролизера.
Испытания устройства на промышленных электролизерах с самообжигающимися анодами показали на наличие погрешностей измерения силы тока в штырях за счет влияния магнитного поля от рядом расположенных штырей.
Задачей предлагаемого технического решения является устранение отмеченного недостатка, а именно повышение точности контроля токораспределения в анодных штырях или блюмсах электролизеров.
Для решения поставленной задачи в «Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах», содержащее: электромагнитный датчик, нормализатор входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микропроцессор, причем электромагнитный датчик установлен на одном конце шеста, выполненного из непроводящего ток материала, длина которого достаточна для свободного доступа к проводнику с током, а его выход подключен через последовательно соединенные нормализатор входных сигналов и АЦП к микропроцессору, при этом выход микропроцессора оснащен USB разъемом для считывания накопленной информации об измеренных значениях тока, дополнительно оно снабжено вторым электромагнитным датчиком, установленным напротив первого датчика относительно центра проводника с током, при этом электромагнитные датчики соединены последовательно и зафиксированы с помощью ограничителя, а их общий выход подключен витой парой к входу нормализатора входных сигналов.
Существенным отличием данного технического решения является то, что устройство снабжено вторым электромагнитным датчиком, установленным напротив первого электромагнитного датчика относительно центра проводника с током, при этом электромагнитные датчики соединены последовательно и зафиксированы с помощью ограничителя, а их общий выход подключен витой парой к входу нормализатора входных сигналов.
Технический результат - снижение погрешности измерения силы тока в проводнике за счет компенсации внешних магнитных полей. Это достигается тем, что бесконтактный измеритель тока содержит по крайней мере два электромагнитных датчика, расположенных в плоскости, перпендикулярной проводнику с измеряемым током, при этом датчики жестко связаны между собой, расположены вдоль прямой, являющейся продолжением диаметра проводника.
На фиг. 1 представлена схема измерения тока, поясняющая снижение влияния индукции магнитного поля от соседних токопроводящих штырей.
На фиг. 2 представлена структурная схема устройства контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения: проводник с измеряемым током - ПЦ; проводники с током, создающие магнитные поля помехи - ПП, ПЛ; точки в которых устанавливают электромагнитные датчики - 1, 2; вектор индукции магнитного поля - Вц-1, создаваемый проводником (ПЦ) в точке (1); вектор индукции магнитного поля - Вп-1, создаваемый проводником (ПП) в точке (1); вектор индукции магнитного поля - Вл-1, создаваемый проводником (ПЛ) в точке (1); вектор индукции магнитного поля - Вп-2, создаваемый проводником (ПП) в точке (2); вектор индукции магнитного поля - Вл-2, создаваемый проводником (ПЛ) в точке (2); вектор индукции магнитного поля - Вц-2, создаваемый проводником (ПЦ) в точке (2); суммарный вектор индукции магнитного поля - В1 в точке (1), суммарный вектор индукции магнитного поля - В2 в точке (2), расстояния между проводниками - h; диаметр - d проводников.
На фиг. 2, введены следующие обозначения: 1 - анодный штырь; L1, L2 - электромагнитные датчики; 2 - выход электромагнитных датчиков; 4 - ограничитель; 3 - витая пара проводников для соединения выводов индукционных датчиков с входом нормализатора входных сигналов - 5; 6 - АЦП; 8 - микропроцессор; 10 - источник питания; 9 - USB разъем, для считывания накопленной информации об измеренных значениях тока в анодных штырях или блюмсах; 7 - кнопка «измерение» подключает сигнал с выхода АЦП к входу микропроцессора, после того как электромагнитные датчики зафиксированы на штыре или блюмсе; 11 - кнопка включения электропитания прибора.
Поясним технический результат решения поставленной задачи - снижение погрешности измерения силы тока в проводнике за счет компенсации наводимого магнитного поля в электромагнитных датчиках, от вблизи расположенных проводников с током. Рассмотрим два варианта компенсации внешних электромагнитных полей.
