一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統及其測量方法
2023-04-24 19:23:01
一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統及其測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統及測量方法，它包括測溫元件（7）和電壓探頭（6），測溫元件（7）和電壓探頭（6）與數據調理採集器（9）電連接，數據調理採集器（9）與工業控制機（10）電連接；其測量方法在不同的鋁電解槽陽極段上安裝測溫元件（7）和電壓探頭（6），將其輸出信號通過數據調理採集器（9）接入工業控制機（10）；通過工業控制機計算出各段陽極大母線（1）上的電流；根據各段陽極大母線（1）上的電流值，計算出各段陽極上的分布電流；徹底解決了由於定期更換陽極而反覆拆卸電壓探頭及其夾具，導致的大量重複的工作量、可靠性差、可操作性差、測量失準等問題。
【專利說明】-種鋁電解槽陽極電流分布測量系統及其測量方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於鋁電解槽電流測量【技術領域】，尤其涉及一種鋁電解槽陽極電流分布測 量系統及其測量方法。
【背景技術】
[0002] 現有鋁電解槽生產過程中，電解槽陽極電流分布數據的實時監測、存儲、分析和顯 示，可反映槽狀態的多維運動模型，從而幫助我們更加深入地掌握電解槽的生產運行規律， 並檢驗和指導電解槽通流系統電、磁的設計和仿真分析。
[0003] 目前，國內的許多鋁電解系列中並沒有設置相應的陽極電流分布測量的設備，而 國內也只有少量的鋁廠設置了測量陽極電流分布的設備和裝置： 其系統硬體組成由電壓採集端子及其夾具、分支於每根陽極導杆的導線、導線組線盒 及其支架、信號處理模塊及其柜子組成。
[0004] (1)前端一電壓採集端子及其夾具 (2) 分支於每根陽極導杆的導線 (3)導線組線盒及其支架 (4)信號處理模塊及其柜子 這種方案在測量陽極電流時，直接將夾具安裝於陽極導杆之上。電壓採集端子直接測 量陽極導杆電位差得出各個導杆的電流分布。
[0005] 其優點在於測量的直接性，但是問題在於：當遇到更換陽極時，必須要人工將電壓 採集端子及其夾具拆卸下來，待新陽極裝好後，再次的將電壓採集端子及其夾具裝上。
[0006] 所以其不足之處非常明顯： 首先，每個陽極導杆上的夾具都需要不斷拆卸安裝，大大的增加的電解工人的工作量。
[0007] 第二，在安裝過程中，會由於人工操作的力度不同，導致電壓探頭與陽極導杆之間 的壓接不緊，直接影響測量的精度。導致測量失準，甚至無法測量出所需要的電流數據。
[0008] 第三，直接測量陽極導杆電流的方法當遇到更換陽極時，無法得到被更換陽極的 實時電流數據。
【發明內容】
[0009] 本發明要解決的技術問題：提供一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統及其測量 方法，以解決現有技術採用直接將夾具安裝在陽極導杆上，電壓採集端子直接測量陽極導 杆電位差存在的需要多次拆卸工人工作量大；由於人工操作力度不同導致的電壓探頭與陽 極導杆之間的壓接不緊，直接影響測量的精度，導致測量失準，甚至無法測量出所需要的電 流數據；以及在陽極更換時無法得到實時電流數據等問題。
[0010] 本發明技術方案： 一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統，它包括測溫元件和電壓探頭，測溫元件和電壓 探頭與數據調理採集器電連接，數據調理採集器與工業控制機電連接。 toon] 測溫元件和電壓探頭安裝在兩根陽極大母線之間的連接軟母線束上、鋁電解槽二 個陽極導杆之間的一段陽極大母線上、鋁電解槽陽極導杆與進線立柱之間的一段陽極大母 線上和鋁電解槽陽極導杆與平衡母線之間的一段陽極大母線上。
[0012] 電壓探頭和測溫元件與數據調理採集器通過有線連接或無線通訊連接；數據調理 採集器與工業控制機通過有線連接或無線通訊連接。
[0013] 測溫元件為熱電偶、紅外探測儀、紅外熱成像儀或熱流計。
[0014] 電壓探頭由雙頭螺柱、螺栓或螺釘成對組成；電壓探頭的材料為銅、鋁、銀、不鏽鋼 或碳素鋼。
[0015] 電壓探頭成對的布置在電解槽陽極大母線的長度方向上。
