本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng),具體是指一種電解槽生產(chǎn)運行參數(shù)實時檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前,國內(nèi)預焙電解槽生產(chǎn)過程中,槽殼溫度、陽極導桿電流分布、陰極電流分布、陰極鋼棒溫度的測量是最常進行的測量項目,其中陽極電流分布測量采用的是離線等距電壓降的人工測量方法,槽殼溫度分布和陰極鋼棒溫度分布則是采用手持式紅外溫度測量儀進行測量。采用人工測量存在很大的缺陷,即測量時每次只能測量一個點,操作完后再進行下一個測點的測量,測量程序繁復,工作量大,檢測時間長,并且測量結(jié)果存在時間差,不能真實反映電解槽陽極和陰極電流的分布情況;同時,測量結(jié)果不能實時送入計算機控制系統(tǒng),而是需要把測定結(jié)果提交相關(guān)人員,并按規(guī)程輸入到計算機系統(tǒng),這給測量工作帶來極大的不便。另一方面,隨著電解生產(chǎn)過程的進行,陽極高度也需要實時調(diào)整;又由于隨著電解生產(chǎn)過程的進行,陽極也在不斷的消耗,這樣也需要調(diào)整陽極導桿和母線的相對位置,采用傳統(tǒng)的測量方法就需要操作人員隨工藝操作需要而不斷的拆裝測量架,在這過程中極易損壞測量裝置,使維護成本上升,維護工作量加大,給測量工作帶來極大的不便。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服目前采用人工檢測電解槽生產(chǎn)運行參數(shù)時,測量程序繁復、工作量大、檢測時間長、檢測結(jié)果存在偏差的缺陷,提供一種電解槽生產(chǎn)運行參數(shù)實時檢測系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種電解槽生產(chǎn)運行參數(shù)實時檢測系統(tǒng),包括工控機,與工控機相連接的多路信號采集器,均與多路信號采集器相連接的陰極電流分布和陰極鋼棒溫度檢測裝置、槽殼溫度檢測裝置、陽極電流分布檢測裝置、壓力變送器以及第一熱電偶。
所述陰極電流分布和陰極鋼棒溫度檢測裝置包括鋼棒夾具,第二電壓采集鋼柱,均設置在鋼棒夾具上的第一感溫塊和第一電壓采集鋼柱,以及設置在第一感溫塊上的第二熱電偶;所述第二熱電偶、第一電壓采集鋼柱以及第二電壓采集鋼柱分別與多路信號采集器電連接。
所述鋼棒夾具包括第一夾板,第二夾板,設置在第一夾板與第二夾板之間用于連接第一夾板和第二夾板的連接板,設置在第一夾板上且與第一感溫塊相連接的感溫塊緊固螺釘,設置在感溫塊緊固螺釘上且位于第一夾板與第一感溫塊之間的感溫塊壓緊彈簧,以及設置在第二夾板上的鋼棒緊固螺釘;所述第一電壓采集鋼柱設置在第二夾板上。
所述槽殼溫度檢測裝置包括固定架,設置在固定架上的可伸縮支撐桿,設置在可伸縮支撐桿頂端的支撐板,以及設置在支撐板上并能上下移動的第二感溫塊;所述第二感溫塊上設置有第三熱電偶;所述第三熱電偶與多路信號采集器電連接。
所述固定架包括卡架,設置在卡架上并能沿卡架左右移動的卡夾,以及設置在卡架上的緊固螺栓;所述可伸縮支撐桿則設置在卡架上。