В силу симметрии магнитного поля вокруг измеряемого проводника имеем:
1. Для случая h>>d и d→0 можно принять Вп-2≈Вп-1, Вл-2≈Вл-1,
суммарный вектор индукции магнитного поля в точке 1:
Суммарный вектор индукции магнитного поля в точке 2:
вычтем (1) из (2) и преобразуем:
Согласно выражению (3) происходит полная компенсация внешних магнитных полей от проводников, расположенных на одной линии с измеряемым проводником и электромагнитными датчиками.
Следовательно, ЭДС на выходе электромагнитных датчиков пропорциональна протекающему току в измеряемом штыре.
2. Для случая h~d имеем Вп-1=Вп-2-ΔВп, Вл-2=Вл-1-ΔВл,
где ΔВп, ΔВл - величины изменения вектора индукции магнитного поля с учетом конечного диаметра d измеряемого проводника ПЦ от влияющих проводников ПП и ПЛ соответственно. Тогда выражения (1), (2), (3) перепишутся в следующем виде:
Суммарный вектор индукции магнитного поля в точке 1:
Суммарный вектор индукции магнитного поля в точке 2:
вычтем (1′) из (2′) и преобразуем:
в силу того, что Вц>>ΔВп и Вц>>ΔВл, принимаем
Согласно выражению (4) происходит частичная компенсация внешних магнитных полей от проводников, расположенных на одной линии с измеряемым проводником и электромагнитными датчиками.
Следовательно, на ЭДС на выходе электромагнитных датчиков практически не оказывают влияние магнитные поля соседних проводников. Величина ЭДС в измеряемом штыре на выходе датчиков пропорциональна протекающему в нем току.
Устройство (Фиг. 2) контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах работает следующим образом. В исходном положении выход электромагнитных датчиков (2) соединен с входом нормализатора (5) с помощью витой пары проводников (3). Выход нормализатора (5) подключен к входу АЦП (6), выход которого через кнопку (7) подключен к микропроцессору (8). Перед началом измерений кнопкой (11) включают электропитание прибора. Подносят электромагнитные датчики (L1, L2) к штырю анодного узла с протекающим по нему током. Расположение датчиков на штыре с протекающим током фиксируют с помощью ограничителя (4), обеспечивая идентичность расположения электромагнитного датчика относительно штыря во время измерения протекающего в нем тока. После того как электромагнитные датчики (L1, L2) зафиксированы на штыре, нажимают кнопку «измерение», в результате сигнал с выхода электромагнитного датчика (2), пропорциональный силе тока в анодном штыре, поступает на вход нормализатора входных сигналов (5), который обеспечивает необходимую фильтрацию, усиление и согласование по уровню с выходом АЦП (6) для преобразования в цифровой код. Преобразованный в АЦП (6) цифровой сигнал поступает на микропроцессор (8), который рассчитывает ток, протекающий через анодный штырь (1). Измеренные показания тока в каждом штыре записывают в память микропроцессора. По окончании замеров полученные данные переносят в АСУ ТП через USB разъем (9), необходимую для технологов информацию выводят на дисплей и/или печать в виде графика.
Данное техническое решение позволяет повысить точность и технологичность контроля токораспределения по штырям в анодном узле электролизеров или в катодных блюмсах, своевременно принимать решения по перестановке анодных штырей и фиксировать развитие процесса разрушения подины, что сократит потери энергии в анодном узле и количество технологических расстройств работы электролизеров.
Положительный технический эффект от реализации данного способа контроля токораспределения по анодным штырям заключается в стабилизации технологического режима процесса электролиза, снижении потерь электроэнергии в анодном узле за счет своевременного устранения перекосов в распределении электрического тока по анодным штырям.
Предлагаемое техническое решение может быть реализовано промышленным способом.
