一种铝电解槽换极过程阳极测高定位系统和方法与流程

本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种铝电解槽换极过程阳极测高定位系统和方法。

背景技术：

铝电解生产是一个连续的生产过程，更换阳极是铝电解生产过程中不可或缺的工艺过程，该过程对铝电解的稳定生产影响很大。特别是新阳极安装位置的确定，对电解槽的电流分布和新阳极的导电周期影响极大，目前市场上流行的新阳极定位方式主要有两种，第一种是人工划线的方式；第二种是将在更换阳极系统安装位置检测系统并制作专门的阳极底掌检测系统的模式。第一种定位方式，增加了工人的劳动强度，且增加了操作工人不安全因素隐患，从测量结果来看，人为偏差较大，作业质量受到非常大的影响；第二种方式克服了第一种方式的缺点，当同时又产生了新的问题，第二种方式每次需要将残阳极吊到某一固定位置慢慢升降阳极寻找阳极底掌基准面进行测量，测量完后再将残阳极吊到残阳极存放区，然后到新阳极存放区去吊装起新阳极，再将新阳极吊装到固定位置慢慢升降阳极寻找阳极底掌基准面进行测量，测量完后再吊装新阳极到换极区换极，过程复杂，运行时间长，劳动生产率低。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作简便、自动化程度高、安全可靠的铝电解槽换极过程阳极测高定位系统。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种铝电解槽换极过程阳极测高定位系统和方法，该系统是由一套地面可移动式或多点固定式测距装置和一套安装在铝电解厂房内设置的多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置，两套装置通过无线通讯实现数据通讯。

地面可移动式或多点固定式测距装置由控制器、测距装置、无线通讯模块组成。

安装在铝电解厂房内设置的多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置由控制器、位置检测装置、压力检测装置、无线通讯模块组成。

在多功能机组吊装起新阳极或残阳极运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方时，由人工通知系统或系统自动判断，系统自动完成新阳极或残阳极的高度测量。

测距装置包括但不限于测量精度在毫米级的激光测距、超声测距设备。

位置检测装置包括但不限于测量精度在毫米级的激光测距、超声测距、数码尺、编码器测距设备。

控制器是可编程序装置，包括但不限于工业计算机、plc、工业控制板卡和控制模块。

铝电解槽换极过程阳极测高定位系统的测量方法，包括以下步骤：

（1）、当更换阳极系统抓住残阳极导杆卡孔，并测量到一定压力值时，安装在铝电解厂房内设置的多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h1；

（2）、在多功能机组运送残阳极到残极存放区的过程中，在运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方前提前降低多功能机组运行速度，保持稳定运行；运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方时，由人工通知系统或系统自动判断，地面可移动式或多点固定式测距装置开始检测探头到残阳极底掌的距离，记录多组距离数据并进行均值计算，将该均值h1发送给安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置，安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置检测并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h2，由于地面可移动式或多点固定式测距装置在不移动的情况下，探头到多功能机组的距离时固定不变的，为常数a，可自动计算出残阳极卡孔到残阳极底掌的高度h2并进行记录，h2=a-h1-h2；

（3）、在多功能机组运送新阳极到换极处的过程中，在运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方前提前降低多功能机组运行速度，保持稳定运行；运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方时，由人工通知系统或系统自动判断，地面可移动式或多点固定式测距装置开始检测探头到新阳极底掌的距离，记录多组距离数据并进行均值计算，将该均值h1发送给安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置，安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置检测并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h2，并自动计算出新阳极卡孔到新阳极底掌的高度h3并进行记录，h3=a-h1-h2；

（4）、系统根据工艺的要求，按照公式h4=h1+h2-h3+b，其中b为常数，h4新阳极在新阳极安装位置多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离，计算出h4；

（5）、安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置通过调整更换阳极装置的位置使多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离为h4，并定位固定，完成自动测高控制；