所述可伸縮支撐桿包括設置在卡架上的外套管,設置在外套管上并能沿外套管上下移動的內(nèi)套管,以及設置在外套管上用于鎖緊內(nèi)套管的鎖緊器;所述支撐板則設置在內(nèi)套管的頂端。
所述陽極電流分布檢測裝置包括母線夾具,設置在母線夾具上的固定部件,對稱設置在固定部件上的探針,以及設置在母線夾具上的電子溫度計;所述探針和電子溫度計分別與多路信號采集器電連接。
所述母線夾具包括對稱設置的第三夾板和第四夾板,設置在第三夾板和第四夾板之間用于連接第三夾板和第四夾板的螺桿,以及設置在螺桿的兩端用于調(diào)節(jié)第三夾板和第四夾板之間的間距的調(diào)節(jié)螺母;所述固定部件和電子溫度計則分別設置在第三夾板上。
所述固定部件包括通過螺釘連接在第三夾板上的支架,設置在螺釘上且位于支架上方的緊固螺母,以及設置在螺釘上且位于緊固螺母與支架之間的探針壓緊彈簧;所述探針對稱設置在支架的兩端。
本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點及有益效果:
(1)本發(fā)明可以同時采用陰極電流分布和陰極鋼棒溫度檢測裝置、槽殼溫度檢測裝置、陽極電流分布檢測裝置、壓力變送器以及第一熱電偶來檢測電解槽生產(chǎn)運行時的各項參數(shù),并通過多路信號采集器實時的傳送給工控機,由工控機對檢測參數(shù)進行分析;相比傳統(tǒng)的人工檢測方式,本發(fā)明的檢測結(jié)果不存在時間差,能夠真實的反映電解槽運行時的各項參數(shù),并且使工作人員能夠第一時間得知電解槽的運行狀況。
(2)本發(fā)明的陽極電流分布檢測裝置通過將陽極母線安裝在母線夾具內(nèi),陽極電流分布檢測裝置可在陽極母線升降的同時與陽極母線一同移動,使得在抬升陽極母線、調(diào)整極距和更換陽極的工藝操作時,無需對陽極電流分布檢測裝置做拆卸或移動的維護工作。
(3)本發(fā)明的槽殼溫度檢測裝置采用了一種全新的可伸縮結(jié)構(gòu)和安裝方式,其將感溫塊通過固定架安裝在電解槽槽殼上,并通過可伸縮支撐桿將感溫塊與電解槽槽殼可靠接觸,如此則在生產(chǎn)過程中,無需對槽殼溫度檢測裝置做拆卸或移動,極大的減輕了維護工作量。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的陰極電流分布和陰極鋼棒溫度檢測裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明的槽殼溫度檢測裝置的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本發(fā)明的卡夾的側(cè)視圖。
圖5為本發(fā)明的陽極電流分布檢測裝置的主視圖。
圖6為本發(fā)明的固定部件的剖視圖。
圖7為本發(fā)明的陽極電流分布檢測裝置的使用狀態(tài)圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明,但本發(fā)明的實施方式并不限于此。
實施例
如圖1所示,本發(fā)明的電解槽生產(chǎn)運行參數(shù)實時檢測系統(tǒng),包括工控機7,通過MODBUS總線與工控機7相連接的多路信號采集器6,均與多路信號采集器6電連接的陰極電流分布和陰極鋼棒溫度檢測裝置1、槽殼溫度檢測裝置2、陽極電流分布檢測裝置3、壓力變送器4以及第一熱電偶5。該多路信號采集器6已是成熟的技術(shù),其具有多個信號輸入接口,該陰極電流分布和陰極鋼棒溫度檢測裝置1、槽殼溫度檢測裝置2、陽極電流分布檢測裝置3、壓力變送器4以及第一熱電偶5則分別與多路信號采集器6的不同信號輸入接口相連接。