Claims (1)
- Устройство для контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах, содержащее электромагнитный датчик, нормализатор входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и микропроцессор, причем электромагнитный датчик установлен на одном конце шеста, выполненного из непроводящего ток материала и длина которого достаточна для свободного доступа к проводнику с током, а его выход подключен через последовательно соединенные нормализатор входных сигналов и АЦП к микропроцессору, при этом выход микропроцессора оснащен USB разъемом для считывания накопленной информации об измеренных значениях тока, отличающееся тем, что оно снабжено вторым электромагнитным датчиком, установленным напротив первого датчика относительно центра проводника с током, при этом электромагнитные датчики соединены последовательно и зафиксированы с помощью ограничителя, а их общий выход подключен витой парой к входу нормализатора входных сигналов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014144955/02A RU2584059C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014144955/02A RU2584059C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2584059C1 true RU2584059C1 (ru) | 2016-05-20 |
Family
ID=56011951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014144955/02A RU2584059C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2584059C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4786379A (en) * | 1988-02-22 | 1988-11-22 | Reynolds Metal Company | Measuring current distribution in an alumina reduction cell |
| CN1908239A (zh) * | 2005-08-02 | 2007-02-07 | 高德金 | 利用铝电解槽大电流对导电材料部件进行电压降测试的方法 |
| CN101008094A (zh) * | 2006-01-24 | 2007-08-01 | 兰州铝业股份有限公司 | 一种预焙铝电解槽工艺参数测量方法及其装置 |
| RU2371524C1 (ru) * | 2008-06-30 | 2009-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Способ контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
| RU2484183C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-06-10 | Александр Иванович Громыко | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
-
2014
- 2014-11-06 RU RU2014144955/02A patent/RU2584059C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4786379A (en) * | 1988-02-22 | 1988-11-22 | Reynolds Metal Company | Measuring current distribution in an alumina reduction cell |
| CN1908239A (zh) * | 2005-08-02 | 2007-02-07 | 高德金 | 利用铝电解槽大电流对导电材料部件进行电压降测试的方法 |
| CN101008094A (zh) * | 2006-01-24 | 2007-08-01 | 兰州铝业股份有限公司 | 一种预焙铝电解槽工艺参数测量方法及其装置 |
| RU2371524C1 (ru) * | 2008-06-30 | 2009-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Способ контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
| RU2484183C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-06-10 | Александр Иванович Громыко | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2014222569B2 (en) | Measurement of electric current in an individual electrode in an electrolysis system | |
| FI125515B (en) | A method of measuring and arranging an electric current flowing at a single electrode of an electrolysis system | |
| RU2634817C1 (ru) | Устройство для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера | |
| TWI647341B (zh) | 金屬電極澱積工廠中陰極和陽極之電流分配評估系統和方法及所用吊架桿 | |
| CN103245824A (zh) | 非接触式D-dot电压互感器及其电压检测自校正方法 | |
| CN201373757Y (zh) | 带磁场强度补偿功能的智能电磁流量计 | |
| RU2401325C1 (ru) | Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров | |
| RU2584059C1 (ru) | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах | |
| Yarymbash et al. | An error estimation of the current sensors of the automated control system of the technological process of graphitation | |
| RU2371524C1 (ru) | Способ контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах | |
| CN105463512B (zh) | 铝电解槽铝液界面波动和极距在线监测方法及其装置 | |
| CN108254611B (zh) | 一种电极电流测量方法及系统 | |
| RU2484183C1 (ru) | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах | |
| TWI640657B (zh) | 連續監控互連電解電池中電流分佈之裝置和電解槽及系統，及修整電解槽之方法 | |
| RU196893U1 (ru) | Цифровой трансформатор тока и напряжения | |
| WO2014032084A1 (en) | Magnetic shielding for measuring a plurality of input and/or output currents to an electrolytic cell | |
| CN109765408A (zh) | 一种电测量仪器 | |
| CN105463513B (zh) | 铝电解生产氧化铝浓度在线监测方法及其监测装置 | |
| RU2674180C2 (ru) | Способ контроля технического состояния катодного узла электролизера | |
| FI59176B (fi) | Elektrolyscell | |
| RU2686570C1 (ru) | Способ неразрушающей дефектоскопии анода алюминиевого электролизера | |
| Potocnik et al. | Measurement of DC busbar currents in aluminium smelters | |
| KR20160041365A (ko) | 방식대상물의 스마트 감시장치 | |
| CN210894568U (zh) | 一种电缆短路故障点位置测量电路 | |
| CN106149001A (zh) | 在阳极大母线上在线测量阳极电流分布的测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161107 |