[發(fā)明專利]用于監(jiān)測電解電池的功能的方法和系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410346439.X
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104294312A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: F.費爾富斯;J.耶里森;G.波爾欽;G.特佩爾
• 申請（專利權(quán)）人: 拜耳材料科技股份有限公司
• 主分類號: C25B15/00
• 分類號: C25B15/00;G01N27/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;陳嵐

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于監(jiān)測電解電池（electrolysis?cell）的功能的方法。此外，本發(fā)明涉及用于監(jiān)測電解電池的功能以及特別地其在氯-堿電解中的使用的系統(tǒng)。

本發(fā)明針對對電解電池而言本身已知的監(jiān)測方法，慣例上其利用該電池的平均電流-電壓特性的檢測。

背景技術(shù)

電解設(shè)施的監(jiān)測和缺陷電池的診斷根本上是基于與工藝相關(guān)的參數(shù)（諸如溫度、壓差或者還有氣體濃度）的測量，但最重要的是基于電池電壓和電池電流的測量。電池電壓關(guān)于電解槽中的變化非常敏感并且在各個電池處也是容易地可檢測的。

奧圖泰（Outotec）在WO?2005/052700?A1中描述了用于銅電解的監(jiān)測系統(tǒng)。

在這樣的監(jiān)測系統(tǒng)中，對分布在多個所謂的堆（stack）上的通常幾百個單電池的數(shù)據(jù)進行處理。根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的復(fù)雜性，它由彼此進行通信并且承擔不同數(shù)據(jù)（局部）處理步驟的多個模塊組成（參考例如WO?2007/087728?A1,?WO?2001/078164?A3）。一般來說，在其中公開的模塊的任務(wù)可以被描述如下：

1．檢測和歸攏測量值，

2．測量值的光學(xué)準備以便在控制室中顯示、警報顯示等，

3．在數(shù)據(jù)庫中存儲并且管理測量數(shù)據(jù)，

4．準備（過濾、平均化、歸一化等）并且分析數(shù)據(jù)，

5．誤差和異常的診斷，

6．報告缺陷并且采取對策。

所有這些系統(tǒng)的決定性步驟是關(guān)于電池狀態(tài)的數(shù)據(jù)分析和后續(xù)診斷。

簡單的系統(tǒng)在這種情況下檢查測量的單電池電壓是否在所建立的限制值范圍之內(nèi)（例如如在DE?2652774?C2中描述的那樣），是否它們不超過上限值并且它們不會降到下限值以下。否則，在控制室中顯示警告消息。在WO?2007/087728?A1中，在參考i-U曲線的幫助下建立與負載有關(guān)的限制值。針對由線性回歸查明的特性曲線的參數(shù)U₀和k，確定上限值（U_0,?max?,?k_max）和下限值（U_0,?min?,?k_min）。然后可以根據(jù)下式來連續(xù)地計算電池電壓的限值U_min和U_max：

U?=?k?*?i?+?U₀?，

還永久性地監(jiān)測該電壓按照時間順序的變化并且將其與可允許的變化的參考值k*di/dt進行比較。

兩個系統(tǒng)僅關(guān)于所建立的限值來分析測量數(shù)據(jù)。這些還可以被動態(tài)地設(shè)計并且甚至可以基于歷史數(shù)據(jù)和能夠?qū)W習的結(jié)構(gòu)而將其優(yōu)化，然而，它們不允許各個電極中誤差的定性或定量確定。

根據(jù)EP?00002006418?B1了解了一種系統(tǒng)，其將單電池電壓彼此進行比較并且經(jīng)由兩個限值指派損壞的程度（沒有被損壞、沒有被嚴重損壞、被嚴重損壞）。這樣，本發(fā)明首先針對要被發(fā)現(xiàn)的離子交換膜上的缺陷（所謂的針孔）。僅當NaCl電解槽被置于操作中時（即在低電流密度下）這些是早期可檢測的，因為NaOH的轉(zhuǎn)移增加了陽極電解液的pH值，并且然后優(yōu)選氧的形成。這在1.2V和1.5V之間的電池電壓下運行并且因此比用于氯形成（組合開發(fā)氫的陰極）的電壓更小大概1伏特。在增加電流密度的情況下，氯形成取代氧形成并且電池電壓跳轉(zhuǎn)到氯電勢。然而，如果電池的電壓僅慢慢地增加，則可以推測缺陷。然后可以通過分析進一步測量的變量（諸如差壓或電池中的填充水平），或者還通過使參數(shù)模型適應(yīng)于i-U曲線（對于小的電流密度，根據(jù)專利圖高達大概0.5kA/m²）來繪制關(guān)于尺寸和位置（電池的上半部或下半部）推斷。

根據(jù)WO?2001/078164?A2的方法允許更精細的損傷分類。這里的焦點是在連續(xù)記錄的輸入數(shù)據(jù)內(nèi)事件的提取和識別（模式識別）以及其到診斷的連接，其被存儲在數(shù)據(jù)庫中。測量的物理變量或者還有如優(yōu)選的在WO?2001/078164?A2中所描述的，已經(jīng)根據(jù)測量值計算的變量（如根據(jù)WO?2006/133562?A1所查明的那些，諸如根據(jù)時間或頻率范圍中分析的數(shù)據(jù)或根據(jù)i-U曲線的回歸的自適應(yīng)參數(shù)）可以被用作輸入數(shù)據(jù)。然后在兩個步驟中運行診斷：

·在學(xué)習階段中，在特定操作狀態(tài)的情況下針對事件的輸入數(shù)據(jù)被聚集并鏈接到由專家建立的診斷，并且基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲在智能事件-診斷數(shù)據(jù)庫中?！?/p>