其中,該工控機7為電腦系統(tǒng),其用于對檢測參數(shù)進行分析。該多路信號采集器6通過螺釘安裝在電解槽槽底的橋架內(nèi)。該壓力變送器4和第一熱電偶5通過法蘭安裝在電解槽排煙管道上,用于檢測電解槽排煙管道內(nèi)的煙氣溫度和煙氣負壓。該壓力變送器4和第一熱電偶5可以設置為多個,也可以通過法蘭安裝在電解槽密封罩上,用于檢測電解槽密封罩內(nèi)的煙氣溫度和煙氣負壓。壓力變送器4和第一熱電偶5檢測的信號傳輸?shù)蕉嗦沸盘柌杉?,再從多路信號采集器6傳輸?shù)焦た貦C7。檢測排煙管道和密封罩內(nèi)的煙氣負壓可以反映電解槽密封罩的密封狀況,以便更好的分析鋁電解槽體系散熱損失和變化趨勢。檢測排煙管道和密封罩內(nèi)的煙氣溫度可以更好地解析鋁電解槽體系散熱損失和熱平衡狀態(tài),了解電解槽的保溫質(zhì)量。該第一熱電偶5為裝配式熱電偶。
所述陰極電流分布和陰極鋼棒溫度檢測裝置1用于檢測陰極鋼棒的溫度和陰極電流分布。如圖2所示,該陰極電流分布和陰極鋼棒溫度檢測裝置1包括鋼棒夾具,第二電壓采集鋼柱20,均設置在鋼棒夾具上的第一感溫塊14和第一電壓采集鋼柱19,以及設置在第一感溫塊14上的第二熱電偶15。所述第二熱電偶15、第一電壓采集鋼柱19以及第二電壓采集鋼柱20分別與多路信號采集器6電連接。該第二熱電偶15可通過螺釘安裝在第一感溫塊14上。
該鋼棒夾具采用不親磁的金屬材料制成,本實施例中采用304不銹鋼制成。該鋼棒夾具包括第一夾板11,第二夾板12,連接板13,感溫塊緊固螺釘16,感溫塊壓緊彈簧17以及鋼棒緊固螺釘18。
其中,該連接板13設置在第一夾板11和第二夾板12之間,用于連接第一夾板11和第二夾板12。感溫塊緊固螺釘16穿過第一夾板11后與第一感溫塊14相連接;即該第一夾板11上設置有通孔,而第一感溫塊14上設置有螺紋孔,該感溫塊緊固螺釘16則穿過第一夾板11上的通孔后擰入第一感溫塊14的螺紋孔中,從而將感溫塊緊固螺釘16、第一夾板11以及第一感溫塊14連為一體。該感溫塊壓緊彈簧17設置在感溫塊緊固螺釘16上且位于第一夾板11與第一感溫塊14之間。在具體實施時,該感溫塊緊固螺釘16可設置為兩個。該鋼棒緊固螺釘18設置在第二夾板12上;即該第二夾板12上設置有螺紋孔,該鋼棒緊固螺釘18則穿過第二夾板12上的螺紋孔,該鋼棒緊固螺釘18與第二夾板12為螺紋配合。該第一電壓采集鋼柱19和第二電壓采集鋼柱20可采用不銹鋼螺釘來實現(xiàn),所述第一電壓采集鋼柱19設置在第二夾板12上,且位于鋼棒緊固螺釘18旁邊,即該第一電壓采集鋼柱19與第二夾板12通過螺紋連接。該第一感溫塊14為導熱性能良好的鋁合金,該第二熱電偶15為貼片式熱電偶。
