CN105463511B - 铝电解槽电解质温度在线监测方法及其装置 - Google Patents

铝电解槽电解质温度在线监测方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝电解槽电解质温度在线监测方法及其装置，它是在电解槽上部机构内安装传动机构和红外CCD图像采集装置；工控机给电气控制装置下达控制指令，控制流过冷却装置的压缩空气流量和传动机构运动；传动机构带动红外CCD图像采集装置沿垂直方向上下移动，按设定采样频率对电解槽出铝口的温度实时采集；红外CCD图像采集装置对采集到的图像经过有线或无线的传输方式传送给工控机；工控机根据建立的图像与电解质温度的数学模型，采用图像处理算法进行处理和分析，即可通过对实时图像的监测实现对电解质温度的在线监测。本发明实现了连续不间断的监控分析电解槽电解质温度。

Description

铝电解槽电解质温度在线监测方法及其装置
技术领域
本发明涉及铝电解监测技术领域，尤其涉及一种基于非接触式红外监测的铝电解槽电解质温度在线监测方法及其监测装置。
背景技术
铝电解生产中，电流效率与电解质温度息息相关。电解质温度过高会使铝的二次反应增强，电流效率降低，增加物料的消耗；电解质温度过低，会出现槽底大量沉淀，使氧化铝溶解速度降低，效应系数增加，电流效率也不会很高。因此要获得较高的电流效率，需要对电解质的初晶温度和过热度进行控制，这就要求在实际生产操作过程中，能实时感知电解质温度的变化，以便对生产操作及时作出调整，使铝电解生产正常运行。
目前，现有的电解质温度测量手段是人工将热电偶***槽体内进行测量，然后记录，并人工输入计算机。基本上每台电解槽每天只测量一次温度，这种方法耗时费力，测量周期较长，而且均是离线数据，具有严重的滞后性；也有采用手持式测温装置进行电解质温度的测量方法，该方法虽然能将测量数据及时传输到槽控机，但也需要人工操作。上述两种方法均需要使用热电偶***电解槽内，经过一段时间后，热电偶的消耗量也是很大的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝电解槽电解质温度在线监测方法及其装置，实现连续不间断的监控分析电解槽电解质温度，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案如下：
一种铝电解槽电解质温度在线监测方法，它包括下述步骤：
步骤1：在电解槽上部机构内安装传动机构和红外CCD图像采集装置；
步骤2：工控机给电气控制装置下达控制指令，控制流过冷却装置的压缩空气流量和传动机构运动；
步骤3：传动机构带动红外CCD图像采集装置沿垂直方向上下移动，按设定采样频率对电解槽出铝口的温度实时采集；
步骤4：红外CCD图像采集装置对采集到的图像经过有线或无线的传输方式传送给工控机；
步骤5：工控机根据建立的图像与电解质温度的数学模型，采用图像处理算法进行处理和分析，即可通过对实时图像的监测实现对电解质温度的在线监测。具体来说，工控机根据已建立的图像与电解质温度数学模型，对图像数据进行频谱分析和处理，得到电解质温度值，在工控机上显示或输出至其他控制设备，实现对电解质温度的在线监测。
为实现上述方法，本发明采用了这样一种基于非接触式红外检测的电解质温度在线监测装置，它包括红外CCD图像采集装置、冷却装置、传动机构、电气控制装置和工控机，电气控制装置与传动机构和冷却装置连接，红外CCD图像采集装置与工控机连接。
进一步的，传动机构通过自带底座安装于电解槽上部机构内，冷却装置采用风冷方式，将红外CCD图像采集装置包裹于其中并安装在传动机构上，红外CCD图像采集装置设有摄像头且该摄像头对准出铝口。传动机构经过铺设于电解槽上部机构顶部的高温屏蔽线与电气控制装置连接。
冷却装置通过铺设于电解槽上部机构顶部的气管与电气控制装置连接。
电气控制装置还包括控制压缩空气流量的气动阀门和控制传动机构的继电器。电气控制装置放置于检测目标槽烟道端，其控制压缩空气流量的气动阀门和控制传动机构的继电器与现场压缩空气装置连接。红外CCD图像采集装置采用有线或无线的传输方式将采集到的图像数据输送给工控机。
这样，工控机控制传动机构带动红外CCD图像采集装置沿垂直方向上下移动，按设定采样频率对电解槽出铝口的温度实时采集；同时工控机控制冷却装置的压缩空气流量对红外CCD图像采集装置进行风冷。红外CCD图像采集装置将采集到的图像数据经过有线或无线的传输方式传送给工控机，工控机根据已建立的图像与电解质温度数学模型，对图像数据进行频谱分析和处理，得到电解质温度值，在工控机上显示或输出至其他控制设备，实现对电解质温度的在线监测。
