CN108138342A - 用于确定铝电解槽的沿阳极的电流分布的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有色金属冶金，特别是涉及铝的电解生产，并且可以用于铝生产过程的自动化监测期间和用于阳极问题的诊断中。一种用于确定铝电解槽的沿阳极的电流分布的装置，其中所述铝电解槽安装在固定于阳极母线上的阳极导杆上，所述装置包含连接至计算机单元的一个或多个磁场测量传感器。为了提高铝电解槽的沿阳极的电流分布的测量精度，将磁场测量传感器置于与阳极电连接的阳极导杆体内，或者直接刚性固定在其表面上。传感器通过导线彼此连接，并且通过电缆和/或通过无线通讯的方式连接至计算机单元，该计算机单元位于距高温影响的安全距离。该装置的应用使得能够提高铝电解槽的沿阳极的电流分布的测量精度。

Description

用于确定铝电解槽的沿阳极的电流分布的装置

技术领域

本发明涉及有色金属冶金，特别是涉及铝的电解生产，并且可用在铝生产过程的自动化监测期间及用于阳极问题的诊断中。

背景技术

已知一种用于对具有固定于阳极母线的具背衬阳极的铝电解槽的工作状态进行自动化监测的方法(俄罗斯专利2307881，IPC С25С 3/20，公布于2007年10月10日)，其包括借助于连接到计算机单元的电压传感器来测量电解槽结构部件上的电压并确定沿阳极的电流。

这种用于自动化监测的方法的缺点在于，在沿着阳极母线长度的几个点处测量电解槽上的电压，但是计算不包括阳极母线和阳极导杆之间的电接触连接，此外，也不包括电导率的温度依赖性的校正。上面提到的所有因素都可以对电解槽的阳极电流分布的测量精度产生负面影响。

而且，已知一种用于对具有固定在阳极母线的具背衬阳极的铝电解槽进行自动化工作状态监测的方法，其包括借助于连接到计算机单元的电压传感器来测量电解槽结构部件上的电压，并确定阳极的电流分布(美国专利US 4786379，IPC С25С 3/20，1988)。基于在阳极导杆的固定长度的垂直段上测量的电压值来确定单独的阳极中的电流。基于从安装在阳极导杆上的温度传感器获得的测量结果来校正电导率的温度依赖性。

根据US 4786379的方法的主要缺点在于在阳极导杆上直接测量电压。当应用所述方法连续监测电解槽的沿所有阳极的电流分布时，***必须定期重新配置，特别是，在每次更换阳极时必须将阳极导杆上的测量单元完全或部分地拆卸。

与要求保护的发明最接近的是一种用于确定阳极的电流分布的方法，其包括提供一个或多个适合于测量每个阳极导杆附近的磁场的传感器(美国专利US 6136177，C25C3/20，С25С1/00，公布于2000年10月24日)。在这种方法中，建议采用适合于测量磁场(霍尔效应)的电流传感器。这种方法包括通过如下方式确定一个或多个氧化铝电解槽中的阳极的沿电流分布：i)提供一个或多个传感器，所述传感器适于测量一个或多个导体的每一个的附近的磁场，所述导体向电解槽传送电力或从电解槽传送电力并产生与所述磁场成比例的一个或多个信号；ii)以所述信号与遥控装置进行通信；iii)在所述通信步骤之前或之后对所述信号针对环境磁效应和温度进行补偿；和iv)基于所述信号向所述电解槽产生控制信号。

该原型方法的主要缺点在于，在每次更换阳极时必须将阳极导杆上的测量单元完全或部分地拆卸。因此，它不可避免地涉及相对于先前安装位置的框架偏移和旋转，从而导致进一步的测量误差。此外，在某些情况下，传感器会经受高温(开放式阀瓣、相邻的阳极更换、加工处理等)，导致传感器损坏。

发明内容

本发明的目的在于提高铝电解槽阳极的沿电流分布的测量精度。本发明提供的技术效果允许使工艺参数和电解槽操作模式稳定化，从而提高铝电解槽的技术和经济特性。

铝电解槽的过程监测是基于对电解槽系列电流和电解槽电压的连续传感以及瞬时电解槽电阻的计算。为了连续监测电解槽内的所有过程，仅知道电解槽上测得的电压值是不够的。为了使对活跃过程的诊断更准确并及时地响应这些过程，需要来自电解槽的附加信号。通过测量与阳极机械连接或电连接的阳极导杆的电流获得的每个阳极的电流负载值可用作附加信号。在这样的测量下，由于阳极和阳极导杆串联，所以通过阳极导杆的电流等于阳极电流。关于电解槽中沿并行阳极的电流分布(在铝工业中称为“电流分布”)的信息使得能够迅速做出关于调平沿阳极电流的决定，以获得在电解槽的预定电流的最大性能。

包括提高铝电解槽的沿阳极的电流分布的测量精度的所述技术效果通过用于确定固定在阳极母线上的铝电解槽的沿阳极的电流分布的装置来实现，所述阳极母线在每个阳极导杆的体内或表面上包含一个或多个磁场测量传感器，其中，如果多于一个传感器，则传感器通过导线互连并且借助于电缆和/或通过无线连接而连接至位于距高温源的安全距离的计算机单元。