（6）、在采用地面可移动式测距装置测量h2、h3过程中地面可移动式测距装置要求在同一位置不动。

综上所述，本发明由一套地面可移动式或多点固定式测距装置和一套安装在铝电解厂房内设置的多功能机组（也被称作多功能天车、多功能起重机或者多功能行车）上的更换阳极装置位置检测装置组成，两套装置通过无线通讯实现数据通讯。通过系统各装置的配合能安全可靠的完成换极过程阳极测高定位的全部过程，降低劳动强度，提高劳动生产率，并且安全可靠。

附图说明

图1是本发明的系统组成图；

图2是地面可移动式或多点固定式测距装置组成图；

图3是安装在铝电解厂房内设置的多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置组成图；

图4是测高原理图。

具体实施方式

一种铝电解槽换极过程阳极测高定位系统和方法，该系统是由一套地面可移动式或多点固定式测距装置和一套安装在铝电解厂房内设置的多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置，两套装置通过无线通讯实现数据通讯。

地面可移动式或多点固定式测距装置由控制器、测距装置、无线通讯模块组成。

安装在铝电解厂房内设置的多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置由控制器、位置检测装置、压力检测装置、无线通讯模块组成。

在多功能机组吊装起新阳极或残阳极运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方时，由人工通知系统或系统自动判断，系统自动完成新阳极或残阳极的高度测量。

测距装置包括但不限于测量精度在毫米级的激光测距、超声测距设备。

位置检测装置包括但不限于测量精度在毫米级的激光测距、超声测距、数码尺、编码器测距设备。

控制器是可编程序装置，包括但不限于工业计算机、plc、工业控制板卡和控制模块。

铝电解槽换极过程阳极测高定位系统的测量方法，包括以下步骤：

（1）、当更换阳极系统抓住残阳极导杆卡孔，并测量到一定压力值时，安装在铝电解厂房内设置的多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置测量并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h1；

（2）、在多功能机组运送残阳极到残极存放区的过程中，在运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方前提前降低多功能机组运行速度，保持稳定运行；运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方时，由人工通知系统或系统自动判断，地面可移动式或多点固定式测距装置开始检测探头到残阳极底掌的距离，记录多组距离数据并进行均值计算，将该均值h1发送给安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置，安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置检测并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h2，由于地面可移动式或多点固定式测距装置在不移动的情况下，探头到多功能机组的距离时固定不变的，为常数a，可自动计算出残阳极卡孔到残阳极底掌的高度h2并进行记录，h2=a-h1-h2；

（3）、在多功能机组运送新阳极到换极处的过程中，在运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方前提前降低多功能机组运行速度，保持稳定运行；运行到地面可移动式或多点固定式测距装置上方时，由人工通知系统或系统自动判断，地面可移动式或多点固定式测距装置开始检测探头到新阳极底掌的距离，记录多组距离数据并进行均值计算，将该均值h1发送给安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置，安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置检测并记录多功能机组到残阳极导杆卡孔的距离h2，并自动计算出新阳极卡孔到新阳极底掌的高度h3并进行记录，h3=a-h1-h2；

（4）、系统根据工艺的要求，按照公式h4=h1+h2-h3+b，其中b为常数，h4新阳极在新阳极安装位置多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离，计算出h4；

（5）、安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置通过调整更换阳极装置的位置使多功能机组到新阳极导杆卡孔的距离为h4，并定位固定，完成自动测高控制；

（6）、在采用地面可移动式测距装置测量h2、h3过程中地面可移动式测距装置要求在同一位置不动。

地面可移动式或多点固定式测距装置的控制器选用simatics7-200plc，安装在铝电解厂房内设置的多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置的控制器选用simatics7-300plc，并与现有的多功能机组plc系统联网，实现数据共享和对多功能机组执行机构的控制，上位机选用戴尔precisiont5810系列xeon，满足系统数据处理实时性的要求，考虑到系统兼容性问题触屏显示设备全部选用西门子系列。

安装在多功能机组上的更换阳极装置位置检测装置安装了劳易测拉绳编码器，测距范围是0m到10m，测量误差是1mm以内，地面可移动式或多点固定式测距装置选用劳易测激光测距ams3004i40，测量误差是1mm以内。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。