一种测量均衡阳极电流分布的装置及方法

摘要

本发明公开了一种测量均衡阳极电流分布的装置和方法，通过等距导电支架连接传感器采集电解槽各个阳极导杆等距压降信号，传感器将采集到的等距压降信号转换成阳极等距压降数据传到数据处理器，数据处理器对全槽数据进行处理并储存在存储器中，存储器将处理后的数据传递到液晶显示器；半连续测量后分析计算出全槽阳极电流分布的变化规律情况，数据处理器给出阳极安装情况评价及调整阳极的建议，并通过液晶显示器显示。本发明具有数据可靠、降低劳动强度、半连续检测、可视化指导生产操作等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解槽阳极电流分布技术领域，特别涉及一种测量均衡阳极电流分布的装置及方法。

背景技术

在铝电解生产中，每个阳极的通电情况与电解槽稳定运行密切相关。一是在电解槽焙烧启动阶段，如果发生阳极电流偏流，会导致电解槽焙烧温度不均匀，严重的会出现脱极事故；二是电解槽正常生产运行过程中或阳极更换作业时，如果发生阳极电流偏流，会导致阳极长包、电解槽噪声高、电压摆，影响电解槽运行稳定性，严重的会出现脱极、滚铝事故。基于以上的原因，需要在实际生产操作过程中，及时掌握铝电解阳极电流的变化情况并分析变化趋势，使操作工人根据电流分布变化情况，及时作出相应调整，保证生产过程稳定运行。这就需要测量每根阳极导杆的电流分布情况，在早期查找确定异常阳极并进行调整阳极处理。

对于阳极导杆电流分布情况的测量一般采用等距离压降测量法，目前电解铝企业基本是采用万用表固定在测量杆上进行等距压降测量。测量时要两人配合，一个人测量人工读取万用表瞬时值，另一个人记录，最后数据录入人工分析。该方法测量误差大，效率低，凭经验对测量数据分析人为影响大。

当前的电压表功能单一、缺乏数据分析功能和异常情况判断功能，无法进行数据挖掘且测量工作量大，仅仅依靠人工测量并依据经验判断电流分布正常与否。由于人工测量技能参差不齐，且对特定人员经验依赖性较高，出现问题无法第一时间判断解决，错过修正阳极高度的黄金时间，造成不可逆的危害，进而影响电解槽的稳定生产，给企业正常运行和生产造成损失。综上所述，需要进一步改进测量均衡阳极电流分布的装置及方法，从而提高电解生产的控制水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量均衡阳极电流分布的装置及方法，以解决现有技术下中人工费力、测量周期长，以及无法及时判断阳极电流分布、难以给出均衡阳极电流分布的指导意见等问题。

本发明采用以下技术方案：

一种测量均衡阳极电流分布的装置，其特征在于，所述装置包括基杆(1)、等距导电支架(2)、智能化仪表(3)，等距导电支架(2)安装于基杆(1)的顶端，智能化仪表(3)安装于基杆(1)的下部；智能化仪表(3)包括传感器(4)、数据处理器(5)、存储器(6)，等距导电支架(2)与传感器(4)电连接，等距导电支架(2)用于采集信号，等距导电支架(2)采集到的信号传输到传感器(4)，传感器(4)将信号转换为数据后传输到数据处理器(5)；数据处理器(5)内置智能算法；数据处理器(5)与存储器(6)连接。

根据上述的测量均衡阳极电流分布的装置，其特征在于，所述智能化仪表(3)还包括液晶显示器(7)，液晶显示器(7)与存储器(6)连接。

根据上述的测量均衡阳极电流分布的装置，其特征在于，所述智能化仪表(3)还包括人机交互按钮(8)，人机交互按钮(8)通过导线与智能化仪表(3)连接，人机交互按钮(8)通过导线与智能化仪表(3)连接，人机交互按钮(8)实现智能化仪表(3)的数据采集功能、参数设置功能、关机休眠功能、开机唤醒功能。

根据上述的测量均衡阳极电流分布的装置，其特征在于，所述等距导电支架(2)安装有测量探针。

根据上述的装置测量均衡阳极电流分布的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤(一)：将等距导电支架(2)与铝电解槽的阳极导杆接触，等距导电支架(2)采集阳极等距压降信号；