使用時通過鋼棒夾具將陰極鋼棒8夾住,即將陰極鋼棒8放置在第一夾板11和第二夾板12之間,調(diào)節(jié)鋼棒緊固螺釘18,使第一感溫塊14和鋼棒緊固螺釘18的端部夾緊陰極鋼棒8。由于感溫塊壓緊彈簧17的作用,可以使第一感溫塊14與陰極鋼棒8緊密接觸,因感溫塊壓緊彈簧17具有彈性,所以第一感溫塊14與陰極鋼棒8緊密接觸時又不會損傷陰極鋼棒8。安裝好后,陰極鋼棒8上的溫度傳導到第一感溫塊14上,而第二熱電偶15則采集第一感溫塊14上的溫度,并將溫度轉(zhuǎn)換成與之對應的電壓信號傳輸給多路信號采集器6,多路信號采集器6再將信號傳輸給工控機7,從而實現(xiàn)對陰極鋼棒8的溫度進行檢測。
眾所周知,陰極鋼棒和陰極母線之間是通過陰極軟帶連接的,而陰極電流分布是通過檢測陰極軟帶上的電流來實現(xiàn)的。由于連接各個陰極鋼棒和陰極母線的陰極軟帶不是等長的,且每條陰極軟帶的層數(shù)也不同,也就是陰極軟帶的截面積不相同,這是由電解槽設計決定的。因此,首先應根據(jù)陰極軟帶的設計參數(shù)通過下式計算出各條陰極軟帶的電阻R:R=ρL/S;其中,ρ為陰極軟帶的電阻率,L為陰極軟帶的長度,S為陰極軟帶的截面積。其次,根據(jù)通過檢測到的陰極軟帶的電壓,由歐姆定律計算得到陰極鋼棒的電流,由此得到陰極電流的分布。
在檢測陰極軟帶的電壓時,將第二電壓采集鋼柱20固定于陰極母線上,即該第二電壓采集鋼柱20固定于陰極母線與陰極軟帶的連接處,從而形成一個母線端測量點,該第二電壓采集鋼柱20與陰極母線可通過螺紋連接;第一電壓采集鋼柱19則形成一個鋼棒端測量點。該第一電壓采集鋼柱19和第二電壓采集鋼柱20將檢測的電壓信號傳輸給多路信號采集器6。兩個測量點之間的電壓即為陰極軟帶的電壓,通過歐姆定律計算得到陰極軟帶的電流,由此得到陰極電流的分布。
該槽殼溫度檢測裝置2用于檢測電解槽槽殼的溫度,如圖3所示,其包括固定架,設置在固定架上的可伸縮支撐桿,設置在可伸縮支撐桿頂端的支撐板29,以及安裝在支撐板29上并能上下移動的第二感溫塊27。所述第二感溫塊27上設置有第三熱電偶28;所述第三熱電偶28與多路信號采集器6電連接。該第二感溫塊27為導熱性能良好的鋁合金,該第三熱電偶28為貼片式熱電偶。
該固定架是整個槽殼溫度檢測裝置2的安裝支架,其包括卡架21,卡夾22以及緊固螺栓23。如圖4所示,該卡夾22上設置有通孔,而卡架21則穿過該通孔與卡夾22連為一體,該卡架21和卡夾22之間形成一個夾緊腔,而緊固螺栓23則設置在卡架21上。該卡夾22可以沿卡架21左右滑動,從而調(diào)整夾緊腔的大小,因此可以適用于不同的電解槽槽殼。該緊固螺栓23可根據(jù)需要設置為1個或者多個。
所述可伸縮支撐桿包括設置在卡架21上的外套管24,設置在外套管24上且能沿外套管24上下移動的內(nèi)套管26,以及設置在外套管24上用于鎖緊內(nèi)套管26的鎖緊器25。該可伸縮支撐桿可以根據(jù)需要伸長或縮短,并通過鎖緊器25進行鎖緊,如此則使本發(fā)明能夠測量不同的電解槽槽殼的溫度,擴大其應用范圍。該鎖緊器25內(nèi)含鎖緊管箍,使用時操作簡單、方便。
所述支撐板29則固定在內(nèi)套管26的頂端,而第二感溫塊27可通過螺釘活動安裝在支撐板29上;即該支撐板29和第二感溫塊27上分別設置螺紋孔,采用螺釘穿過支撐板29上的螺紋孔后擰入第二感溫塊27上的螺紋孔中。使用時通過調(diào)節(jié)螺釘可以使第二感溫塊27上下移動,從而緊密地與電解槽槽殼貼在一起,使第二感溫塊27能夠更好的感知電解槽槽殼的溫度。該第三熱電偶28為活動設置于第二感溫塊27內(nèi),即第二感溫塊27上設置安裝孔,該第三熱電偶28則安裝在第二感溫塊27上;如此則便于對第三熱電偶28進行更換。
