一种铝电解槽阳极更换的定位方法及定位装置与流程

本发明涉及铝电解技术领域，尤其涉及一种铝电解槽阳极更换的定位方法及定位装置。

背景技术：

在铝电解生产过程中，阳极的更换是一项重要的作业，换极质量直接影响到电解槽是否可以平稳运行，而换极环节中影响最大的因素就是阳极的定位，国内各电解铝厂在阳极定位时一般有两种，其一，如申请号为cn201610526455.6、名称为“一种铝电解槽换极过程阳极测高定位系统和方法”的中国发明专利，主要是在多功能天车上增加更换阳极装置位置光电测距装置，提高换极定位的准确性；其二，如申请号为cn201110372207.8、名称为“一种实现铝电解槽精确换极的方法”的中国发明专利，主要是根据环境温度和过热度来计算确定不同的新极预留高度在换极平台上划线定位，提高换极精度。现有的定位方法和结构的定位精度和操作安全性都较差，致使新极16h电流分布波动幅度较大，更换后的新极常常伴随长时间的针振且难以消除，阳极电流分布的均匀性较差，致使电解槽槽工况波动和经济技术指标受损。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种不同于上述现有定位技术的铝电解槽阳极更换的定位方法及定位装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种铝电解槽阳极更换的定位方法，具体包括以下步骤：

s1：根据待更换残阳极的母线，确定残阳极的定位线；

根据残阳极的电流分布值，计算出残阳极的电流分布值与整槽平均电流分布值的比值；

s2：根据步骤s1计算获得的比值与新阳极的定位线的高度成正比，确定新阳极的定位线，然后根据确定的新阳极的定位线更换新阳极；确定的新阳极的定位线与残阳极的定位线的高度差小于预设调整值。

本发明还提供一种铝电解槽阳极更换的定位装置，包括底架、支撑架、弹性件、竖架、挡板和踏板；所述支撑架、竖架和踏板分别间隔设置在底架的顶部，所述支撑架用以支撑待更换残极，所述底架上竖直设有通孔，所述支撑架的底部设有穿过所述通孔的竖杆，所述弹性件套设在竖杆外，所述弹性件的一端与底架连接，所述弹簧的另一端与支撑架连接，所述弹性件未发生弹性形变时的自由高度与底架的高度之和大于支撑架的高度；

所述竖架位于支撑架和踏板之间，所述挡板安装在竖架上。

本发明的有益效果在于：由于铝电解槽单阳极电流分布值与此阳极的极距成反比，即单阳极的极距越小则此阳极的电流分布值越大，在因电解槽的水平电流与垂直磁场相互作用而形成的平行力场作用下，铝液产生循环运动，此时铝水平不在同一平面上，临近换极的薄残极其下的铝水稍低一些，薄残极相对极距略大。因此，本发明提供一种根据更换的残阳极电流分布值来确定新极定位高度的定位方法及定位装置，当残极电流分布值越大，则其极距越小，新极就要相对高设定位，反之新极就要相对低设定位。本发明提出的确定新极定位高度的定位方法及定位装置有效提高了换极定位精度，相较于现有技术，使各部位的新极更换后16h阳极电流分布达到65％-90％之间的窄范围，换极后针振幅度小且持续时间短，利于电解槽运行稳定度和经济技术指标的提升。

附图说明

图1为本发明实施例中残极的结构示意图；

图2为本发明实施例的定位装置的结构示意图；

图3为本发明实施例的定位装置的结构示意图；

标号说明：

1-底架；11-脚轮；

2-支撑架；21-竖杆；

3-弹性件；

4-竖架；

5-挡板；

6-踏板；

7-残阳极；

8-母线。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明的关键技术构思为：根据残阳极的电流分布值与整槽平均电流分布值的比值和新阳极的定位线的高度成正比的关系来确定新阳极的定位线更换新阳极。

请参照图1至图3，一种铝电解槽阳极更换的定位方法，具体包括以下步骤：

s1：根据待更换残阳极的母线，确定残阳极的定位线；

根据残阳极的电流分布值，计算出残阳极的电流分布值与整槽平均电流分布值的比值；

s2：根据步骤s1计算获得的比值与新阳极的定位线的高度成正比，确定新阳极的定位线，然后根据确定的新阳极的定位线更换新阳极；确定的新阳极的定位线与残阳极的定位线的高度差小于预设调整值。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：本发明提供的铝电解槽阳极更换的定位方法是根据残阳极电流分布确定新极定位高度，具体包括，首先根据待更换残阳极的母线，确定残阳极的定位线，接着测量并算出残阳极的电流分布值和整槽平均电流分布值的比值，以该比值与新阳极的定位线的高度成正比的关系，确定出新阳极的定位线并进行更换，确定的新阳极的定位线与残阳极的定位线的高度差小于一个预设调整值，采用这种方法进行换极作业后可以保证针振幅度小且持续时间短，利于电解槽运行稳定度和经济技术指标的提升。

