[實用新型]基于載波法的鋁電解槽鋁液界面波動和極距在線監(jiān)測裝置

有效

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• 申請日: 2015-05-28
• 公開（公告）號: CN204714917U
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發(fā)明（設計）人: 黃若愚;曹斌;楊朝紅;王紫千
• 申請（專利權）人: 貴陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: C25C3/20
• 分類號: C25C3/20
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠;李余江

技術領域

本實用新型涉及鋁電解監(jiān)測技術領域，尤其涉及一種基于載波法的鋁電解槽鋁液界面波動和極距在線監(jiān)測裝置。

背景技術

鋁電解生產(chǎn)中，極距是指鋁電解槽陽極底掌到陰極鋁液與電解質(zhì)的界面之間的距離。它既是電解過程中的電化學反應區(qū)域，又是維持電解溫度的熱源中心，因此，調(diào)節(jié)極距的變化是鋁電解生產(chǎn)控制的重要手段。增大極距，雖然能夠提高電流效率，但是槽電壓也隨之增大，能耗就越高，所以，鋁電解槽只有保持一定的極距才能正常生產(chǎn)。另外，由于反應過程中，陽極底掌下陽極氣體CO₂的生產(chǎn)、運動和排放以及磁場的作用會擾動鋁液界面，形成鋁液界面波動，也會造成能耗的增大。綜上所述，實現(xiàn)鋁電解鋁液界面波動和極距的實時監(jiān)測對于鋁電解生產(chǎn)的節(jié)能降耗具有十分重要的意義。

目前，工業(yè)上大多數(shù)采用釬插法對極距進行測量，該方法是人工將特制的釬子從出鋁口插入槽中，抽出然后記錄下極距的高度。這種方法不僅忽略了鋁液界面的波動，誤差很大，而且只能粗略的反應電解槽某一處的極距，不能反映整個電解槽極距的變化情況；也有采用陽極導桿等距壓降法判斷不同槽況鋁液界面波動的相對大小，但該方法不能確定鋁液界面波動的高低；還有采用單位高度電解質(zhì)電壓降、槽電壓幾初電解質(zhì)壓降以外的電壓降計算實時極距并計算鋁液高度，但該方法是以電解工況和系列電流不變?yōu)榍疤岬模荒苷鎸嵎从硨嶋H生產(chǎn)中極距和鋁液界面波動的情況；也有采用組合式測試探頭插入電解槽熔體中，從各探頭獲取從陽極底掌到陰極之間各部分電壓降數(shù)據(jù)來計算極距和鋁液界面波動情況的方法，但該方法也是只能測量出電解槽一定區(qū)域的極距值。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種基于載波法的鋁電解槽鋁液界面波動和極距的在線監(jiān)測裝置，以解決現(xiàn)有技術測量誤差大，不能實時反映全槽鋁液界面波動和極距變化，導致電解生產(chǎn)控制水平低等問題。

本實用新型的技術方案如下：

本實用新型的一種基于載波法的鋁電解槽鋁液界面波動和極距在線監(jiān)測裝置，它包括載波裝置、信號接收裝置與工控機，載波裝置與信號接收裝置電連接，信號接收裝置與工控機連接；自制載波信號線，帶接線端子一端連接安裝在陽極導桿的夾具上（信號載入點），帶航空插頭一端接載波裝置A端；另一根信號線帶接線端子一端接入預裝在陰極鋼棒爆炸焊塊上的接線柱，帶航空插頭一端接信號接收裝置M端；載波裝置O端與信號接收裝置N端連接形成測量回路。載波裝置可根據(jù)槽型不同產(chǎn)生不同的載波信號；所述信號接收裝置，它還包括參數(shù)調(diào)整電路、濾波電路和數(shù)據(jù)采集卡；信號接收裝置至少為4通道。

利用本實用新型的這種裝置進行在線監(jiān)測方法包括以下步驟：

步驟1：自制載波信號線（高溫屏蔽線），帶接線端子一端連接安裝在陽極導桿的夾具上（信號載入點），帶航空插頭一端接載波裝置A端；

步驟2：另一根信號線（高溫屏蔽線）帶接線端子一端接入預裝在陰極鋼棒爆炸焊塊上的接線柱，帶航空插頭一端接信號接收裝置M端；

步驟3：載波裝置O端與信號接收裝置N端連接形成一測量回路；

步驟4：載波裝置向測量回路載入一特定頻率f的正弦信號，對極距進行測量；

步驟5：信號接收裝置與工控機電連接；

步驟6：信號接收裝置接收輸入電壓U_AO與輸出電壓U_MN數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至工控機；

步驟7：將電解槽等效為一個LCR電路，工控機根據(jù)公式：

通過計算輸出電壓U_MN與輸入電壓U_AO幅值比，即可計算出極距。式中：C_x為極距等效電容；ε為相對介電常數(shù)；ε₀為真空介電常數(shù)；Z₁為電解槽等效電路的總阻抗；Z為測量回路的總阻抗；其中，測量回路既可為電解槽進電側(cè)或出電側(cè)陽極導桿與其對應陰極鋼棒頭進電側(cè)或出電側(cè)之間的回路計算極距，也可為進電側(cè)陽極導桿與其相鄰的陰極鋼棒頭進電側(cè)或與其對應的陰極鋼棒的出電側(cè)形成回路監(jiān)測鋁液界面波動情況。

本實用新型有益效果：

利用本實用新型提供的在線監(jiān)測裝置，可在線準確獲取電解槽各區(qū)域的實時極距和鋁液界面波動情況為鋁電解槽的優(yōu)化管控提供了強大的數(shù)據(jù)支持；本實用新型解決了現(xiàn)有技術測量不精確，很難對各種工況下的極距和鋁液界面波動狀態(tài)變化進行實時監(jiān)測，導致電解生產(chǎn)控制水平低等問題。

附圖說明?????

圖1為本實用新型監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；