在使用時,先松開鎖緊器25,將內(nèi)套管26縮進外套管24中,將電解槽槽殼9的加強筋板放在卡架21上,將卡夾22向電解槽槽殼9的加強筋板方向移動,使卡夾22緊貼加強筋板,這時旋緊緊固螺栓23,通過緊固螺栓23把加強筋板往上頂,直至加強筋板頂?shù)娇▕A22的上部,這樣則可以使卡架21和卡夾22牢牢的固定電解槽槽殼9,而卡夾22則不能再移動。這時,抽出內(nèi)套管26直至支撐板29靠近電解槽槽殼9,并鎖緊鎖緊器25。將第二感溫塊27放置在支撐板29上,并通過調(diào)節(jié)螺釘使第二感溫塊27緊貼電解槽槽殼9。這時電解槽槽殼9的溫度就會傳導到第二感溫塊27,三熱電偶28則將電解槽槽殼9該點的溫度變化轉(zhuǎn)變?yōu)楹练盘柕碾娏孔兓?,并傳輸給多路信號采集器6。
該槽殼溫度檢測裝置采用了一種全新的可伸縮結(jié)構(gòu)和安裝方式,其將感溫塊通過固定架安裝在電解槽槽殼上,并通過可伸縮支撐桿將感溫塊與電解槽槽殼可靠接觸,如此則在生產(chǎn)過程中,無需對槽殼溫度檢測裝置做拆卸或移動,極大的減輕了維護工作量。
所述陽極電流分布檢測裝置3用于檢測陽極母線的電流分布,其結(jié)構(gòu)如圖5所示,包括母線夾具,設置在母線夾具上的固定部件36,對稱設置在固定部件36上的探針35,以及設置在母線夾具上的電子溫度計37。該探針35的數(shù)量為兩根,所述探針35和電子溫度計37均與多路信號采集器6電連接。
所述母線夾具包括第三夾板32,第四夾板31,螺桿33以及調(diào)節(jié)螺母34。該第三夾板32和第四夾板31對稱設置;該螺桿33設置于第三夾板32和第四夾板31之間,用于連接第三夾板32和第四夾板31;即該第三夾板32和第四夾板31上設置有通孔,該螺桿33的兩端則分別穿過第三夾板32和第四夾板31上的通孔,該第三夾板32和第四夾板31可沿螺桿33移動。該調(diào)節(jié)螺母34設置在螺桿33的兩端,調(diào)節(jié)螺母34與螺桿33為螺紋連接,其可調(diào)節(jié)第三夾板32和第四夾板31之間的間距;即當旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母34時可擠壓第三夾板32和第四夾板31,使第三夾板32和第四夾板31相對移動。該螺桿33可設置為多根,本實施例中設置為兩根。
如圖6所示,該固定部件36包括螺釘362,支架361,緊固螺母363以及探針壓緊彈簧364。該支架361上設置有通孔,該螺釘362穿過支架361上的通孔后與第三夾板32相固定;該緊固螺母363設置在螺釘362上且位于支架361的上方,其與螺釘362為螺紋配合。該探針壓緊彈簧364設置在螺釘362上,并且位于緊固螺母363和支架361之間。該探針35穿透支架361后對稱安裝在支架361的兩端,即該支架361的兩端設置有螺紋孔,所述探針35上設有與該螺紋孔相配合的螺紋,所述兩個探針35分別通過其外螺紋與支架361上的螺紋孔配合后連接在支架361的兩端。該第三夾板32和支架361上設置有相對應的安裝孔,所述電子溫度計37則安裝在第三夾板32上的安裝孔內(nèi),為了更好的固定該電子溫度計37,可采用硅膠將電子溫度計37沾在第三夾板32上的安裝孔內(nèi)。該螺釘362可設置為多根,本實施例中設置為兩根。
