一种铝电解槽熔体温度在线监测装置及其监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铝电解槽熔体温度检测技术，尤其涉及一种铝电解槽熔体温度在线监 测装置及其监测方法。
【背景技术】
[0002] 在铝电解生产中，电解温度是影响电流效率的主要因素，电解温度过高会增加铝 的二次反应，降低电流效率，并融化炉帮，增加物料的消耗；对于运行良好的电解槽，如果电 解温度过低，会使电解槽处于过冷的行程，出现槽底大量沉淀，槽膛不规整，氧化铝溶解速 度低，效应系数增加，槽电压噪声增大，铝液面不稳定，铝损失增加等状况，若长期在这个条 件下运行，其电流效率也不会很高。因此要获得较高的电流效率，需要对电解质的初晶温度 和过热度进行控制，这就要求在实际生产操作过程中，能及时感知电解温度的变化，以便对 生产操作作出调整，下达操作指令；但是，由于电解槽熔体具有高温、高腐蚀性、高氧化性等 特点，电解槽熔体处于阳极和阳极覆盖料之下，而且电解槽的槽罩内空间粉尘浓度高，使得 实时的电解槽熔体温度测量相当困难，现有的电解槽熔体温度测量手段是人工在电解槽熔 体内插入热电偶测温，基本上每台电解槽每天只测量一次温度，这种方法对于拥有众多电 解槽数的工厂需耗费很多的人力，而且测量周期较长，很难及时反应电解槽温度的变化，导 致电解生产控制水平低。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题：提供一种铝电解槽熔体温度在线监测装置及其监测方 法，以解决现有技术通过人工在电解槽熔体内插入热电偶测量熔体温度存在的工厂需耗费 很多的人力，而且测量周期较长，很难及时反应电解槽温度的变化，导致电解生产控制水平 低等问题。
[0004] 本发明技术方案： 一种铝电解槽熔体温度在线监测装置，它包括测温探头和工控机，电解槽上安装有测 温探头，测温探头与工控机电连接。
[0005] 测温探头安装在电解槽大面槽壳、电解槽槽底或电解槽上部，测温探头至少有一 组。
[0006] 它还包括数据采集器，测温探头与数据采集器导线连接，数据采集器与工控机导 线连接。
[0007] 它还包括数据发射器和数据接收器，数据发射器安装在测温探头上并与测温探头 导线连接，数据接收器安装在工控机上并与工控机导线连接，数据发射器和数据接收器电 连接。
[0008] -种铝电解槽熔体温度在线监测方法，它包括下述步骤： 步骤1、在电解槽大面槽壳、电解槽槽底或电解槽上部安装一组或多组测温探头； 步骤2、将测温探头测得的槽壳温度信息送至工控机； 步骤3、工控机根据公式
即可计算出电解槽熔体温度，式中：Ql，Q2，Q3，Qt :分别为熔体区对流换热量、传导热 量、外部空气区对流换热和电解槽总的散热量且Qt = Ql = Q2 = Q3 式中：α 1，α 2 :分别为电解槽内部和外部对流换热系数； twl，tw2 :分别为液相线温度和槽壳温度； tfl, tf2 ：分别为电解槽熔体温度和外部空气温度； 式中δ为内衬结构尺寸保温材料宽度；λ内衬材料的热导率； 步骤4、通过监控终端对所得到的电解槽熔体温度进行实时在线监控。
[0009] 本发明有益效果： 通过本发明安装的测温探头自动测得电解槽槽壳温度，结合电解槽内衬的材料导热系 数、内衬材料的保温材料宽度等数据，可最终得到电解槽熔体温度，本发明结构和监测方法 简单可靠，工控机获得电解槽槽壳温度后通过编程最终自动计算出电解槽熔体温度供工作 人员监控使用，本发明解决了现有技术通过人工在电解槽熔体内插入热电偶测量熔体温度 存在的工厂需耗费很多的人力，而且测量周期较长，很难及时反应电解槽温度的变化，导致 电解生产控制水平低等问题。
[0010]
【附图说明】： 图1为本发明监测装置结构示意图； 图2为本发明监测装置无线传输结构示意图； 图3为本发明电解槽熔体区传热示意图。
[0011]
【具体实施方式】： 一种铝电解槽熔体温度在线监测装置，它包括(见图1)测温探头3和工控机6,电解槽 1上安装有测温探头3,测温探头3与工控机6通过无线或导线4连接。
