RU2634817C1 - Устройство для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера - Google Patents
Устройство для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2634817C1 RU2634817C1 RU2016125969A RU2016125969A RU2634817C1 RU 2634817 C1 RU2634817 C1 RU 2634817C1 RU 2016125969 A RU2016125969 A RU 2016125969A RU 2016125969 A RU2016125969 A RU 2016125969A RU 2634817 C1 RU2634817 C1 RU 2634817C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- sensors
- anode rod
- anodes
- current distribution
- 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
- C25C3/20—Automatic control or regulation of cells
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 Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области автоматизированного управления технологическими процессами производства алюминия и диагностики проблем на анодах, в частности, к устройству для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера. Устройство установлено на анодной штанге, закрепленной на анодной шине, и содержит не менее одного датчика измерения магнитного поля, соединенного с вычислительным блоком. Датчики измерения магнитного поля расположены внутри тела анодной штанги, электрически соединенной с анодом, или жестко закреплены непосредственно на ее поверхности. Датчики соединены между собой проводами и с вычислительным блоком, размещенным на безопасном расстоянии от воздействия высоких температур, посредством кабеля и/или беспроводной связью. Обеспечивается повышение точности измерения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия способом электролиза, и может быть использовано при автоматизированном управлении технологическими процессами производства алюминия и диагностики проблем на анодах.
Уровень техники
Известен способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера с обожженными анодами, закрепленными на анодной шине (патент RU 2307881, МПК C25C 3/20, опубл. 10.10.2007), включающий измерение напряжения на конструктивных элементах электролизера с использованием датчиков напряжения, связанных с вычислительным блоком, и определение токов по анодам.
Недостатком данного способа автоматического контроля является то, что измерение напряжения на электролизере осуществляется в нескольких точках по длине анодной шины, но в расчете никак не учитывается электрическое контактное соединение анодная шина/анодная штанга, кроме того, отсутствует коррекция температурной зависимости электропроводности. Все эти перечисленные факторы могут давать существенную погрешность в измерениях токораспределения по анодам электролизера.
Также, известен способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера с обожженными анодами, закрепленными на анодной шине, включающий измерение напряжения на конструктивных элементах электролизера с использованием датчиков напряжения, связанных с вычислительным блоком и определение токов по анодам (патент US 4786379, МПК C25C 3/20, 1988). Определение токов по отдельному аноду основано на измерениях напряжения на вертикальном участке фиксированной длины анодной штанги. Коррекция температурной зависимости электропроводности проводится на основе данных от датчиков температуры на анодных штангах.
Основной недостаток способа по US 4786379 обусловлен тем, что измерение напряжения проводится непосредственно на анодных штангах. При использовании указанного способа для непрерывного мониторинга токораспределения по всем анодам электролизера необходима периодическая перенастройка системы, а именно при каждой замене анода проводится полный или частичный демонтаж и монтаж измерительного узла на анодной штанге.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ определения распределения тока по анодам, включающий в себя один или более датчик измерения магнитного поля, располагающийся в непосредственной близости от каждой анодной штанги (патент US 6136177, C25C 3/20, C25C 1/00, опубл. 24.10.2000). В способе предлагается использовать датчики тока на основе измерения магнитного поля (эффект Холла). Способ включает определение токораспределения по анодам в одном или нескольких электролизерах с помощью: i) размещения одного или нескольких датчиков для измерения магнитного поля вблизи каждой из одной или более анодных штанг, для создания одного или более сигналов, пропорциональных вышеупомянутым магнитным полям; (ii) передачи вышеупомянутых сигналов на устройство дистанционного управления; iii) проведения температурной и магнитной компенсации вышеупомянутых сигналов до или после вышеупомянутой передачи; и iv) создания сигналов управления, которые создаются на базе вышеупомянутых сигналов и идут на вышеупомянутый электролизер.
Основной недостаток способа прототипа заключается в том, что при каждой замене анода проводится полный или частичный демонтаж и монтаж измерительного узла на анодной штанге. Соответственно неизбежны сдвиги, повороты рамки, относительно предыдущего места установки, что обусловливает дополнительную ошибку измерения. Кроме того, в отдельных случаях датчики могут подвергаться воздействию высокой температуры (открытая створка, замена соседнего анода, технологическая обработка и т.д.), что может привести к выходу из строя датчиков.
