一种用于铝电解生产的阳极更换的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝电解技术领域，更具体地，涉及一种用于铝电解生产的阳极更换的 方法。
【背景技术】
[0002] 在铝电解的生产过程中，阳极炭块会随着电解的进行而不断地消耗，消耗到一定 程度就需要进行更换。被损耗需更换的阳极叫做旧极，也称残极，替换的阳极叫做新极。根 据铝电解的生产工艺要求，新极的底掌平面要与残极的底掌平面在电解槽中的同一水平面 上，以实现电流均衡。因此，进行阳极更换时，需要对新旧阳极进行测高定位，此过程需运用 铝电解多功能机组协助。
[0003]目前更换阳极时对阳极测高定位的方法有以下几种：1、传统的人工划线法，人需 要爬到电解槽上方去，不安全，劳动强度大，且因介入了人为因素，测量结果不稳定，误差 大，工作效率低；2、使用重力感应进行测量，不利于多阳极的更换；3、使用升降装置加激光 装置进行测量的，如CN200580035195. 2,但由于激光受高温的残极炭块的光谱干扰容易产 生误动作，影响换极精度。此外，国外恩凯诺尔（法国REEL集团）开发出的一套测高系统 主要由DJCG-II型测高装置和DJCG-II型可移动阳极水平比较基两个部分组成。但是这 套系统在实际应用过程中由于要通过一套水平比较基，效率比较低；同时，其精度得不到保 证，通过使用阳极测高平台更换的阳极16小时合格率也不是很稳定；在装极过程中如遇到 铝电解多功能机组故障，还会出现丢失数据情况，比较难处理。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于铝电解生产的更换阳极 的方法，从可移动式的水平比较基向空中换极比较方式进行转变，在空中对新极和残极提 升的过程中测得新极的位置，无需额外平台，所述更换阳极的方法具有换极效率高、精度高 的特点。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006] 提供在进行阳极更换时测量出残极位置、新极和残极高度差、再通过计算，得出新 极的位置；包括以下步骤：
[0007] S1.使用阳极提升机构提取阳极炭块，将阳极提升机构初始移动位置设置为参考 平面L1，阳极提升机构从开始L1移动，到阳极夹具夹取到阳极炭块（残极或新极）时停止， 测量阳极提升机构所移动的距离为H1 ;
[0008]S2.将阳极提升机构提升残极停止移动时的平面设置为参考平面L11，采用测量 装置对残极底掌平面进行测量，所述测量装置从开始移动到其测量端接触到残极底掌平面 时停止，所述测量装置从开始移动到测到残极底掌平面时所移动的垂直距离为H11 ;
[0009]S3.将阳极提升机构提升新极停止移动时的平面设置为参考平面L22,采用测量 装置开始对新极底掌平面进行测量，所述测量装置从开始移动到其测量端接触到残极底掌 平面时停止，所述测量装置从开始移动到测到新极底掌平面所移动的垂直距离为H22;
[0010] S4.通过参考平面L1、L11、L22的位置关系和所述距离H1、H11、H22得出新极目标 位置，使用阳极提升机构和阳极夹具将新极放入到新极目标位置；所述参考平面Ll、L11、L22的位置关系由阳极提升机构伸缩的距离来确定。
[0011] 优选地，所述测量装置设置有旋转测量端，对残极底掌平面或新极底掌平面进行 测量前，所述旋转测量端旋转至远离残极或新极；对残极底掌平面或新极底掌平面进行测 量时，所述旋转测量端旋转至残极底掌平面或新极底掌平面的下方时，所述测量装置即停 止移动。
[0012] 优选地，所述旋转角度为顺时针或逆时针90度。
[0013] 优选地，所述参考平面Ll、L11或L22为阳极提升机构行程内所能到达的任意平 面。
[0014] 优选地，所述参考平面L11和L22为同一平面。
[0015] 优选地，所述新极目标位置以阳极提升机构提取新极从参考平面L1开始下降的 距尚来计算；所述计算公式为H1-1H11-H22 |。
[0016] 优选地，所述新极目标位置的计算值需进行修正，所述修正值根据所更换的残极 在电解槽中位置的不同而不同。
[0017] 优选地，阳极提升机构上升或/和下降时速度为分段控制。
[0018] 进一步优选地，所述阳极提升机构将新极放入到目标位置时，下降速度分为三段 减速下降。
[0019] 优选地，测量装置的测量端接触到残极或新极底掌平面后停止，所述停止时机采 用力矩控制。
[0020] 优选地，所述测量装置的测量端接触到残极或新极的底掌平面，测量装置所受力 矩到达设定值时，测量装置停止。
[0021] 本发明同时提供一种装置可以很好地实现所述方法。所述装置包括设有行程测量 装置的阳极提升机构、阳极测高装置和控制系统；所述阳极测高装置包括测量升降杆、驱动 测量升降杆运动的导向机构和前述测量装置，所述测量升降杆的上端与导向机构连接，其 下端与所述测量装置连接；所述导向机构与阳极提升机构固定连接，所述阳极提升机构和 导向机构分别与控制系统连接；所述导向机构设有计量测量升降杆升降行程的计量装置； 所述阳极提升机构下端设置阳极夹具；