进一步的，步骤s2具体为：若比值大于0.9，则新阳极的定位线较之残阳极的定位线上移或持平设置；若比值小于等于0.9，则新阳极的定位线较之残阳极的定位线下移或持平设置。

由上述描述可知，经过反复试验和总结，当比值大于0.9时，新阳极的定位线的水平高度应当画在高于或持平于残阳极的定位线的位置；当比值小于等于0.9时，新阳极的定位线的水平高度应当画在低于或持平于残阳极的定位线的位置。

进一步的，还包括步骤s3：根据残阳极所在的部位，对步骤s2确定的新阳极的定位线进行校正。

由上述描述可知，通过校正进一步确保新阳极的安装精度，提高换极质量。

进一步的，若残阳极所在的部位为中部，则将步骤s2获得的新阳极的定位线上移；若残阳极所在的部位为角部，则将步骤s2获得的新阳极的定位线下移。

由上述描述可知，由上述描述可知，由于中部极和角部极在电解槽电流场设计上具有差异，因此中部极的电流上升速度大于角部极的电流上升速度，根据这种差异反复试验后得到由比值的大小来调整新极的实际安装定位线的水平高度，合理科学，相较于常规的定位方法，效率更高、精度更好，提高了电解槽运行的稳定性，提高了电解槽的工作性能。

进一步的，若比值小于等于0.6，则将残阳极的定位线下移2cm，获得新阳极的定位线；

若比值大于0.6且小于等于0.9，则，将位于角部的残阳极的定位线下移1cm，或将位于中部的残阳极的定位线进行持平设置，获得校正后的新阳极的定位线；

若比值大于0.9且小于等于1.1，则，将位于角部的残阳极的定位线进行持平设置，或将位于中部的残阳极的定位线上移1cm，获得校正后的新阳极的定位线；

若比值大于1.1且小于等于1.3，则，将位于角部的残阳极的定位线上移1cm，或将位于中部的残阳极的定位线上移2cm，获得校正后的新阳极的定位线；

若比值大于1.3，则，将残阳极的定位线上移3cm，获得校正后的新阳极的定位线。

进一步的，预设调整值为3cm以内。

由上述描述可知，预设调整值一般设置在5cm以内。

进一步的，所述校正的范围为3cm以内。

本发明还提供一种铝电解槽阳极更换的定位装置，包括底架、支撑架、弹性件、竖架、挡板和踏板；所述支撑架、竖架和踏板分别间隔设置在底架的顶部，所述支撑架用以支撑待更换残极，所述底架上竖直设有通孔，所述支撑架的底部设有穿过所述通孔的竖杆，所述弹性件套设在竖杆外，所述弹性件的一端与底架连接，所述弹簧的另一端与支撑架连接，所述弹性件未发生弹性形变时的自由高度与底架的高度之和大于支撑架的高度；

所述竖架位于支撑架和踏板之间，所述挡板安装在竖架上。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：现有的残阳极在换极定位时，均是操作者持兜尺爬梯靠近热残阳极划线，安全性和划线精度均较差，根据本发明提供的新阳极更换用定位方法的操作要求，本发明提供的一种阳极更换用定位装置合理设计了残阳极放置的空间和操作者的操作空间，在残阳极放置空间和操作空间之间设有保护用的挡板，残阳极放置空间内设置弹性件和支撑架，将弹性件的自由高与底架的高度之和设计为大于支撑架的高度，这样当支撑架上没有盛放残阳极时，支撑架与地面有一定距离，支撑架可进行位移，当支撑架上盛放有残极时，支撑架的竖杆支撑在地面上，底架被固定，从而无法进行移动，保证了测量定位的准确性。本发明提供的阳极更换用定位装置具有支撑能力强、隔热性好、防坠物的功能，提高了换极作业的精度和现场操作安全性。

进一步的，所述定位装置还包括安装在竖架上的光标定位尺。

由上述描述可知，光标定位尺起到提高定位精度的作用，因此可保证划线平直，划线定位精度可控制在±0.3cm的窄范围。

请参照图1，本发明的实施例一为：一种铝电解槽阳极更换的定位方法，具体包括以下步骤：

s1：根据待更换残阳极7的母线8，确定残阳极7的定位线；

根据残阳极7的电流分布值，计算出残阳极7的电流分布值与整槽平均电流分布值的比值；

s2：根据步骤s1计算获得的比值与新阳极的定位线的高度成正比，确定新阳极的定位线，然后根据确定的新阳极的定位线更换新阳极；确定的新阳极的定位线与残阳极7的定位线的高度差小于预设调整值。