步骤(二)：等距导电支架(2)采集到的阳极等距压降信号传输到传感器(4)，传感器(4)将阳极等距压降信号转换为阳极等距压降数据后传输到数据处理器(5)；

步骤(三)：数据处理器(5)对阳极等距压降数据进行过滤、分析、存储；数据处理器(5)通过智能算法得到均衡阳极电流分布曲线，数据处理器(5)通过均衡阳极电流分布曲线对均衡阳极电流分布情况进行分析；数据处理器(5)将均衡阳极电流分布曲线的数据传输到存储器(6)，存储器(6)将均衡阳极电流分布曲线的数据进行存储。

根据上述的装置测量均衡阳极电流分布的方法，其特征在于，步骤(三)中存储器(6)存储的均衡阳极电流分布曲线的数据传输到液晶显示器(7)，液晶显示器(7)显示均衡阳极电流分布曲线；数据处理器(5)对均衡阳极电流分布的异常情况进行判断并给出电解槽单组阳极调整建议，液晶显示器(7)显示电解槽单组阳极调整建议。

本发明有益技术效果：本发明的装置通过等距导电支架连接传感器采集电解槽各个阳极导杆等距压降信号，传感器将采集到的信号转换成数据传到数据处理器，数据处理器对全槽数据进行处理并储存在存储器中，存储器将处理后的数据和曲线传递到液晶显示器；半连续测量后分析计算出全槽阳极电流分布的变化规律情况，给出阳极安装情况评价及调整阳极的建议，并通过无线传输将数据进行上传。利用本发明的装置，可以获得精准半连续的铝电解槽各阳极导杆等距压降，进而最终得到电解槽阳极电流分布变化情况，给出阳极安装情况评价及调整阳极的建议；本发明结构和监测方法简单可靠，智能化仪表可以将测量到的信号以图线的形式呈现在液晶显示器上，工作人员可以及时了解各阳极导杆电流和阳极电流分布情况；避免现场操作人员经验管理不足而无法对阳极电流分布失衡及时处理，从而导致电解槽噪声高、完成电压高、浓度判断走返，电解质成分破坏、电解槽电流效率低等问题。

附图说明

图1为本发明的装置的结构示意图；

图2为本发明智能化仪表内部接线示意图；

图3为本发明智能化仪表的结构示意图；

图4为实施例1中液晶显示器显示的均衡阳极电流分布曲线；

图5为实施例1中数据处理器给出的异常导杆的调整建议；

图6为实施例1中调整异常导杆后的均衡阳极电流分布曲线。

具体实施方式

参见图1-3，本发明的一种测量均衡阳极电流分布的装置，包括基杆1、等距导电支架2、智能化仪表3，等距导电支架2为一段装有固定距离探针的采样支架，固定距离是为了保证在每个导杆上采集的都是等长度的电压值，等距导电支架2安装于基杆1的顶端，智能化仪表3安装于基杆1的下部；智能化仪表3包括传感器4、数据处理器5、存储器6，等距导电支架2与传感器4电连接，等距导电支架2的前端安装有测量探针，等距导电支架2用于采集阳极等距压降信号，等距导电支架2采集到的阳极等距压降信号传输到传感器4，传感器4将阳极等距压降信号经传感器4变换后，再由AD转换模块10转换为阳极等距压降数据后传输到数据处理器5，数据处理器5对阳极等距压降数据进行过滤、分析、存储；数据处理器5内置智能算法，数据处理器5通过智能算法得到均衡阳极电流分布曲线，数据处理器5通过均衡阳极电流分布曲线对均衡阳极电流分布情况进行分析；数据处理器5内置的智能算法的工作原理是：根据测量值，计算当前导杆的电流波动系数和电流偏离系数，当电流波动系数和电流偏离系数大于设定值则报警。电流波动系数可通过测量导杆上一段时间(10秒或者50秒内)电流变化曲线实现，电流波动系数的计算方法为(电流最大值–电流最小值)/电流平均值，当电流波动系数大于参数设定值时，判定导杆不稳定，设定值通过手工输入，一般设置为10％；通过核算该电解槽所有导杆的平均电流，以平均电流为判断依据，电流偏离系数的计算方法为：(平均电流值-当前导杆的电流值)/平均电流值，当导杆的电流偏离系数大于设定值时，判定当前导杆偏差过大，设定值通过手工输入，一般设定为30％。数据处理器5与存储器6连接，数据处理器5将均衡阳极电流分布曲线的数据传输到存储器6，存储器6存储均衡阳极电流分布曲线的数据。智能化仪表3还包括液晶显示器7、数码管9、AD转换模块10、电源模块11、锂电池12、充电接口13，锂电池12、充电接口13与电源模块11连接，电源模块11为装置提供稳定等电压源，也可实现用于通过充电接口13给锂电池12充电。AD转化模块10直接与数据处理器5连接，用于将采集的模拟信号转化为可被数据处理器接受的数字信号。液晶显示器7、数码管9均与存储器6连接，存储器6存储的均衡阳极电流分布曲线的数据传输到液晶显示器7，液晶显示器7显示均衡阳极电流分布曲线，数码管9用于显示显示测量的即时电压；数据处理器5对均衡阳极电流分布的异常情况进行判断并给出电解槽单组阳极调整建议，均衡阳极电流分布出现异常情况时，数据处理器5给出的建议包括：提升阳极高度、降低号阳极高度，液晶显示器7显示电解槽单组阳极调整建议。智能化仪表3还包括人机交互按钮8，人机交互按钮8通过导线与智能化仪表3连接，人机交互按钮8实现智能化仪表3的数据采集、参数设置等功能。