[0012] 测温探头3安装在电解槽大面槽壳、电解槽槽底或电解槽上部，测温探头至少有 一组，优选安装在电解槽大面槽壳上。
[0013] 它还包括数据采集器5,测温探头3与数据采集器5导线连接，数据采集器5与工 控机6导线连接。
[0014] 它还包括数据发射器7和数据接收器8,数据发射器7安装在测温探头3上并与测 温探头3导线连接，数据接收器8安装在工控机6上并与工控机6导线连接，数据发射器7 和数据接收器8通过无线信号连接。
[0015] 一种铝电解槽熔体温度在线监测方法，它包括下述步骤： 步骤1、在电解槽大面槽壳、电解槽槽底或电解槽上部安装一组或多组测温探头，优选 安装在电解槽大面槽壳上。
[0016] 步骤2、将测温探头测得的槽壳温度信息送至工控机6 ; 步骤3、工控机根据测得的温度信息结合电解槽内衬2的材料导热系数、结构尺寸数据 通过以下公式
即可计算出电解槽熔体温度，式中：Ql，Q2,Q3，Qt :分别为电解槽熔体区对流换热量、 传导热量、外部空气区对流换热和电解槽总的散热量且Qt = Ql = Q2 = Q3 式中：α?，α2:分别为电解槽内部和外部对流换热系数；α?，可通过公开的资料及 经验公式取得，α 2可根据传热学公式计算得到； twl，tw2 :分别为液相线温度和槽壳温度；其中，液相线温度根据电解车间每日的电解 质取样，化验出的分子比结果确定； tfl, tf2 ：分别为电解槽熔体温度和外部空气温度。
[0017] 式中δ为内衬结构保温材料宽度；λ内衬材料的热导率。
[0018] 由上述公式计算出的电解槽熔体温度可通过监控终端进行实时在线监控。
【主权项】
1. 一种铝电解槽熔体温度在线监测装置，它包括测温探头（3 )和工控机（6 )，其特征在 于：电解槽（1)上安装有测温探头（3 )，测温探头（3 )与工控机（6 )电连接。2. 根据权利要求1所述的一种铝电解槽熔体温度在线监测装置，其特征在于：测温探 头（3)安装在电解槽大面槽壳、电解槽槽底或电解槽上部，测温探头至少有一组。3. 根据权利要求1所述的一种铝电解槽熔体温度在线监测装置，其特征在于：它还包 括数据采集器（5 )，测温探头（3 )与数据采集器（5 )导线连接，数据采集器（5 )与工控机（6 ) 导线连接。4. 根据权利要求1所述的一种铝电解槽熔体温度在线监测装置，其特征在于：它还包 括数据发射器（7)和数据接收器（8)，数据发射器（7)安装在测温探头（3)上并与测温探头 (3)导线连接，数据接收器（8)安装在工控机（6)上并与工控机（6)导线连接，数据发射器 (7)和数据接收器（8)电连接。5. -种铝电解槽熔体温度在线监测方法，它包括下述步骤： 步骤1、在电解槽大面槽壳、电解槽槽底或电解槽上部安装一组或多组测温探头； 步骤2、将测温探头测得的槽壳温度信息送至工控机（6); 步骤3、工控机根据公式即可计算出电解槽熔体温度，式中：Ql，Q2，Q3，Qt:分别为熔体区对流换热量、传导热 量、外部空气区对流换热和电解槽总的散热量且Qt=Ql=Q2 =Q3 式中：a1，a2 :分别为电解槽内部和外部对流换热系数； twl，tw2 :分别为液相线温度和槽壳温度； tfl,tf2 ：分别为电解槽熔体温度和外部空气温度； 式中S为内衬结构保温材料宽度；A内衬材料的热导率； 步骤4、通过监控终端对所得到的电解槽熔体温度进行实时在线监控。
【专利摘要】本发明公开了一种铝电解槽熔体温度在线监测装置，它包括测温探头（3）和工控机（6），电解槽（1）上安装有测温探头（3），测温探头（3）与工控机（6）电连接；本发明解决了现有技术通过人工在电解槽熔体内插入热电偶测量熔体温度存在的工厂需耗费很多的人力，而且测量周期较长，很难及时反应电解槽温度的变化，导致电解生产控制水平低等问题。
【IPC分类】C25C3/20
【公开号】CN104947151
【申请号】CN201410122778
【发明人】曹斌, 黄 俊
【申请人】贵阳铝镁设计研究院有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月31日