电解槽极板温度监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及红外测温领域，特别涉及一种电解槽极板温度监控系统。
【背景技术】
[0002]将粗铜预先制成厚板作为阳极，纯铜或不锈钢制成薄片作阴极，以硫酸和硫酸铜的混和液作为电解液。通电后，铜从阳极溶解成铜离子向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜。粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子。由于这些离子与铜离子相比不易析出，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阳极上析出，比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部，这样生产出来的铜板，质量极高，称为“电解铜”。
[0003]在铜电解精炼中，电流效率和品级率是考核电解生产效率和能力的重要指标，而极间短路对上述两个指标都会产生不利影响。极间发生短路时，一方面，部分电能由于发热而消耗，电流效率自然也会降低；另一方面，在发生极间短路的阴极上，板面极间短路部分通常有大面积粗状结晶和结粒，使得这一块阴极无法计入高纯阴极铜，故影响了品级率，因此及时发现极间短路问题是非常重要的。
[0004]极间短路产生的原因有很多种，如极板排列不平行、极片发生自然弯曲或翘角、阳极泥附着到阴极表面、添加剂配比失调等。不管是何种原因导致，只要发生极间短路，在该极板上就会出现电流分布过大，从而造成局部磁场过强、温度升高现象。目前现有的检测方式是通过人工使用短路检测摇表，对每一个极板依次进行检测。该检测方式有如下不足:其一，耗时费力、效率低，规模越大缺点越明显；其二，检测滞后，采用人工进行依次检测时，完成一个检测循环需要一定时间，不能保证检测的及时性；其三、人工检测的准确性、可靠性不能保证。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种电解槽极板温度监控系统，能够实时检测极板的温度，及时发现极间短路现象并做处理，保证电解铜的电流效率和品级率。
[0006]为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为:一种电解槽极板温度监控系统，包括红外测温仪、驱动机构以及处理模块，所述的红外测温仪布置在电解槽的上方，驱动机构包括电机、云台，所述的电机、云台分别驱动红外测温仪的扫描镜、红外测温仪转动以实现对电解槽各极板进行扫描，红外测温仪将采集到的红外光信号转换成电信号后输出至处理模块，驱动机构输出电机和云台的转角信号至处理模块，所述的处理模块将电信号处理成温度信息并根据转角信号标定温度异常信号处的极板。
[0007]与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果:通过红外热成像技术对电解过程中的短路现象进行检测，红外测温仪检测电解槽各个极点的温度，然后将温度信息传输给处理模块，处理模块进行分析处理后将温度异常的极板位置反映出来并报警提示，工作人员只要参照其提示的位置进行检查即可。整个过程都是自动的，有效避免人工检测带来的不足，极大提尚检测效率。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型结构示意图；
[0009]图2是红外测温仪结构示意图；
[0010]图3是电解槽、极板、红外测温仪以及扫描镜的位置关系示意图；
[0011]图4是红外测温仪测量示意图；
[0012]图5是扫描镜测量示意图；
[0013]图6是红外测温仪原理框图；
[0014]图7是处理模块原理框图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合图1至图7，对本实用新型做进一步详细叙述。
[0016]参阅图1、图2，一种电解槽极板温度监控系统，包括红外测温仪10、驱动机构20以及处理模块30，所述的红外测温仪10布置在电解槽40的上方，驱动机构20包括电机21、云台22，所述的电机21、云台22分别驱动红外测温仪10的扫描镜12、红外测温仪10转动以实现对电解槽40各极板进行扫描，红外测温仪10将采集到的红外光信号转换成电信号后输出至处理模块30，驱动机构20输出电机21和云台22的转角信号至处理模块30，所述的处理模块30将电信号处理成温度信息并根据转角信号标定温度异常信号处的极板。