Раскрытие изобретения
Техническая задача, поставленная перед изобретением, состоит в повышении точности измерения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера. Решение поставленной технической задачи позволяет на его основе стабилизировать технологические параметры и режим работы электролизера и, тем самым, улучшить технико-экономические показатели работы алюминиевого электролизера.
Технологический контроль алюминиевых электролизеров основан на непрерывном считывании тока серии и напряжения электролизера и вычисления мгновенного сопротивления электролизера. Для непрерывного контроля процессов, происходящих в электролизере, недостаточно знать только величину напряжения, измеряемого на электролизере. Необходимо использовать дополнительные сигналы с электролизера, что позволит более точно производить диагностику происходящих процессов и вовремя реагировать на них. В качестве дополнительных сигналов могут быть использованы значения токовой нагрузки каждого анода, полученные путем замера тока, проходящего через анодную штангу, механически и электрически соединенную с анодом. При таком замере, в силу последовательного электрического соединения анода и анодной штанги, ток, проходящий через анодную штангу, в точности равен току анода. Информация о распределении тока электролизера по анодам, соединенным параллельно, называемое в алюминиевой промышленности термином «токораспределение», позволяет, в частности, оперативно принимать решение о выравнивании токов по анодам для достижения максимальной производительности при заданном токе электролизера.
Указанный технический результат, заключающийся в повышении точности измерения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера, достигается тем, что устройство определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера, закрепленными на анодной шине, содержит в теле или на поверхности каждой анодной штанги один или более датчиков измерения магнитного поля, при этом датчики, если их более одного, соединены между собой проводами и посредством кабеля и/или путем беспроводной связи соединены с вычислительным блоком, размещенным на безопасном расстоянии от воздействия высоких температур.
Предлагаемое изобретение дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению указанного выше технического результата.
Перед установкой в анодную штангу датчики могут помещать в изоляционный материал для исключения электрического контакта датчиков измерения тока и анодной штанги. Кроме того, поверхность датчиков могут закрывать для защиты от механических повреждений и снижения температурных воздействий металлической крышкой, закрепленной на анодной штанге, а провода, соединяющие датчики, могут быть расположены в каналах, выполненных внутри тела анодной штанги. При этом кабель, соединяющий датчики с вычислительным блоком, может быть расположен в кабель-канале, закрепленном на анодной шине, а вычислительный блок может быть размещен на анодной шине.
Приведенные выше варианты частного выполнения по изобретению не являются единственно возможными. Допускаются различные модификации и улучшения, не выходящие за пределы области действия изобретения, определенной независимым пунктом формулы изобретения.
За счет установки датчиков измерения магнитного поля внутри тела анодной штанги и неизменного места положения датчика в случае замены анода существенно снижается погрешность измерения датчиком тока, соответственно технологический контроль электролизера и диагностика происходящих процессов будут правильно интерпретированы. Так как датчики установлены в теле анодной штанги, они не подвержены воздействию высокой температуры, возникающей при открытой створке, замене соседнего анода, технологической обработке и т.д. Кроме того, расположение датчиков внутри тела анодной штанги позволяет исключить обрывы, повреждения системы измерения при замене и транспортировке анода, поскольку датчики устанавливаются в процессе изготовления анодной штанги и не меняют своего положения относительно нее при замене анода.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, где показано:
на фиг. 1 - общий вид устройства;
на фиг. 2 - схема установки датчиков измерения магнитного поля на анодной штанге;
на фиг. 3 - схема подготовки анодной штанги к установке датчика измерения магнитного поля.
на фиг. 4 - схема установки датчиков измерения магнитного поля на поверхности анодной штанги.
Осуществление изобретения
Устройство определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера содержит анод 1, соединенный с помощью анодной штанги 2 с анодной шиной 3, посредством зажима 4. На анодной штанге 2 установлены датчики Холла для измерения магнитного поля 5 (далее по тексту - датчики 5). Датчиков 5 может быть один или более одного. Если датчиков более одного, они устанавливаются в одной плоскости, перпендикулярной оси анодной штанги и соединяются между собой электрическими проводами. Провода, соединяющие датчики 5 через электрический разъем 6 при помощи кабеля 7, расположенного в кабель-канале 8, соединены с вычислительным блоком 9. Для исключения электрического контакта датчиков измерения тока и анодной штанги датчики 5 могут быть помещены в изоляционный материал 10. Провода, соединяющие датчики 5, предпочтительно, расположены в каналах 11, выполненных внутри сечения анодной штанги.
