一种阳极测高智能换极装置及方法与流程

本发明涉及电解技术领域，尤其涉及一种阳极测高智能换极装置以及方法。

背景技术：

电解铝生产就是通过电解氧化铝粉得到铝。是以碳素体作为阳极，氧化铝粉作为溶质，电解槽底的碳块为阴极，通入强大直流电，完成电解。电解铝生产过程中，悬挂并浸泡在电解液中的多个导电阳极要求其底面与作为导电阴极的电解槽底面保持一定的相同高度，达到各阳极所耗电流均匀一致。工作时阳极底面不断消耗，消耗到一定程度要更换新阳极，更换的新阳极底面与槽内旧阳极底面的水平高度误差不超过±5mm，误差超过上述误差允许范围内时则电极能耗增大，效率降低，电解槽使用寿命缩短，使生产成本增加。

目前更换新阳极主要是人工操作,所带来的问题是人工劳动强度大、操作误差大、生产效率低及安全性差。具体包括：

1.人工画线法：即在换极时，操作工对残阳极画线、测量、与新极比对，然后完成换极。这种方法需要人工对烧红的残阳极进行测量，进而使工作环境恶劣、误差大、效率低；

2.“U”型架光电测量法：用“U”型框架安装高低两组对射光电管，用光线作为悬空模拟基准平台中，该方法虽然保证了阳极在悬吊垂直状态下的测量，但框架受残阳极高温辐射的影响变形严重，光电管发射的光线偏移，测量不准确。

3.基准平台测量法：该方法在小车上装基准平台，基准平台与天车上的行程计位器配合测量，完成换极。但该方法需有专门的人拖动基准平台小车，效率低。

因此，如何提出一种阳极更换装置，能够解决现有技术中存在的测量误差大、效率低，且测量环境对操作工人身安全存在威胁，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种阳极测高智能换极装置，能够解决现有技术中存在的测量误差大、效率低的问题。

本发明的目的还在于提出一种电解槽更换新旧阳极块的方法，能够解决现有技术中更换方法存在的测量误差大，效率低等问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种阳极测高智能换极装置，包括：

不少于一个的天车提升机构，每个所述天车提升机构上均设置有新旧阳极行程计量装置，所述天车提升机构设置于天车上；

阳极测量装置，所述阳极测量装置包括升降的测量杆、设置于所述测量杆底端的测距探头以及测量杆行程计量装置，所述测距探头用于检测新旧阳极底面高度；

主控制器，所述主控制器分别与所述天车提升机构、阳极测量装置电连接。

作为优选，所述测量杆顶端连接有测量杆运行装置，所述测量杆运行装置通过驱动机构驱动工作，所述驱动机构与驱动控制器电连，所述驱动主控制器与所述控制电连。

所述驱动机构为伺服电机或变频电机，所述驱动控制器为伺服控制器或变频控制器。

作为优选，所述测量杆运行装置为电动滑台或同步带机构或直线机构。

作为优选，所述阳极测量装置顶端固定于固定架底部，所述固定架顶部固定设置于所述天车上。

作为优选，所述测距探头包括测距传感器。

作为优选，所述测量杆底端还设置有机箱冷却器，所述机箱冷却器上设置有温度传感器，所述温度传感器与主控制器相连。

本发明还提供了一种电解槽更换新旧阳极块的方法，包括如下步骤：

步骤1、天车提升机构下降将旧阳极块提升到天车提升机构初始位置，其中天车提升机构下降高度值记录为a-b；

步骤2、测距探头下降到第一预设测量点，测量杆上下移动寻找测距探头能够测量到旧阳极底部的临界点，并记录测量杆下降距离为d；

步骤3、天车提升机构下降将新阳极块提升到天车提升机构初始位置，测距探头下降到第二预设测量点，测量杆上下移动寻找测距探头能够测量到新阳极底部的临界点，并记录测量杆下降距离为f，根据新旧阳极底面的高度差f-d；

步骤4、根据步骤2获得天车提升机构下降高度值以及步骤3中获得天车运行机构下降高度获得将新阳极下降高度H＝b-a-f+d，将新阳极返回电解槽内对应的位置，完成新旧阳极更换。

作为优选，当所述天车提升机构不少于两个时，所述测量杆下降距离为f_n，所述新旧阳极底面的高度差f_n-d，每个新阳极下降高度H_n＝b-a-f_n+d，其中n为正整数。

作为优选，所述测距探头为工业激光测距仪。

本发明有益效果：

本发明中通过新旧阳极行程计量装置对旧阳极提升高度进行测量，阳极测量装置对新旧阳极底面进行测量，进而能够得到新阳极下降高度，即新阳极从初始位置下降到电解槽装卡点的距离，通过主控制器与天车提升机构、阳极测量装置电连接，能够使主控制器控制天车提升机构上设置的新旧阳极行程计量装置较为精准的获得天车下降的高度以及上升的高度，获得的阳极测量装置测量的新旧阳极的底面到预设位置的点的距离也更为准确，减小了测量误差，同时该阳极测高智能换极装置无需人为靠近电解池划线等，保证了操作人员的人身安全。

本发明中提供了一种更换新旧阳极的方法，该方法步骤简单，无需操作人员配合就能完成电解槽更换阳极的工作，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明提供的阳极测高智能换极装置的结构示意图；

图2是本发明控制器电控示意图。

图中：

1、测量杆；2、测距探头；3、测量杆行程计量装置；4、测量杆运行装置；5、驱动机构；6、固定架；7、机箱冷却器；8、第一天车提升机构；9、第二天车提升机构；10、第一新旧阳极行程计量装置；11、第二新旧阳极行程计量装置。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例中提供了一种阳极测高智能换极装置，如图1所示，其包括：