请参照图1，本发明的实施例二为：一种铝电解槽阳极更换的定位方法，具体包括以下步骤：

首先根据待更换残阳极7的母线8，确定残阳极7的定位线；根据残阳极7的电流分布值，计算出残阳极7的电流分布值与整槽平均电流分布值的比值；

然后根据步骤s1计算获得的比值与新阳极的定位线的高度成正比，确定新阳极的定位线，然后根据确定的新阳极的定位线更换新阳极；确定的新阳极的定位线与残阳极7的定位线的高度差小于预设调整值，预设调整值为3cm以内。

若比值小于等于0.6，则将残阳极7的定位线下移2cm，获得新阳极的定位线；

若比值大于0.6且小于等于0.9，则，将位于角部的残阳极7的定位线下移1cm，或将位于中部的残阳极7的定位线进行持平设置，获得校正后的新阳极的定位线；

若比值大于0.9且小于等于1.1，则，将位于角部的残阳极7的定位线进行持平设置，或将位于中部的残阳极7的定位线上移1cm，获得校正后的新阳极的定位线；

若比值大于1.1且小于等于1.3，则，将位于角部的残阳极7的定位线上移1cm，或将位于中部的残阳极7的定位线上移2cm，获得校正后的新阳极的定位线；

若比值大于1.3，则，将残阳极7的定位线上移3cm，获得校正后的新阳极的定位线。

最后根据残阳极7所在的部位，对步骤s2确定的新阳极的定位线进行校正。所述校正的范围为3cm以内。

请参照图2和图3，本发明的实施例三为：一种铝电解槽阳极更换的定位装置，包括底架1、支撑架2、弹性件3、竖架4、挡板5和踏板6；所述支撑架2、竖架4和踏板6分别间隔设置在底架1的顶部，所述支撑架2用以支撑待更换残极，所述底架1上竖直设有通孔，所述支撑架2的底部设有穿过所述通孔的竖杆21，所述弹性件3套设在竖杆21外，所述弹性件3的一端与底架1连接，所述弹簧的另一端与支撑架2连接，所述弹性件3未发生弹性形变时的自由高度与底架1的高度之和大于支撑架2的高度；

所述竖架4位于支撑架2和踏板6之间，所述挡板5安装在竖架4上。

请参照图2和图3，本发明的实施例四与实施例三的区别在于：所述弹性件3为弹簧。所述底架1的底部设有脚轮11，底架1可通过脚轮11进行移动。所述定位装置还包括安装在竖架4上的光标定位尺。所述竖杆21和挡板5均设计为阶梯状，在保障操作安全性的前提下使操作者的操作效率以及对精度的控制更高。所述挡板5的材质为钢材，成本较低，可供长期使用，不易受外力影响产生变形。

请参照表1，本发明提供的一种铝电解槽阳极更换的定位方法的残极电流占比值a与新极的实际安装定位高度增量间的关系如下表1：

表1

请参照表2，为了体现本发明在换极后的新极性能的显著提升，残极电流分布、残极电流占比值a、新极的实际安装定位高度增量、新极16h电流分布以及新极16h电流占全电流比值列举如下表2：

表2

以上实验数据均是采用测距15cm的电流分布叉在240ka铝电解槽的相同工况下由9组残极电流占比值a不同的中部极和角部极试验得来，从上表可看出，采用本发明提供的铝电解槽阳极更换的定位方法后，能使各部位的新极更换后16h电流分布达到65％～90％之间的窄范围，相较于现有技术，减弱了换极后针振发生程度，提升了电解槽运行稳定度。

综上所述，本发明提供一种根据更换的残阳极电流分布值来确定新极定位高度的定位方法及定位装置，当残极电流分布值越大，则其极距越小，新极就要相对高设定位，反之新极就要相对低设定位。本发明提出的确定新极定位高度的定位方法及定位装置有效提高了换极定位精度，相较于现有技术，使各部位的新极更换后16h阳极电流分布达到65％-90％之间的窄范围，换极后针振幅度小且持续时间短，利于电解槽运行稳定度和经济技术指标的提升。经过反复试验和总结，当比值大于0.9时，新阳极的定位线的水平高度应当画在高于或持平于残阳极的定位线的位置；当比值小于0.9时，新阳极的定位线的水平高度应当画在低于或持平于残阳极的定位线的位置。通过校正进一步确保新阳极的安装精度，提高换极质量。由上述描述可知，由于中部极和角部极在电解槽电流场设计上具有差异，因此中部极的电流上升速度大于角部极的电流上升速度，根据这种差异反复试验后得到由比值的大小来调整新极的实际安装定位线的水平高度，合理科学，相较于常规的定位方法，效率更高、精度更好，提高了电解槽运行的稳定性，提高了电解槽的工作性能。预设调整值一般设置在5cm以内。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。