一种铝电解槽电解质温度检测系统与方法与流程

文档序号:31727435发布日期:2022-10-05 00:58阅读:177来源:国知局
一种铝电解槽电解质温度检测系统与方法与流程

1.本技术涉及电解法生产技术领域,尤其涉及一种铝电解槽电解质温度检测系统与方法。


背景技术:

2.铝电解生产中,电解质的温度是影响电流效率和电能效率的重要因素,稳定的电解质温度对于稳定的生产非常重要,工业实践证明,当电解质温度降低10℃,电流效率可提高2%。熔体的温度过高或过低,都将影响冶金生产作业的正常进行,及时检测和控制熔体的温度,是保证铝电解生产正常作业的重要条件之一。
3.现有技术在测量电解质温度时需要增加单独的测量机械结构,或只能在出铝端测量,或需要通过软测量的方法估算,以上方法的检测装置结构复杂,且不利于实时获取电解质温度,影响温度测量精度。


技术实现要素:

4.为了简化测量电解质温度的装置,实时获取电解质温度,提高温度检测的精度,
5.第一方面,本技术提供了一种铝电解槽电解质温度检测系统,包括
6.打壳锤头,信号采集模块和槽控机,
7.所述打壳锤头内部设有多个热电偶,用于获取所述电解质的温度信号;
8.所述热电偶通过所述信号采集模块连接所述槽控机,用于确定所述电解质温度。
9.进一步,所述打壳锤头内部设有多个热电偶包括,沿所述打壳锤头的中心轴周向,设有由多个所述热电偶均匀分布组成的热电偶层,组成每个所述热电偶层的所述热电偶数量不小于两个,以获取所述电解质在多个方向的温度信号;所述热电偶层的数量不小于三个,以获取所述电解质在多个深度的温度信号。
10.进一步,所述热电偶层外周与所述打壳锤头内壁的距离d=1cm;
11.进一步,在与所述打壳锤头的尖端距离2-5cm处设置第一热电偶层,其余所述热电偶层自所述第一热电偶层朝背离所述尖端方向等间距设置,所述间距为5cm。
12.进一步,所述系统设有多个打壳点,所述打壳锤头通过多个所述打壳点获取所述电解质在多个位置的温度信号。
13.第二方面,本技术提供了一种铝电解槽电解质温度检测方法,所述方法包括获取所述电解质的温度信号;
14.基于所述温度信号,确定所述电解质温度。
15.进一步,所述获取所述电解质的温度信号包括,获取所述电解质在多个方向和多个深度的温度信号。
16.进一步,所述基于所述温度信号,确定所述电解质温度包括,
17.基于所述温度信号,计算所述温度信号的温度变化率;
18.当所述温度变化率低于预设的变化率阈值,
19.将所述温度变化率对应的温度集合中,最大的温度作为所述电解质温度。
20.第三方面,本技术提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如第二方面任一所述的方法步骤。
21.第四方面,本技术提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如第二方面中任一所述的方法步骤。
22.有益效果:
23.本技术提供一种铝电解槽电解质温度检测系统,所述系统包括,打壳锤头,信号采集模块和槽控机,所述打壳锤头内部设有多个热电偶,用于获取所述电解质的温度信号;从而在无需另外安装温度检测装置情况下,实时获取电解质的温度信号;由于热电偶安装于打壳锤头内部,热电偶通过打壳锤头外壁能更好的接触外部电解质,避免了因打壳锤头周边结壳而降低检测精度;本技术提供的系统中,所述热电偶通过所述信号采集模块连接所述槽控机,用于确定所述电解质温度;由于电解质内不同方向和不同深度位置的电解质温度不同,本技术通过多个热电偶获取电解质内不同方向和不同深度的电解质温度信号,并将电解质温度信号通过信号采集模块传送给槽控机进行解析,确定电解质内温度稳定时对应的电解质温度,从而提高电解质温度的测量精度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本技术实施例1提供的系统结构示意图;
26.图2是本技术实施例6中电子结构设备示意图。
27.附图标记:
28.打壳锤头-1,上热电偶层-2,中热电偶层-3,下热电偶层-4,上层信号连接线-5,中层信号连接线-6,下层信号连接线-7,打壳气缸-8,打壳电磁阀-9,多路电压采集单元-10,槽控机-11。
具体实施方式
29.下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
30.实施例1
31.实验结果表明,电解质的温度是影响电流效率和电能效率的重要因素。电解质温度过低,靠近阳极的电解质中溶解铝的浓度降低,动力粘度增大,阳极气体体积减小,从而使扩散层厚度增加,溶解的铝难以扩散,导致还原出来的铝与电解质分离困难,炭渣与电解质分离困难,造成铝氧化损失。另外,槽温过高易使规整的炉膛化开,上口炉帮变空,导致侧部炉帮漏电,造成电流空耗,反之,易使电解质中的al2o3析出,造成炉底沉淀增加,炉底压降升高,时间过长则结晶变成炉底结壳,伸腿变肥大,给生产带来困难。稳定的电解质温度对于稳定的生产非常重要。工业实践证明,当电解质温度降低10℃,电流效率可提高2%。熔