Для измерения магнитного поля, создаваемого током, проходящим через анодную штангу, используют датчики 5. Датчики 5 интегрированы в проводник - анодную штангу 2. Сигналы с датчиков 5 передаются с помощью кабелей 7 расположенных в кабель-канале 8 в вычислительный блок 9, где сигналы накапливаются, проводится их обработка и затем осуществляется их передача их на шкаф управления (не показан) уже в обработанном виде (значения токов по анодам).
Монтаж датчиков 5 осуществляют следующим образом: в анодной штанге 2 выбирают (выфрезеровывают) углубление 2а для размещения датчиков 5, которые, при необходимости, помещают в изоляционный материал 10, например оболочку из стеклотекстолита, датчики 5 закрепляют внутри углубления 2а и соединяют между собой электрическими проводами, ведущими к электрическому разъему 6 с которым соединяется кабель 7. Электрические провода могут быть помещены в выполненных в теле анодной штанги кабель-каналах 11. Углубление 2а с датчиком 5, помещенным в изоляционный материал 10, может закрываться металлической пластиной 12 закрепленной на анодной штанге 2, чтобы не допустить повреждения измерительного оборудования (датчика 5).
При замене анода 1 производят отсоединение кабеля 7 от электрического разъема 6. Краном захватывают анодную штангу 2 с отработанным анодом 1, ослабляют зажим 4 и анод 1 извлекают из электролизера. Затем на анодную штангу 2 с вмонтированными в нее датчиками 5, соединенными электрическими проводами, устанавливают новый анод 1, затягивают зажим 4 и производят подключение кабеля 7 от электрического разъема 6 к проводам, соединяющим датчики 5.
Использование заявляемого устройства позволяет повысить точность измерения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера.
Возможен вариант с расположением датчиков 5 на поверхности проводника - анодной штанге 2.
В этом случае монтаж датчиков 5 осуществляют следующим образом: на анодной штанге 2 закрепляются датчики 5, которые предварительно помещают в изоляционный материал 10 и с помощью винтов, вкручиваемых в тело анодной штанги 2, монтируются. От механических повреждений датчики 5 защищаются металлической пластиной 12, закрепленной на анодной штанге 2, поверх датчика 5.
Работа устройства с таким расположением датчиков полностью идентична работе датчиков с расположением внутри тела анодной штанги.
Claims (6)
1. Устройство для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера, содержащее датчики измерения магнитного поля, соединенные с вычислительным блоком кабелем и/или беспроводной связью, отличающееся тем, что упомянутые датчики измерения магнитного поля установлены внутри анодных штанг в одной плоскости, перпендикулярной оси анодной штанги, и соединены между собой проводами.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые датчики помещены в изоляционный материал.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые датчики закрыты металлическими крышками, закрепленными на анодной штанге.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый кабель расположен в кабель-канале, закрепленном на анодной шине.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые провода размещены в каналах, выполненных внутри анодной штанги.