[0016] 數據調理採集器設置在現場或集成在工業控制機上。
[0017] 所述的一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統的測量方法，它包括下述步驟： 步驟1、在不同的鋁電解槽陽極段上安裝測溫元件和電壓探頭，並將安裝好的測溫元 件和電壓探頭輸出信號通過數據調理採集器接入工業控制機； 步驟2、根據各組測溫元件和電壓探頭的測量信息通過工業控制機計算出各段陽極大 母線上的電流； 步驟3、根據各段陽極大母線上的電流值，計算出各段陽極上的分布電流。
[0018] 本發明的有益效果： 本發明採用電壓探頭和測溫元件成組安裝，同時測量各段陽極大母線上的電壓差和溫 度，將測量信息通過數據調理採集器預處理後送至工業控制機進行計算處理最終得出所有 陽極的電流分布，電壓探頭和測溫元件安裝在連接軟母線束上或陽極大母線上，一次安裝 到位後在更換陽極時不需要拆卸，本發明摒棄了現有通過在每個陽極導杆上設置電壓探頭 測量的電位差得出陽極電流分布的方法，建立了基於陽極母線電流的分布規律的陽極電流 分布的測量裝置和測量方法，並實現了在陽極母線上一次固定安裝電壓探頭和測溫元件， 徹底解決了由於定期更換陽極而反覆拆卸電壓探頭及其夾具，導致的大量重複的工作量、 可靠性差、可操作性差、測量失準等問題；解決了現有技術採用直接將夾具安裝在陽極導杆 上，電壓採集端子直接測量陽極導杆電位差存在的需要多次拆卸工人工作量大；由於人工 操作力度不同導致的電壓探頭與陽極導杆之間的壓接不緊，直接影響測量的精度，導致測 量失準，甚至無法測量出所需要的電流數據；以及在陽極更換時無法得到實時電流數據等 問題。
[0019]
【專利附圖】
【附圖說明】： 圖1本發明測溫元件和電壓探頭安裝在鋁電解槽二個陽極導杆之間的一段陽極大母 線上安裝示意圖； 圖2為本發明測溫元件和電壓探頭安裝在鋁電解槽陽極導杆與進線立柱之間的一段 陽極大母線上安裝示意圖； 圖3為本發明測溫元件和電壓探頭安裝在鋁電解槽陽極導杆與平衡母線之間的一段 陽極大母線上安裝示意圖； 圖4為本發明測溫元件和電壓探頭安裝在鋁電解槽兩根陽極大母線之間的連接軟母 線束上安裝示意圖； 圖5為本發明鋁電解槽多段陽極大母線在線監測安裝位置示意圖； 圖6為本發明多段陽極軟母線束左側大母線分段電流及陽極電流分布示意圖； 圖7為本發明多段陽極軟母線束右側大母線分段電流及陽極電流分布示意圖。
[0020]
【具體實施方式】： 一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統，它包括測溫元件7和電壓探頭6,測溫元件7和 電壓探頭6與數據調理採集器9連接，數據調理採集器9與工業控制機10連接；電壓探頭 6和測溫元件7與數據調理採集器9通過有線連接或無線通訊連接；數據調理採集器9與 工業控制機10通過有線連接或無線通訊連接。
[0021] 測溫元件7和電壓探頭6成組布置，安裝在各個鋁電解槽兩根陽極大母線1之間 的連接軟母線束5上；鋁電解槽二個陽極導杆2之間的一段陽極大母線1上；鋁電解槽陽極 導杆2與進線立柱3之間的一段陽極大母線1上和鋁電解槽陽極導杆2與平衡母線4之間 的一段陽極大母線1上。
[0022] 測溫元件7採用熱電偶、紅外探測儀、紅外熱成像儀或熱流計。
[0023] 電壓探頭6由雙頭螺柱、螺栓或螺釘成對組成，以確保連接可靠緊固，以保證測量 準確性，電壓探頭6的材料為銅、鋁、銀、不鏽鋼或碳素鋼。
[0024] 電壓探頭6成對的布置在電解槽陽極大母線1的長度方向上以測量陽極大母線1 壓降，電壓探頭6之間的距離可根據電解槽陽極大母線1的布置進行調整。
[0025] 數據調理採集器9可以根據現場的不同條件獨立放置，也可以集成到工業控制機 10之中。
[0026] 所述的一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統的測量方法，（按照24個陽極進行舉 例說明見圖6及圖7)它包括下述步驟： 步驟1、按照上述安裝位置，在不同的鋁電解槽陽極段上安裝測溫元件7和電壓探頭 6,並將安裝好的測溫元件7和電壓探頭6輸出信號通過數據調理採集器9接入工業控制機 10 ； 步驟2、根據各組測溫元件7和電壓探頭6的測量信息通過工業控制機進行多段 陽極大母線1的溫度、電位差、電流的分析顯示。