体的温度过高或过低,都将影响冶金生产作业的正常进行,及时检测和控制熔体的温度,是保证铝电解生产正常作业的重要条件之一。
32.实施例1提供一种铝电解槽电解质温度检测系统,结合附图1,所述系统包括:
33.内嵌在电解槽槽上部的打壳气缸8,打壳气缸数量为4-8个,打壳气缸8下端连接有打壳锤头1,多个打壳锤头1均匀分布在电解槽槽上部阳极中缝的上部;打壳锤头1的尖部工作的位置为打壳点,处于不同位置的打壳锤头1分别通过不同位置的打壳点获取电解质在多个位置的温度信号;
34.安装于电解槽上部的多路电压采集单元10,以及通过有线或无线信号控制打壳电磁阀9执行闭合动作,从而控制打壳锤头1执行命令的槽控机11;
35.槽控机11还用于解析电解质温度;
36.打壳锤头1内部设有多个热电偶,包括,沿所述打壳锤头1的中心轴周向,设有由2个热电偶均匀分布组成的热电偶层,以获取所述电解质在两个相对方向的温度信号;热电偶层的数量为三个,以获取所述电解质在多个深度的温度信号;
37.当热电偶与打壳锤头1的距离过小时,由于打壳锤头1外壁温度过高,容易腐蚀热电偶,降低热电偶的使用寿命,当热电偶与打壳锤头1的距离过大时,受电解质内温度传播的影响,热电偶获取的温度数据精确度降低,因此,设置热电偶层外周与打壳锤头1内壁的距离d=1cm;
38.由于电解质深度通常为15-30cm,为了保证电偶层完全进入电解质,并获取不同深度电解质的温度信号,在与所述打壳锤头的尖端距离2-5cm处设置下热电偶层4,自所述下热电偶层4朝背离所述尖端方向等间距设置中热电偶层3和上热电偶层2,下热电偶层4与中热电偶层3的间距为5cm;中热电偶层3与上热电偶层2的间距为5cm;
39.上热电偶层2,中热电偶层3,下热电偶层4,分别通过上层信号连接线5,中层信号连接线6,下层信号连接线7连接多路电压采集单元10;多路电压采集单元10将上热电偶层2,中热电偶层3,下热电偶层4采集的温度信号进行转换并传送给槽控机11,用于确定所述电解质温度。
40.在进行日常的打壳作业过程或需要测量电解质温度时,槽控机11发出测温命令,控制该点打壳电磁阀9并带动打壳气缸8导通,位于打壳气缸8下端的打壳锤头1进入到电解质中,上热电偶层2,中热电偶层3,下热电偶层4分别测量接触区域的周边温度,通过信号连接线将变化的热电偶毫伏信号送给多路采集单元10,槽控机11根据收到的上中下三层区域的热电偶信号分别计算出各层的温度数据,选取各层中最高的数值确定为电解质温度,待温度数据稳定,槽控机发出断开打壳电磁阀9动作指令,打壳锤头1回退到电解质上方,为下次测量做好准备。
41.实施例1通过在打壳锤头1内部设置多个热电偶,用于获取电解质的温度信号;从而在无需另外安装温度检测装置情况下,实时获取电解质的温度信号;由于热电偶安装于打壳锤头1内部,热电偶通过打壳锤头1外壁能更好的接触外部电解质,避免了因打壳锤头1周边结壳而降低检测精度;实施例1提供的系统中,所述热电偶通过多路采集单元10连接槽控机11,用于确定电解质温度;由于电解质内不同方向和不同深度位置的电解质温度不同,实施例1通过多个热电偶获取电解质内不同方向和不同深度的电解质温度信号,并将电解质温度信号通过多路采集单元10传送给槽控机11进行解析,确定电解质内温度稳定时对应
的电解质温度,从而提高电解质温度的测量精度。
42.实施例2
43.基于相同的发明构思,实施例2在400ka电解槽上,在电解槽槽上部第3点打壳气缸下端的锥形打壳锤头里内嵌上、中、下三层分布的热电偶群组,每层热电偶群组均为2只热电偶,共6只;锥形打壳锤头高400cm,上、中、下三层分布的热电偶群组分别在距离打壳锤头底面5cm、10cm、15cm,各层的2只热电偶均匀分布在距离管道壁面1cm的圆周对角线上,并通过热电偶的信号连接线引出到安装在槽上部的具有通讯功能的多路电压采集单元,多路电压采集单元通过can总线连线与控制打壳锤头动作的槽控机连接。
44.需要测量电解质温度时,槽控机发出测温命令,控制第3点打壳电磁阀并带动打壳气缸导通,位于打壳气缸下端的打壳锤头进入到电解质中,分布在上、中、下三层的热电偶分别测量接触区域的周边温度,通过信号连接线将变化的热电偶毫伏信号送给多路采集单元,槽控机实时采集上、中、下三层区域的6只热电偶信号分别计算出各层的数值差异和变化率,待最高点温度5秒变化率小于2℃度时,测量结束,选取此时的最高数值931℃确定为电解质温度,槽控机发出断开打壳电磁阀动作指令,打壳锤头回退到电解质上方,为下次测量做好准备。
45.实施例3
