[發明專利]一種可變行程打殼氣缸

在審

• 申請號: 202011512358.4
• 申請日: 2020-12-19
• 公開（公告）號: CN112760680A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 王建軍
• 主分類號: C25C3/14
• 分類號: C25C3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種可變行程打殼氣缸是指在傳統鋁電解槽上使用的打殼下料系統，其中打殼深度可以隨著電解槽內融體總高而變化，實現智能控制。從而使錘頭打入電解質（甚至鋁液）減小，避免長包和錘頭過分磨損和熱腐蝕。當錘頭由于長期使用變短時，可通過自動增加打擊深度，確保有效打入槽內錘頭深度。

技術領域

有色金屬冶金。

背景技術

中國電解鋁行業產鋁占到全球50%左右，已有產能近3500萬噸。但是國內外未充分對電解槽關鍵設備打殼氣缸進行研究。傳統打殼氣缸主要采用全程打殼方式進行，控制較長的打殼時間保證氣缸可打殼到位。這樣造成氣缸打殼錘頭易粘包、熱侵蝕和磨損。進而導致如下問題：電解槽巡視人員工作量大；粘長造成料下易直接下到槽熔體中，引發效應；下料口散熱大且陽極氧化嚴重；錘頭壽命短等問題。如果能夠使電解槽的打殼錘頭可以隨電解質液面高度準確變化，那將有效解決上述問題。將產生革命性技術變革。

近幾年中國掀起了電解槽智能打殼下料系統研究熱潮，但是主要集中在如下幾個方面的原理應用，起到效果可靠性差。a. 采集電解槽內核體對地電壓（或電流），博一力士樂為代表；b. 安裝壓力傳感器或壓力開關檢測氣缸氣動特征進行控制；c. 采用在端蓋安裝固定行程開關方式進行定行程控制。以上技術中，a類理論上可檢測到錘頭接觸電解質或鋁液，但由于現場無法保證理想狀況，故檢測可靠性無法滿足生產使用要求；b類技術中可以通過壓力曲線變化或壓力開關特征點進行氣缸運行特征判斷，壓力開關需結合端蓋機械閥進行運行到底斷定。c類直接在氣缸端蓋安裝開關閥，可以判定打擊氣缸到位情況。在此基礎上，結合時間和其他信號進行大致判斷控制。以上方式均無法實現打擊錘頭隨電解質液面高度的準確調節。

發明內容

本專利主要應用于鋁電解槽上部打殼下料系統改造和新建，硬件由專用流量計和帶壓力傳感器的氣缸、電路控制板等硬件和軟件控制部分構成。相關技術的應用，會使傳統打殼下料系統長包率降低80%以上、堵料率降低80%以上、打殼錘頭壽命延長3~6倍。技術效果非常明顯。

對于電解槽上打殼下料系統，通常有3-10個打殼下料系統裝置，可以每槽安裝1-10個專用流量傳感器（典型值1-3個），每個打殼氣缸安裝上腔和下腔壓力傳感器各1個，也可僅安裝上腔壓力傳感器。將電解槽槽打殼下料控制信號、氣缸壓力傳感器信號、專用流量計信號等全部引入控制板。

控制每個流量計所承擔打殼氣缸進行單獨運作時，可以實現氣行程的精準控制。依據理想氣體相關方程可知：打殼氣缸打殼行程計算公式：打殼氣缸深度h0=4*流量計流量/π*D2*(上腔壓力傳感器值)，回程時打殼深度判定：h0-h= 4*流量計數值/πD 2(下腔壓力傳感器)，打殼深度自適應調整：按照現場控制要求，將氣缸下部300mm行程設置為10等分，每等分30mm;通過打擊頭進行自適應調節錘頭深度。當出現出缸泄漏問題，上述計算將產生偏差，故采用泄漏檢測技術來判定氣缸的泄漏。可以通過如下方式進行：下腔全壓泄漏檢測，回程后下腔到系統壓強時計量流量計，得出下腔全壓泄漏數據；上腔全壓泄漏檢測，打殼時將上腔壓力達系統壓力，此時檢測流量計數據為上腔全壓泄漏值。此數據可用于報警檢修或進行行程修正。

當檢測到錘頭粘包后，氣缸打擊深度向上20mm,在一小時內，向上調節不超過60mm.當檢測到錘頭堵料后，每次向下20mm。在2個小時為不超過60mm.當在某點打殼氣缸進行打殼時，連續采集此動作流量計累計流量和此時壓力傳感器數值。進行打殼深度計算。達到上次正常打殼深度時，由控制系統發出指令進行氣缸回程電磁閥動作。當氣缸回程時，計算回程流量計累積流量和時間的斜率。在達最高點前，斜率比正常斜率超過10%以上時，考慮將上次基準打殼深度設定減小一個單位（設定10mm~60mm范圍內數值）。類似，在打殼氣缸未打到底時，上腔壓力傳感器斜率超過正常值50%以上（或斜率壓力值達系統最大值），我們進入堵料控制模式，并且在轉入正常后將堵料前基準打殼深度增加一個單位（設定10mm~60mm范圍內數值）。每次調節打殼深度單位據現場進行調整或變更控制策略。不在本專利討論范圍。