一种铝电解槽阴极电流分布监测和调节的方法及装置与流程

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本发明属于电解铝技术领域，尤其涉及对电解槽阴极电流分布进行监测、诊断、调节的系统和装备。


背景技术：

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电解槽是铝厂的主要设备。一个电解系列一般有200—300多台电解槽相互串联，强大的直流电流(200—800ka)从整流所正极流出后，依次进入每台槽的立柱母线、阳极、电解质、铝液、阴极、槽周母线等，最后返回整流所负极。在国内，对电解槽运行稳定的维持主要通过监测电解槽槽电压和分析其变化来调整电解工艺，稳定电解槽，从而达到优化生产的目的。
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自上世纪90年代开始，研究者们提出了通过监测铝电解槽阳极电流分布的方法来判断电解槽稳定的思路。阳极电流分布的均匀性和电解槽的稳定性密切相关，电解槽一旦出现阳极电流分布的严重不均，会造成槽电压波动，磁场不稳定，铝液波动无序絮乱，最终导致槽温升高，槽况恶化，以至于发生病槽，严重影响技术经济指标。近年来，针对阳极电流分布的监测和控制的系统和装备在铝厂得到一定的实施和应用，效果较好。
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同样，在电解生产中阴极电流分布的均匀性也与电解槽的稳定性密切相关，阴极电流分布不均匀往往意味槽内可能出现了多种不良或危险状况，例如：炉膛不规整、阴极表面存在结壳或沉淀、阴极局部发生裂纹、阴极钢棒被损坏等，这些不良状况会造成槽内铝液流速和形态的改变、铝液面波幅的增加，最终导致槽温升高，槽况恶化，影响电解槽的稳定性、安全性和生产运行指标。一般地，阳极电流分布数据经监测后，计算机发现分布严重不均匀状况，会立即提醒生产人员进行参与，即可解决问题。而阴极电流分布的监测和调整，多年来受限于槽外阴极钢棒和阴极软带的所处不利位置和特定结构，一直是人工不定期在强磁、高温环境下采用测温枪、万用表等原始手段依次对每组阴极软带进行测量、记录，最后形成简单数据表供生产管理者查阅参考，更谈不上及时对阴极电流分布进行直接干预和调整，从而去优化生产。
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因此，在铝电解领域，针对阴极电流分布监测和自动化调节的方法及装置，至今处于研究和应用都空白的状况。


技术实现要素：

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本发明的目的在于：提供一种对铝电解槽阴极电流分布监测和自动化调节的方法及装置，达到让电解槽生产时能尽可能保持阴极电流分布均匀，从而实现电解槽稳定、高效、低耗生产的目的。
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本发明是这样构成的：
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在电解槽每组阴极钢棒与槽周母线的连接处同时布置采集阴极电流数据的装置和电阻调节盒，采集数据经过无线传输模块实时发送至接收模块、接收模块将数据送至计算机处理，计算机进行处理诊断后，调用相应与阴极软带相并联的电阻调节盒驱动装置，匹
配选用调节盒最合适的电阻值，从而将阴极钢棒的电流量调整至最佳，达到各组阴极钢棒电流量均匀分布的目的。
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与现有技术相比，本发明从电解槽的运行电流着手监测和调节，而电解槽的运行电流是电解槽生产的动力和源头，采用本发明的方案鞥狗从源头上采取有效、科学的手段去监测、调节，使电解槽长期保持高效、低耗、稳定生产，从而取得优秀的生产运行指标。而且，本本发明的方案可以应对不同容量的电解槽阴极电流分布均匀性监测与调节，相比现有技术，有显著的进步。
附图说明
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图1为本发明的电路原理图；
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图2为本发明的组成结构框图；
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图3为本发明实施例的结构示意图1；
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图4为本发明实施例的结构示意图2；
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图5为本发明实施例的结构示意图3。
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附图中的标记为：1-阴极炭块，2-槽壳，3-阴极钢棒，4-槽周母线，5-阴极软带，6-无线传输模块，7-采集装置，8-电阻调节盒，9-调节盒正极端，10-调节盒负极端，11-控制电缆。
具体实施方式
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下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
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如图1所示，为本发明的电路原理图。其中，电流流向为阴极钢棒3、电阻调节盒8的并联电路、槽周母线4等3大部分。并联电路由电阻调节盒8与钢连接片、爆炸焊片、阴极软带5相并联构成，计算机系统通过调整调节盒的电阻值来控制阴极钢棒3电流通过量。
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如图2所示，为本发明的组成结构框图。结构框图分为4大组成部分，即：阴极电流数据的采集装置7、无线传输模块6、计算机系统、电阻调节盒8。
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如图3所示，为电解槽的阴极结构、槽周母线连接示意图。其中，电解槽的槽壳2内部由阴极炭块1、内衬材料等填充组成，阴极炭块1内的沟槽内嵌入连接阴极钢棒3，阴极钢棒3通过钢片、爆炸焊块与阴极铝软带5相连，阴极软带5焊接到槽周母线4上，无线传输模块6、电阻调节盒8固定在槽壳2上。
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如图3、4、5所示，本发明是这样实施的：
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1.在每组阴极钢棒3的底部安装上电流数据采集装置7的正极端、然后在对应连接的槽周母线4处安装上采集装置7的负极端，采集装置7同时与固定在槽壳2上的无线传输模块6相连，用于将监测数据导入无线传输模块6。
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2.无线传输模块6获取监测数据后，定时将数据发送至位于电解槽附近计算机系统的接收模块，然后在计算机系统中完成对所有数据的存储、融合计算、最终形成对电阻调节盒8进行调整的方案。
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3.电阻调节盒8集成可变电阻、驱动装置于一体，与钢连接片、爆炸焊片和阴极软带5相并联，调节盒正极端9与阴极钢棒3的顶部相连，调节盒负极端10与槽周母线4相连，最
后通过控制电缆11与计算机系统相连。
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4.计算机根据调整方案，匹配选用电阻调节盒8最合理的电阻值，平衡调节流过电阻盒8、阴极软带5的电流，最终使流过各组阴极钢棒3的电流量均匀分布。
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5.计算机系统内设置有特定的阴极电流分布安全阈值报警程序，当发现数据超出安全阈值后，立即报警，提醒人工干预进行解决。
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本发明设计中侧重于对整套测控方法和装置的原理性阐述，因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。