46.基于相同的发明构思,实施例3在某500ka电解槽上,在电解槽槽上部第4点打壳气缸下端的锥形打壳锤头里内嵌上、中、下三层分布的热电偶群组,每层热电偶群组均为3只热电偶,共9只;锥形打壳锤头高400cm,上、中、下三层分布的热电偶群组分别在距离打壳锤头底面5cm、10cm、15cm,各层的3只热电偶均匀分布在距离管道壁面1cm的圆周等腰线上,并通过热电偶的信号连接线引出到安装在槽上部的具有通讯功能的多路电压采集单元,多路电压采集单元通过can总线连线与控制打壳锤头动作的槽控机连接。
47.需要测量电解质温度时,槽控机发出测温命令,控制第4点打壳电磁阀并带动打壳气缸导通,位于打壳气缸下端的打壳锤头进入到电解质中,分布在上、中、下三层的热电偶分别测量接触区域的周边温度,通过信号连接线将变化的热电偶毫伏信号送给多路采集单元,槽控机实时采集上、中、下三层区域的9只热电偶信号分别计算出各层的数值差异和变化率,待最高点温度5秒变化率小于2℃度时,测量结束,选取此时的最高数值928℃确定为电解质温度,槽控机发出断开打壳电磁阀动作指令,打壳锤头回退到电解质上方,为下次测量做好准备。
48.实施例4
49.基于相同的发明构思,实施例4在某300ka电解槽上,在电解槽槽上部第2点打壳气缸下端的锥形打壳锤头里内嵌上、中、下三层分布的热电偶群组,每层热电偶群组均为2只热电偶,共6只;锥形打壳锤头高400cm,上、中、下三层分布的热电偶群组分别在距离打壳锤头底面3cm、8cm、13cm,各层的2只热电偶均匀分布在距离管道壁面1cm的圆周等腰线上,并通过热电偶的信号连接线引出到安装在槽上部的具有通讯功能的多路电压采集单元,多路电压采集单元通过can总线连线与控制打壳锤头动作的槽控机连接。
50.需要测量电解质温度时,槽控机发出测温命令,控制第2点打壳电磁阀并带动打壳气缸导通,位于打壳气缸下端的打壳锤头进入到电解质中,分布在上、中、下三层的热电偶分别测量接触区域的周边温度,通过信号连接线将变化的热电偶毫伏信号送给多路采集单
元,槽控机实时采集上、中、下三层区域的6只热电偶信号分别计算出各层的数值差异和变化率,待最高点温度5秒变化率小于2℃度时,测量结束,选取此时的最高数值926℃确定为电解质温度,槽控机发出断开打壳电磁阀动作指令,打壳锤头回退到电解质上方,为下次测量做好准备。
51.实施例5
52.基于相同的发明构思,实施例5提供一种铝电解槽电解质温度检测方法,所述方法包括
53.s1,获取所述电解质的温度信号,包括,
54.获取所述电解质在多个方向的温度信号;
55.获取所述电解质在多个深度的温度信号;
56.s2,基于所述温度信号,确定所述电解质温度;
57.s21,基于所述温度信号,计算所述温度信号的温度变化率;
58.s22,判断所述温度变化率是否低于预设的变化率阈值,当判断结果为是,
59.在所述温度变化率对应的温度集合中,将最大的温度作为所述电解质温度。
60.在进行日常的打壳作业过程或需要测量电解质温度时,槽控机发出打壳控制该点打壳电磁阀并带动打壳气缸导通,位于打壳气缸下端的打壳锤头进入到电解质中,分布在上、中、下三层的热电偶分别测量接触区域的周边温度,通过补偿导线将变化的热电偶毫伏信号送给多路采集单元,槽控机根据收到的上中下三层区域的热电偶信号分别计算出各层的温度数据,待温度数据稳定,选取各层中最高的数值确定为电解质温度,槽控机发出断开打壳电磁阀动作指令。
61.利用该方法能够解决不同电解质高度下温度测量的精度问题,不用单独设置测量探头装置,同时依靠各层中圆形分布的热电偶并通过锤头外壁能更好的接触外部电解质,避免了因打壳锤头周边结壳影响检测精度。
62.该方法对提高电解质温度分时在线检测,指导能量平衡的控制效果重要意义。
63.实施例6
64.基于相同的发明构思,本技术实施例6提供一种电子设备,如附图2所示,包括存储器304、处理器302及存储在存储器304上并可在处理器302上运行的计算机程序,所述处理器302执行所述程序时实现上述一种铝电解槽电解质温度检测方法的步骤。
65.其中,在图2中,总线架构(用总线300来代表),总线300可以包括任意数量的互联的总线和桥,总线300将包括由处理器302代表的一个或多个处理器和存储器304代表的存储器的各种电路链接在一起。总线300还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起,这些都是本领域所公知的,因此,本文不再对其进行进一步描述。总线接口306在总线300和接收器301和发送器303之间提供接口。接收器301和发送器303可以是同一个元件,即收发机,提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器302负责管理总线300和通常的处理,而存储器304可以被用于存储处理器302在执行操作时所使用的数据。
66.实施例7
67.基于相同的发明构思,本发明实施例7提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现上述一种铝电解槽电解质温度检测方法的步
骤。
68.在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述,构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外,本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白,可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容,并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
69.在此处所提供的说明书中,说明了大量具体细节。然而,能够理解,本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中,并未详细示出公知的方法、结构和技术,以便不模糊对本说明书的理解。
70.类似地,应当理解,为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个,在上面对本发明的示例性实施例的描述中,本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而,并不应将该公开的方法解释成反映如下意图:即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说,如下面的权利要求书所反映的那样,发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此,遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式,其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
71.本领域那些技术人员可以理解,可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件,以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外,可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述,本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
72.此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在下面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
73.本发明的各个部件实施例可以以硬件实现,或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现,或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解,可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的电子设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如,计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上,或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到,或者在载体信号上提供,或者以任何其他形式提供。
74.以上所述的仅是本技术的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述,所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识,能够获知该领域中所有的现有技术,并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力,所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下,结合自身能力完善并实施
本方案,一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本技术结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本技术的保护范围,这些都不会影响本技术实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准,说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
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