不少于一个的天车提升机构，每个所述天车提升机构上均设置有新旧阳极行程计量装置，所述天车提升机构设置于天车上；

阳极测量装置，所述阳极测量装置包括升降的测量杆1、设置于所述测量杆1底端的测距探头2以及测量杆行程计量装置3，所述测距探头2用于检测新旧阳极底面高度；

主控制器，所述主控制器分别与所述天车提升机构、阳极测量装置电连接。主控制器还连接有触摸屏，用于认为控制天车提升机构、阳极测量装置的行程。

其中，本实施例中提供的阳极测高智能换极装置包括两个天车提升机构，分别为第一天车提升机构8和第二天车提升机构9，其中第一天车提升机构8上设置有第一新旧阳极行程计量装置10，第二天车提升机构9上设置有第二新旧阳极行程计量装置11，第一新旧阳极行程计量装置10与第二新旧阳极行程计量装置11分别测量对应的天车提升机构上夹取的旧阳极提升的高度。测量杆行程计量装置3为拉伸编码器用于测量测量杆的行程。第一天车提升机构8包括第一阳扭拔信号接收器，第二天车提升机构9包括第二阳扭拔信号接收器，主控制器将控制信号通过第一阳扭拔信号接收器和第二阳扭拔信号接收器接收，用于使天车提升机构工作。

测量杆1顶端连接有测量杆运行装置4用于带动测量杆上下移动，其中所述测量杆运行装置4通过驱动机构5驱动工作。本实施例中测量杆运行装置4为电动滑台，电动滑台应用较为广泛，在此不再赘述其结构。当然其他实施例中测量杆运行装置4还可以为同步带机构或直线机构。所述阳极测量装置顶端固定于固定架6底部，所述固定架6顶部固定设置于所述天车上。其中驱动机构5为伺服电机，其中伺服电机通过伺服控制器控制。当然其他实施例中还可以为变频电机，对应的驱动控制器为变频控制器。

所述测距探头2包括测距传感器，其中测距传感器为激光测距传感器或红外测距传感器。为了防止高温旧阳极的温度对测距探头2的影响，所述测量杆1底端还设置有机箱冷却器7，所述机箱冷却器7上设置有温度传感器。机箱冷却器7与主控制器电连接并由主控制器控制启闭，当测距探头2温度较高时，温度传感器将环境温度传递给主控制器，主控制器控制机箱冷却器7自动开启，以达到降低测距探头2所处环境温度的目的，防止测距探头2因温度较高而被损坏。

如图2所示，主控制器分别控制驱动控制器以及天车提升机构，天车提升机构中包括两扭拔控制器，因此主控制器直接用于控制两扭拔控制器以发出阳极扭拔控制信号，该主控制器为PLC控制器。其中还包括测量杆限位装置，测量杆限位装置用于将信号传递给主控制器，使主控制器控制测量杆的位置。

本实施例中提供的一种电解槽更换新旧阳极块的方法，通过上述阳极测高智能换极装置对新旧阳极更换，具体包括如下步骤：

步骤1、主控制器控制天车提升机构下降将旧阳极块提升到天车提升机构初始位置，其中天车提升机构下降高度值记录为b-a；

其中a可以认为是天车提升机构的初始位置到天车的距离，b可以认为是旧阳极块到天车的距离；

步骤2、测距探头下降到第一预设测量点，测量杆上下移动寻找测距探头2能够测量到旧阳极底部的临界点，并记录测量杆下降距离为d；

其中第一预设测量点无特别限定，由于测距探头2为工业激光测距仪，在选择时可能会出现量程较短的问题，为了解决该问题，需要使测量杆上下移动以寻找测距探头2能够测量到旧阳极底部的临界点；测量杆行程计量装置3记录测量杆下降距离为d。

步骤3、天车提升机构下降将新阳极块提升到天车提升机构初始位置，测距探头2下降到第二预设测量点，测量杆1上下移动寻找测距探头能够测量到新阳极底部的临界点，并记录测量杆1下降距离为f，新旧阳极底面的高度差f-d；

该步骤中第二预设测量点也无特殊限定，只要能够位于新阳极底部下方即可；需要说明的是，当工业激光测距仪的量程较大时，第一预设测量点与第二预设测量点为同一点，且测距探头2无需上下移动就能够测量到阳极底部的临界点；

步骤4、根据步骤2获得天车提升机构下降高度值以及步骤3中获得天车运行机构下降高度获得将新阳极下降高度H＝b-a-f+d，将新阳极返回电解槽内对应的位置，完成新旧阳极更换。

当天车运行机构为多个时，测量杆1下降距离为f_n，所述新旧阳极底面的高度差f_n-d，每个新阳极下降高度H_n＝b-a-f_n+d，其中n为正整数。

以天车提升机构为两个时为例，当测量旧阳极的底部时，由于两旧阳极底面基本位于同一水平面上，因此只需记录一次测量杆1下降距离即可，即d；由于新阳极在制造过程中有误差，因此新阳极底面不会在同一水平面上，需要记录测量杆1测量每个新阳极底面下降的距离，每个新阳极底面下降的距离分别为f₁、f₂；对应的每个新阳极下降高度分别为H₁＝b-a-f₁+d、H₂＝b-a-f₂+d。每个新阳极分别下降对应的高度，然后再将新阳极卡装在电解槽内即可完成安装。

该种方法测量过程简单，易于操作，且无需人为操作阳极测高智能换极装置即可完成测量任务。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。