如圖7所示,對陽極電流分布進行檢測時,在電解槽的陽極導桿39兩側(cè)的陽極母線38上分別安裝陽極電流分布檢測裝置3;即將陽極母線38置于第三夾板32和第四夾板31之間,旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母34,使第三夾板32和第四夾板31夾緊陽極母線38,調(diào)節(jié)緊固螺母363,使兩根探針35與陽極母線38接觸,而兩根探針35與陽極母線38的接觸點則成為兩個電壓檢測點。由于探針壓緊彈簧364的作用可以使探針35與陽極母線38接觸更加緊密,由于探針壓緊彈簧364具有彈性,探針35與陽極母線38接觸雖然緊密,但不會損傷探針壓緊彈簧364和陽極母線。安裝好后,探針35則采集陽極母線38上兩個電壓檢測點之間的電壓,并將電壓信號傳輸給多路信號采集器6,多路信號采集器6再將電壓信號傳輸給工控機7。
陽極電流分布是通過測量陽極導桿39上的電流來實現(xiàn),根據(jù)節(jié)點處電流平衡原理可得知該陽極導桿39的電流計算公式為:I3=I1+I2,其中,I3為陽極導桿11的電流,I1和I2分別為陽極導桿39兩側(cè)的陽極母線38的電流。
眾所周知,通過一段導體的電流等于該段導體上的電壓除以該段導體的電阻;一段導體的電阻與該段導體的橫截面、長度、電阻率有關(guān),由于陽極母線38的截面積和電阻率是已知的,每個陽極電流分布檢測裝置3上的兩根探針35之間的間距也是已知的,通過下式可算出每個陽極電流分布檢測裝置3上的兩根探針35之間的陽極母線的電阻:R=ρL/S,其中,R為每個陽極電流分布檢測裝置3上的兩根探針35之間的陽極母線的電阻,ρ為鋁母線的電阻率,L為每個陽極電流分布檢測裝置3上的兩根探針35之間的陽極母線的長度,S為陽極母線的截面積。
因此,只要測得每個陽極電流分布檢測裝置3上的兩根探針35之間的陽極母線上的電壓,根據(jù)歐姆定律就可得到每個陽極電流分布檢測裝置3上的兩根探針35之間的陽極母線的電流,計算公式如下:I=U/R;其中,I為每個陽極電流分布檢測裝置3上的兩根探針35之間的陽極母線的電流;U為每個陽極電流分布檢測裝置3上的兩根探針35之間的陽極母線上的電壓,其由兩根探針35測得;R為每個陽極電流分布檢測裝置3上的兩根探針35之間的陽極母線的電阻。將陽極導桿39兩側(cè)的陽極母線38上的電流值代入公式I3=I1+I2中即可計算出陽極導桿39的電流,從而得到陽極電流的分布。
陽極電流分布檢測裝置3通過將母線安裝在母線夾具內(nèi),使得陽極電流分布檢測裝置3可在母線升降的同時與母線一同移動,使得在抬升母線、調(diào)整極距和更換陽極的工藝操作時,無需對陽極電流分布檢測裝置3做拆卸或移動的維護工作。
檢測到的陽極導桿電流信號、陰極電流信號、電解槽槽殼溫度信號、陰極鋼棒溫度信號以及電解槽排煙管道內(nèi)的煙氣溫度信號和煙氣負壓信號傳輸給多路信號采集器6,多路信號采集器6則通過MODBUS總線實時將信號傳輸給工控機7,由工控機7對信號進行分析,如此則使檢測結(jié)果不存在時間差,能夠真實的反映電解槽運行時的各項參數(shù),工作人員能夠第一時間得知電解槽的運行狀況
如上所述,便可很好的實現(xiàn)本發(fā)明。