[0017]当电解槽40足够大时，其上分布的极板很多，人工测量存在明显缺点。本实用新型中使用红外测温仪10进行检测，为了保证红外测温仪10能在短时间内完成对电解槽40上各极板的扫描，采用驱动机构20驱动红外测温仪10转动。其中，电机21驱动红外测温仪10的扫描镜12沿电解槽40的一个方向进行扫描，云台22驱动红外测温仪10整体沿电解槽40的另一个方向进行扫描。通过电机21、云台22的转动来实现红外测温仪10对电解槽40各极板进行扫描，速度非常快。这里需要说明的是，常用的机械滑移式扫描无法实现这里的快速扫描，本实用新型则巧妙的利用了电机21驱动扫描镜12转动、云台22驱动红外测温仪10转动来实现对电解槽40各极板的高速扫描。
[0018]参阅图3、图4、图5，进一步地，将所述的电机21设置在红外测温仪10壳体内部，电机21驱动扫描镜12转动，扫描镜12的转轴121位于水平面内且平行于电解槽40中极板的板面；云台22驱动红外测温仪10转动且红外测温仪10的转轴101垂直于电解槽40中极板的板面。为了进一步说明红外测温仪10、扫描镜12相对于电解槽40的转动关系，如图3所示，图中X、Y、Z轴彼此垂直，电解槽40包括多个小的电解槽，每个电解槽中布置多个阴极板和阳极板，阳极板和阴极板间隔布置，图中仅示出一个小电解槽中部分极板，极板的面垂直于X轴，红外测温仪10布置在电解槽40的上方，其转轴101平行于X轴；扫描镜12的转轴121平行于Y轴。
[0019]另外，扫描镜12转动整一圈时，云台22驱动红外测温仪10转动的角度应使得测温点由其中一条扫描线移动至相邻的下一条扫描线，图4中电解槽40中的一条条的虚线模拟的就是扫描线。这里需要注意的是，由于扫描镜12绕其转轴121转动时，云台22也会驱动整个红外测温仪10转动，为了弥补整个红外测温仪10转动所带来的偏移，更优选的方案为，扫描镜12的转轴121并不是完全的平行于电解槽40中极板的板面，而是有一个微小的夹角，如图4所示。
[0020]参阅图2、图5，更进一步地，所述伺服电路23输出信号至电机21控制电机匀速转动；所述的红外测温仪10上设置有测温窗口 11，电解槽40中极板的红外辐射信息依次经过测温窗口 11、扫描镜12、反射镜13、透镜14后进入红外福射传感器15，所述的红外福射传感器15将光信号转换成电信号后输出至信号处理单元16。测温窗口 11的大小应该恰好使得电解槽40的宽度方向上待测的极板的入射红外线被扫描镜12反射，极板外的入射红外线被测温窗口 11所阻挡。
[0021]电机21使用无刷直流电机，并采用伺服电路23控制，保证扫描速度稳定，用内部时钟作为定时采集，使位置信息准确度高。另外，采用多次反射技术，避免杂散光对测量的影响，还可以避免相邻单元红外辐射对当前测量的影响，保证测量精度。红外测温仪10的核心部件采用高端的碲镉汞探测器，红外波长采用3?5微米设计，其温度的响应时间在5微秒以下，以满足高速测温的要求。
[0022]参阅图6，所述的信号处理单元16包括位置译码器161、第一 CPU162，电机21的转动状态经位置编码器161编译后输出给第一 CPU162 ;红外辐射传感器15输出的电信号依次经过放大单元163、ADC单元164后输出至并/串转换电路165，所述的放大单元163对电信号进行放大，ADC单元164根据第一 CPU162输出信息对放大后的电信号进行数模转换，所述的并/串转换电路165将并行信号转为同步串行信号后输出至整形电路166，整形电路166根据第一 CPU162输出信息对同步串行信号进行整形后输出至处理模块30。
[0023]考虑到红外测温仪10与处理模块30之间的数据交换量大，在红外测温仪10旋转的一周时间内，必须将数据及时送出，以转速为20Hz，90度角的测温窗口，其有效时间为ls/20/4 = 12.5ms，即必须在数模转换后立刻将数据送出，否则就需要保存，用CPU对RAM存入和读出，其软件在时间上开销是很大的，因此这里优选采用串口通讯。
[0024]在大工业现场，干扰非常大，系统必须适用现场恶劣的工业环境，采用同步通讯方式比模拟信号有更好的抗干扰性，也比异步通讯的有更强检错能力；另外，同步通讯具有更高的通讯速率，可以满足实时性的要求，但是同步通讯也存在缺点，即要求通讯双方的频率误差要比异步通讯小得多，为避免上述缺点，在实施过程中，采用两路信号传输，一路传送数据信号，一路传送同步时钟