6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вычислительный блок установлен на анодной шине.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125969A RU2634817C1 (ru) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Устройство для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера |
AU2017287821A AU2017287821A1 (en) | 2016-06-28 | 2017-05-18 | Device for determining current distribution across the anodes of an aluminum electrolyser |
BR112018006565A BR112018006565A2 (pt) | 2016-06-28 | 2017-05-18 | dispositivo para determinar a distribuição de corrente através dos anodos de uma célula de redução de alumínio |
CN201780003564.2A CN108138342A (zh) | 2016-06-28 | 2017-05-18 | 用于确定铝电解槽的沿阳极的电流分布的装置 |
PCT/RU2017/000321 WO2018004382A1 (ru) | 2016-06-28 | 2017-05-18 | Устройство определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера |
CA2997990A CA2997990A1 (en) | 2016-06-28 | 2017-05-18 | Device for determining current distribution across the anodes of an aluminum reduction cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125969A RU2634817C1 (ru) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Устройство для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2634817C1 true RU2634817C1 (ru) | 2017-11-03 |
Family
ID=60263725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016125969A RU2634817C1 (ru) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | Устройство для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108138342A (ru) |
AU (1) | AU2017287821A1 (ru) |
BR (1) | BR112018006565A2 (ru) |
CA (1) | CA2997990A1 (ru) |
RU (1) | RU2634817C1 (ru) |
WO (1) | WO2018004382A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2700904C1 (ru) * | 2018-07-12 | 2019-09-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Лабораторная установка для исследований анодных процессов алюминиевого электролизера |
CN112074733A (zh) * | 2018-05-21 | 2020-12-11 | 俄铝工程技术中心有限责任公司 | 用于对铝电解槽阳极进行无损检查的方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109518231A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-26 | 云南铝业股份有限公司 | 一种铝电解槽电极电流分布情况测量装置及其测量方法 |
CN109876752B (zh) * | 2019-03-22 | 2021-01-29 | 中南大学 | 一种可控的工业铝电解电化学过程研究方法及装置 |
CN110923753B (zh) * | 2019-10-30 | 2021-08-27 | 白银有色集团股份有限公司 | 一种可用于水溶液电解槽电极电流测量的导电排底座 |
Citations (4)
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 |
US6136177A (en) * | 1999-02-23 | 2000-10-24 | Universal Dynamics Technologies | Anode and cathode current monitoring |
RU2307881C1 (ru) * | 2005-12-22 | 2007-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера |
US8125214B1 (en) * | 2008-02-12 | 2012-02-28 | Daniel Artemus Steingart | Determining electrical current using at least two sensors at a known distance from each other |
-
2016
- 2016-06-28 RU RU2016125969A patent/RU2634817C1/ru active
-
2017
- 2017-05-18 BR BR112018006565A patent/BR112018006565A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2017-05-18 CN CN201780003564.2A patent/CN108138342A/zh active Pending
- 2017-05-18 CA CA2997990A patent/CA2997990A1/en not_active Abandoned
- 2017-05-18 AU AU2017287821A patent/AU2017287821A1/en not_active Abandoned
- 2017-05-18 WO PCT/RU2017/000321 patent/WO2018004382A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
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 |
US6136177A (en) * | 1999-02-23 | 2000-10-24 | Universal Dynamics Technologies | Anode and cathode current monitoring |
RU2307881C1 (ru) * | 2005-12-22 | 2007-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера |
US8125214B1 (en) * | 2008-02-12 | 2012-02-28 | Daniel Artemus Steingart | Determining electrical current using at least two sensors at a known distance from each other |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112074733A (zh) * | 2018-05-21 | 2020-12-11 | 俄铝工程技术中心有限责任公司 | 用于对铝电解槽阳极进行无损检查的方法 |
CN112074733B (zh) * | 2018-05-21 | 2024-01-12 | 俄铝工程技术中心有限责任公司 | 用于对铝电解槽阳极进行无损检查的方法 |
RU2700904C1 (ru) * | 2018-07-12 | 2019-09-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Лабораторная установка для исследований анодных процессов алюминиевого электролизера |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2017287821A1 (en) | 2018-04-05 |
CA2997990A1 (en) | 2018-01-04 |
WO2018004382A1 (ru) | 2018-01-04 |
BR112018006565A2 (pt) | 2019-05-14 |
CN108138342A (zh) | 2018-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2634817C1 (ru) | Устройство для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера | |
FI125211B (en) | Method for measuring electric current flowing in an individual electrode in an electrolysis system and arrangement for the same | |
FI125515B (en) | A method of measuring and arranging an electric current flowing at a single electrode of an electrolysis system | |
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 | |
RU2307881C1 (ru) | Способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера | |
EA029460B1 (ru) | Постоянная система для непрерывного обнаружения распределения тока во взаимосвязанных электролитических ячейках | |
CN109188096B (zh) | 接触电阻测量方法及装置 | |
WO2019173949A1 (en) | Apparatus and method for monitoring temperature of cable joint of cable connected to gas insulated switchgear | |
RU2401325C1 (ru) | Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров | |
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 | |
CN108254611A (zh) | 一种电极电流测量方法及系统 | |
RU2584059C1 (ru) | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах | |
MX2015006068A (es) | Montaje para monitorear una distribucion de corriente en una celda electrolitica. | |
RU2674180C2 (ru) | Способ контроля технического состояния катодного узла электролизера | |
RU2359072C1 (ru) | Способ съема информационных параметров алюминиевых электролизеров | |
CN117471151A (zh) | 一种电压非侵入式等电位测量方法和装置 |