使用有助于实现所述技术效果的特定特征来完成本发明。

在将传感器安装在阳极导杆内之前，可以将所述传感器用绝缘材料包绕以防止电流测量传感器和阳极导杆之间电接触。另外，为了保护传感器免受机械损坏并减少温度影响，传感器表面可以用固定在阳极导杆上的金属罩覆盖，并且连接传感器的导线可以被安置在阳极导杆体内的管道中。连接传感器与计算机单元的电缆可以置于固定于所述阳极母线的电缆管道中，并且计算机单元可以置于阳极母线上。

以上描述的本发明的具体实施方式并非穷举性的。在独立权利要求中限定的本发明的范围内存在不同的修改和改进方式。

通过在阳极导杆体内安装磁场测量传感器，并且由于在更换阳极的情况下传感器的位置不变，电流测量传感器的误差显著降低，致使正在进行的过程中的电解槽监测和诊断得到正确解析。由于传感器安装在阳极导杆体内，因此可以保护它们免受开放式阀瓣、相邻的阳极更换、加工处理等带来的高温的影响。另外，由于传感器在制造阶段安装并且在阳极更换期间相对于导杆保持固定，因此阳极导杆体内的阳极位置可以避免在阳极更换和运输期间发生损坏、测量***故障。

附图说明

研究下列附图后可以更好地理解本发明的实质：

图1显示了装置的整体视图。

图2显示了阳极导杆上的磁场测量传感器的安装图。

图3显示了准备用于安装在其上的磁场测量传感器的阳极导杆的图。

图4显示了阳极导杆表面上的磁场测量传感器的安装图。

具体实施方式

用于确定铝电解槽阳极的沿电流分布的装置包括借助夹钳4经阳极导杆2连接到阳极母线3的阳极1。阳极导杆2包括用于磁场测量的霍尔传感器5(下文为传感器5)。它可以是一个或多个传感器5。如果传感器的数量多于一个，则它们安装在垂直于阳极导杆轴的一个平面上并且用电线相互连接。通过电连接器6连接传感器5的导线经由铺设在电缆管道8内的电缆7连接至计算机单元9。为了避免电流测量传感器与阳极导杆之间的电接触，传感器5可以由绝缘材料10包绕。优选将连接传感器5的电线铺设于在阳极导杆段内制成的管道11中。

可以用传感器5测量流经阳极导杆的电流产生的磁场。传感器5与导体(即，阳极导杆2)集成在一起。来自传感器5的信号经由铺设在电缆管道8内的电缆7传送到计算机单元9，在计算机单元9中收集、处理这些信号，然后将这些处理过的信号(沿阳极的电流值)传送到控制柜(未示出)。

传感器5以如下方式安装：在阳极导杆2中形成(铣出)凹槽2a以接收传感器5，传感器5在必要时由绝缘材料10(例如，玻璃布类压板的涂层)包绕，传感器5被固定在凹槽2a内并且与通向电缆7所连接的电连接器6的电线相互连接。电线可以铺设在电缆管道11中的阳极导杆体内。具有由绝缘材料10包绕的传感器5的凹槽2a可以被固定于阳极导杆2的金属板12所覆盖，以保护测量工具(传感器5)免受任何损坏。

在阳极1更换过程期间，将电缆7从电连接器6中拔出。使用起重机，夹住具有使用过的阳极1的阳极导杆2，松开夹钳4并将阳极1从电解槽中取出。然后，将新的阳极1固定于阳极导杆2，其中传感器5安装在阳极导杆2中并通过电线相互连接，使夹钳4夹紧并且来自电连接器6的电缆7与将传感器5连接在一起的电缆相连接。

所要求保护的装置的应用使得能够提高铝电解槽的沿阳极的电流分布的测量精度。

具有安装在导体(阳极导杆2)表面上的传感器5的实施方式也是可能的。

在这种情况下，传感器5以如下方式安装：阳极导杆2配有预先由绝缘材料10包绕的传感器5，其用螺钉拧入阳极导杆2体内来固定。通过固定于传感器5顶部的阳极导杆2的金属板12保护传感器5免受机械损坏。

具有这种传感器构造的装置操作与安置在阳极导杆体内的传感器的操作相同。

Claims (6)

1.一种用于确定铝电解槽的沿阳极的电流分布的装置，其中所述铝电解槽安装在固定于阳极母线上的阳极导杆上，所述装置包含连接至计算机单元的一个或多个磁场测量传感器，其特征在于，所述一个或多个磁场测量传感器被安置在阳极导杆体内或直接刚性固定在其表面上，并且如果传感器的数量是两个或多于两个，则它们通过导线互连并连接至计算机单元。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁场测量传感器被绝缘材料包绕。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁场测量传感器的表面用固定于所述阳极导杆的金属护罩覆盖。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，连接来自所述传感器的导线和计算机单元的电缆被铺设在固定于所述阳极母线的电缆管道中。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，使所述传感器互联的导线被铺设在所述阳极导杆体内的管道中。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算机单元被安装在所述阳极母线上。