計算得到陽極大母線1上所示電流 Ai/a~J59,J41~/β ; 由此二十四個陽極的電流Jjb-Ijh2可以通過公式計算 出來： Ijil -I11 I Α? Z=Z J11 -Z13 /J5^Z13+ /l4 IΛΑ -Z15 -Z16 i Λ- -/16 + /17 ^Α?~ ~~ -^19 J7 ~ ^28 ^^29 'JI8 二}+ '37 / - / _I 1JD ~ 1 75 1 76 /J10 ~ /23 -f / 24 τ- I- I 1Jill ~ 1 22 1 25 ^12=/21:;……公式組1 = y31 ^S2= ^32 ~ ^53 ji jgf ^u J| jS4~/35-/3e _ 4! -J3eTTΛ3y = ^3K_ - ^4B^ ^4? / - f+ / 1S^ ~J45 J 4S / - I-f J J JBIO - J 43 ￥ J 4Λ 1J?ll= ^42 ~ ^43 根據基爾霍夫電流定律，還可以得到幾個電流等式：Zil =Z11^Z12+Zft -jiT料 HhjFju2 m……公式組2 '14-丨35T + '38 + 'JP4,15 = ,34+,25+ JfI石-.?^ ?-.f·? 其中，/" ~/?為六根立柱的進線電流 以及： ZjBt =Z31^Z32 t：t：t……公式組3 'JP5 ='44 +'45Jjpe -/4ι+/^2 其中，』Λ?心《為六根平衡母線的電流。
[0027] 以上公式組同樣適用於更換任意陽極時的電流測量和計算。
【權利要求】
1. 一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統，其特徵在於：它包括測溫元件（7)和電壓探 頭（6 )，測溫元件（7 )和電壓探頭（6 )與數據調理採集器（9 )電連接，數據調理採集器（9 )與 工業控制機（10)電連接。
2. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統，其特徵在於：測溫元 件（7)和電壓探頭（6)安裝在兩根陽極大母線（1)之間的連接軟母線束（5)上、鋁電解槽二 個陽極導杆（2)之間的一段陽極大母線（1)上、鋁電解槽陽極導杆（2)與進線立柱（3)之間 的一段陽極大母線（1)上和鋁電解槽陽極導杆（2)與平衡母線（4)之間的一段陽極大母線 (1)上。
3. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統，其特徵在於：電壓探 頭（6 )和測溫元件（7 )與數據調理採集器（9 )通過有線連接或無線通訊連接；數據調理採集 器（9)與工業控制機（10)通過有線連接或無線通訊連接。
4. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統，其特徵在於：測溫元 件（7)為熱電偶、紅外探測儀、紅外熱成像儀或熱流計。
5. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統，其特徵在於：電壓探 頭（6)由雙頭螺柱、螺栓或螺釘成對組成；電壓探頭（6)的材料為銅、鋁、銀、不鏽鋼或碳素 鋼。
6. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統，其特徵在於：電壓探 頭（6 )成對的布置在電解槽陽極大母線（1)的長度方向上。
7. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統，其特徵在於：數據調 理採集器（9)設置在現場或集成在工業控制機（10)上。
8. 根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陽極電流分布測量系統的測量方法，它包括下 述步驟： 步驟1、在不同的鋁電解槽陽極段上安裝測溫元件（7)和電壓探頭（6)，並將安裝好的 測溫元件（7)和電壓探頭（6)輸出信號通過數據調理採集器（9)接入工業控制機（10); 步驟2、根據各組測溫元件（7 )和電壓探頭（6 )的測量信息通過工業控制機計算出各段 陽極大母線（1)上的電流； 步驟3、根據各段陽極大母線（1)上的電流值，計算出各段陽極上的分布電流。
【文檔編號】G01R19/00GK104278295SQ201310278466
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月4日 優先權日:2013年7月4日
【發明者】蔡豫, 楊濤 申請人:貴陽鋁鎂設計研究院有限公司