根据本发明装置测量均衡阳极电流分布的方法，包括以下步骤：步骤(一)：将等距导电支架2与铝电解槽的阳极导杆接触，等距导电支架2采集阳极等距压降信号；步骤(二)：等距导电支架2采集到的阳极等距压降信号传输到传感器4，通过传感器4将阳极等距压降信号转换为阳极等距压降数据后传输到数据处理器5；步骤(三)：数据处理器5对阳极等距压降数据进行过滤、分析、存储；数据处理器5通过智能算法得到均衡阳极电流分布曲线，数据处理器5将均衡阳极电流分布曲线的数据传输到存储器6，存储器6将均衡阳极电流分布曲线的数据进行存储。步骤(三)中存储器6连接液晶显示器7，存储器6存储的均衡阳极电流分布曲线的数据传输到液晶显示器7，液晶显示器7显示均衡阳极电流分布曲线。

通过对全槽阳极进行测量，获得铝电解槽的各阳极导杆等距压降数据后，通过数据处理器计算出阳极电流分布情况，同时数据处理器5对均衡阳极电流分布的异常情况进行判断，给出阳极安装情况评价及调整阳极的建议，液晶显示器7显示电解槽单组阳极调整建议。

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

400KA某铝电解槽发生电压异常，噪声20纳欧，属于电压波动。为提高该铝电解槽稳定性，作业人员使用本发明装置测量各组阳极的电流分布，测量时作业人员要对72小时内的新阳极进行核实并通过人机交互按钮来确认当前阳极的工作阶段。若超过72小时的阳极无需人机交互按钮确认。电解槽阳极电流分布采集包括以下步骤：将等距导电支架与铝电解槽的阳极导杆垂直接触，通过等距导电支架采集阳极等距压降信号，测量时为了保证精度，严格按照电解槽阳极电流分布测量规程进行；等距导电支架采集到阳极等距压降信号为电压信号。400KA槽正常导电的阳极等距电压信号为2-3mV，通过传感器将阳极等距压降信号转换为阳极等距压降数据后传输到数据处理器：数据处理器对阳极等距压降数据进行过滤、分析、存储；数据处理器5通过智能算法得到均衡阳极电流分布曲线和异常导杆A1的偏离程度，均衡阳极电流分布曲线和异常导杆A1的偏离程度数据转存至存储器6。存储器6存储的均衡阳极电流分布曲线的数据传输到液晶显示器7，液晶显示器7显示均衡阳极电流分布曲线，如图4所示，操作人员可通过液晶显示器查看均衡阳极电流分布曲线和异常导杆A1的偏离程度。

通过对全电解槽阳极进行整体测量后，可得到铝电解槽的阳极导杆电流的分布数据，通过数据处理器计算出阳极电流偏流和分散程度，实施例1中异常导杆A1的等距压降高于其他导杆30％，判断出异常导杆A1电流偏流，数据处理器5对均衡阳极电流分布的导杆号以突出字体颜色显示，此时数据处理器根据测量的整体结果给出调整建议：“建议提升A1阳极1.3cm”，如图5所示。此时作业人员指挥多功能机组完成该异常导杆A1的调整动作，铝电解槽电压趋于稳定，达到了智能处理电压摆的目的。

当完成阳极调整后，阳极导杆的电压在2mV附近波动，压降值和波动范围都趋于正常，如图6所示。此时，整个铝电解槽运行稳定。