[0022] 所述更换阳极系统的控制系统包括了前台控制系统、天车集中控制系统、前台显 示系统、后台控制系统和天车遥控系统。所述用于显示阳极提升机构、自动测高装置的实时 运行状态的前台控制系统为触摸屏显示界面或LED屏显示装置；所述天车集中系统用于控 制阳极提升机构的运行；所述后台控制系统包括用于数据处理和存储的PLC;天车遥控系 统包括了天车遥控器。
[0023] 所述测量装置停止测量后，由后台控制系统自动计算出新极的目标位置。
[0024] 本发明具有以下有益效果：
[0025] 本发明提供一种用于铝电解生产的更换阳极的方法，从可移动式的水平比较基向 空中换极比较方式进行转变，在空中对新极和残极提升的过程中测得新极的位置，无需额 外平台，所述更换阳极的方法具有换极效率高、精度高的特点。
【附图说明】
[0026] 图1为实施例1所述阳极更换装置的结构示意图；
[0027] 图2为实施例1测量升降杆左视图；
[0028] 图3为实施例1限位装置的主视图；
[0029] 图4为实施例1限位装置的左视图；
[0030] 图5为实施例1限位装置的俯视图；
[0031] 图6为实施例1扭转弹簧测量装置的主视图；
[0032] 图7为实施例1扭转弹簧测量装置的左视图；
[0033] 图8为实施例1阳极更换装置的测量原理图；
[0034] 图9为实施例1所述更换阳极系统的控制系统流程图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明， 表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实 施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员 来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0036] 实施例1
[0037] 提供一种用于铝电解生产的更换阳极的方法，从可移动式的水平比较基向空中换 极比较方式进行转变，在空中对新极和残极提升的过程中测得新极的位置，无需额外平台， 所述更换阳极的方法具有换极效率高、精度高的特点。
[0038] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
[0039] 提供在进行阳极更换时测量出残极位置、新极和残极高度差、再通过计算，得出新 极的位置；包括以下步骤：
[0040] S1.使用阳极提升机构提取阳极炭块，将阳极提升机构初始移动位置设置为参考 平面L1，阳极提升机构从开始L1移动，到阳极夹具夹取到阳极炭块时停止，测量阳极提升 机构所移动的距离为H1;
[0041] S2.将阳极提升机构提升残极停止移动时的平面设置为参考平面L11，采用测量 装置对残极底掌平面进行测量，所述测量装置从开始移动到其测量端接触到残极底掌平面 时停止，所述测量装置从开始移动到测到残极底掌平面时所移动的垂直距离为H11;
[0042] S3.将阳极提升机构提升新极停止移动时的平面设置为参考平面L22,采用测量 装置开始对新极底掌平面进行测量，所述测量装置从开始移动到其测量端接触到残极底掌 平面时停止，所述测量装置从开始移动到测到新极底掌平面所移动的垂直距离为H22;
[0043] S4.通过参考平面L1、L11、L22的位置关系和所述距离H1、H11、H22得出新极目标 位置，使用阳极提升机构和阳极夹具将新极放入到新极目标位置；所述参考平面Ll、L11、 L22的位置关系由阳极提升机构伸缩的距离来确定。
[0044] 如图1所示，本实施例提供一种优选地装置实现前述方法。所述装置包括设有行 程测量装置的阳极提升机构5、阳极夹具6、控制系统；所述测量升降杆2、驱动测量升降杆 运动的导向机构1、测量装置3;所述导向机构1设有计量测量升降杆升降行程的计量装置； 所述导向机构1与阳极提升机构5固定连接，所述测量升降杆2的上端与导向机构1连接， 所述测量升降杆2的下端与测量装置3连接，所述阳极提升机构5和导向机构1分别与控 制系统连接。
[0045] 所述阳极提升机构5中的行程测量装置包括齿条，与齿条相适配的齿轮，以及编 码器；所述齿条固定在阳极提升机构5的运动件上；所述齿轮固定在阳极提升机构5的固 定件上；所述编码器与齿轮固定连接；所述编码器与控制器电气连接。
[0046] 当阳极提升机构进行伸缩工作时，液压缸驱动齿条带动齿轮移动，所述与齿轮相 固定的编码器测得运动的距离。
[0047] 如图2所示，导向机构1由固定在直线单元一侧的伺服电机11驱动丝杆滑块12 进行升降。所述伺服电机与减速机连接；所述减速机上固定有编码器。测量升降杆2通过 轴承座固定在滑块12上，随滑块12的升降而升降。
[0048] 为了避免测量升降杆1升降时与阳极炭块残渣发生干涉，在测量升降杆上设有至 少一个节点4,所述节点处两端的测量杆在平行于测量杆方向上存在相对位移，各节点处两 端测量杆相对位移方向一致，如此增大测量杆1与阳极炭块的横向间距。
[0049] 如图3~5所示，所述测量升降杆2通过轴承座83固定在支撑件84上，所述支撑 件84固定在阳极升降机构5上。所述限位装置包括设置于测量升降杆2的定位片81和设 置于测量升降杆2两侧的一对传感器8,所述定位片81与测量升降杆2固定连接，所述传感 器8通过支架82固定于支撑件84上。所述一对传感器分为传感器一和传