本发明有益效果：
利用本发明提供的在线监测方法和装置，可在线准确获取铝电解槽的实时电解质温度极距和铝液界面波动情况，为铝电解槽的优化管控提供了强大的数据支持；本发明解决了现有技术测量不精确，数据严重滞后，热电偶消耗量大，很难对各种工况下的电解质温度变化进行实时监测，导致电解生产控制水平低等问题。
附图说明
图1为本发明监测装置结构示意图；
图2为本发明监测装置部分部件示意图；
图3为本发明监测方法原理框图示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明的这种监测装置用于监测铝电解槽电解质温度的实时变化情况，它主要包括红外CCD图像采集装置2、冷却装置3、传动机构4、电气控制装置5和工控机6。电气控制装置5与传动机构4和冷却装置3连接，红外CCD图像采集装置2与工控机6连接。
如图2所示，传动机构4通过自带底座7安装于电解槽上部机构内，冷却装置3采用风冷方式，将红外CCD图像采集装置2包裹于其中并安装在传动机构4上；结合图1和图2可以看出，传动机构4经过铺设于电解槽上部机构顶部的高温屏蔽线8与电气控制装置5连接。冷却装置3通过铺设于电解槽上部机构顶部的气管9与电气控制装置5连接。
另外，红外CCD图像采集装置2采用有线或无线的传输方式将采集到的图像数据输送给工控机6。
下面根据图1和图2所示的本发明的装置结构图，结合图3所示的本发明的技术原理图，具体说明本发明的实施方式：
本发明实施时，预先将冷却装置3和红外CCD图像采集装置2以及传动机构4组装好，在现场将电气控制装置5放置于监测目标槽烟道端，将传动机构4通过自带底座7固定于电解槽上部机构1内，高温屏蔽线8和气管9铺设于电解槽上部机构1顶部，并将传动机构4冷却装置3分别通过高温屏蔽线8和气管9与电气控制装置5连接好。
使用时，工控机6给电气控制装置5下达控制指令，电气控制装置5控制传动机构使红外CCD图像采集装置2沿垂直方向上下移动，按设定采样频率对电解槽出铝口的温度实时采集，对采集到的图像通过有线或无线的传输方式传送给工控机6，在红外CCD图像采集装置2工作过程中，工控机6适时给电气控制装置5下达控制冷却装置3的指令，电气控制装置5控制气动阀门使冷却装置3给红外CCD图像采集装置2进行冷却。
工控机6根据建立的图像与电解质温度的数学模型，采用灰度图像处理算法对接收到的数据进行处理和分析，即可通过对实时图像的监测实现对电解质温度的在线监测。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种铝电解槽电解质温度在线监测方法，其特征在于它包括下述步骤：
步骤1：在电解槽上部机构内安装传动机构和红外CCD图像采集装置；传动机构经过铺设于电解槽上部机构顶部的高温屏蔽线与电气控制装置连接；冷却装置通过铺设于电解槽上部机构顶部的气管与电气控制装置连接；
步骤2：工控机给电气控制装置下达控制指令，控制流过冷却装置的压缩空气流量和传动机构运动；
步骤3：传动机构带动红外CCD图像采集装置沿垂直方向上下移动，按设定采样频率对电解槽出铝口的温度实时采集；
步骤4：红外CCD图像采集装置对采集到的图像经过有线或无线的传输方式传送给工控机；
步骤5：工控机根据建立的图像与电解质温度的数学模型，采用图像处理算法进行处理和分析，即可通过对实时图像的监测实现对电解质温度的在线监测。
2.一种基于非接触式红外检测的电解质温度在线监测装置，其特征在于：它包括红外CCD图像采集装置（2）、冷却装置（3）、传动机构（4）、电气控制装置（5）和工控机（6），电气控制装置（5）与传动机构（4）和冷却装置（3）连接，红外CCD图像采集装置（2）与工控机（6）连接；传动机构（4）通过自带底座（7）安装于电解槽上部机构内，冷却装置（3）采用风冷方式，将红外CCD图像采集装置（2）包裹于其中并安装在传动机构（4）上，传动机构（4）经过铺设于电解槽上部机构顶部的高温屏蔽线（8）与电气控制装置（5）连接；冷却装置（3）通过铺设于电解槽上部机构顶部的气管（9）与电气控制装置（5）连接。
3.根据权利要求2所述的基于非接触式红外检测的电解质温度在线监测装置，其特征在于：电气控制装置（5）还包括控制压缩空气流量的气动阀门和控制传动机构（4）的继电器。
4.根据权利要求2所述的基于非接触式红外检测的电解质温度在线监测装置，其特征在于：红外CCD图像采集装置（2）采用有线或无线的传输方式将采集到的图像数据输送给工控机（6）。
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