Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров



Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров
Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров

 


Владельцы патента RU 2401325:

Громыко Александр Иванович (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано на электролизерах как с самообжигающимися анодами, так и с обожженными анодами для контроля токораспределения в анодном узле. Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров содержит коммутатор входных сигналов, электромагнитные датчики, линии связи электромагнитных датчиков с коммутатором входных сигналов, нормализатор входных сигналов, АЦП, микропроцессор, устройство согласования, автоматизированную систему управления (АСУ), где входы коммутатора входных сигналов подключены к выходам электромагнитных датчиков, а выход коммутатора входных сигналов подключен через последовательно соединенные нормализатор и АЦП к микропроцессору, выход которого через устройство согласования подключен к входу АСУ, устройство крепления электромагнитных датчиков с размещенными в нем электромагнитными датчиками и витыми парами проводников, соединяющих выходы датчиков с входами коммутатора входных сигналов, закрепленное снизу анодной шины. Повышается надежность устройства и исключение влияния электромагнитного поля анодных шин на контролируемый параметр. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано на электролизерах как с самообжигающимися анодами, так и с обожженными для контроля токораспределения в анодном узле.

Известен Способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера (Пат. РФ. №2307881, Опубл. 2007.10.10, аналог), включающий: непрерывное определение токораспределения по всем анодам электролизера путем косвенных измерений тока в анодах, анодных стояках и анодных перемычках по измерениям напряжения в отдельных точках по всей длине анодной шины с использованием датчиков напряжения, связанных с вычислительным блоком. Число точек измерения выбирают большим числа определяемых токов. Определение токов проводят по анодам, анодным стоякам и анодным перемычкам путем решения обратной задачи для уравнения распределения напряжения по анодной шине. При определении токов на части или всех анодных стояках и/или части или всех анодных перемычках измерение напряжения осуществляют в точках на анодных стояках и/или на анодных перемычках.

Основным недостатком данного способа определения токораспределения по всем анодам электролизера с обожженными анодами является высокая погрешность, поскольку в качестве измерительных «шунтов» берутся участки анодной шины. Помимо температурной погрешности имеет место погрешность за счет плохого контакта соединительных проводов, подключаемых к анодной шине путем «зачеканки». При применении данного способа вычисления тока в каждом анодном стержне электролизера с самообжигающимся анодом погрешность значительно увеличивается, т.к. существенно сокращается участок анодной шины, выполняющий роль эквивалентного шунта.

Известно также устройство, реализующее Способ контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах (заявка №2008126523 от 30.06.08, прототип), содержащее: коммутатор входных сигналов, электромагнитные датчики, линии связи электромагнитных датчиков с коммутатором входных сигналов, нормализатор входных сигналов, АЦП, микропроцессор, устройство согласования, автоматизированную систему управления (АСУ). В прототипе входы коммутатора входных сигналов подключены к выходам электромагнитных датчиков, установленных на анодных штырях, выход коммутатора входных сигналов подключен через последовательно соединенные нормализатор и АЦП к микропроцессору, выход которого через устройство согласования подключен к входу АСУ.

Промышленные испытания на действующем электролизере КрАЗа выявили недостаток данного устройства определения токораспределения по анодным штырям электролизера с самообжигающимся анодом, который заключается в сложности установки электромагнитных датчиков непосредственно на анодных штырях и необходимости переустановки датчиков при замене штырей. Кроме того, при перестановке штырей происходит повреждение датчиков и выход их из строя.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение отмеченных недостатков, а именно повышение технологичности установки и повышение надежности работы электромагнитных датчиков и устройства в целом в течение всего периода от пуска электролизера до его демонтажа на капитальный ремонт.

Для решения поставленной задачи в «Устройстве контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров», содержащем: коммутатор входных сигналов, электромагнитные датчики, линии связи электромагнитных датчиков с коммутатором входных сигналов, нормализатор входных сигналов, АЦП, микропроцессор, устройство согласования, автоматизированную систему управления (АСУ), где входы коммутатора входных сигналов подключены к выходам электромагнитных датчиков, а выход коммутатора входных сигналов подключен через последовательно соединенные нормализатор и АЦП к микропроцессору, выход которого через устройство согласования подключен к входу АСУ, дополнительно включено устройство крепления электромагнитных датчиков, которое с размещенными в нем электромагнитными датчиками и витыми парами проводников, соединяющих выходы датчиков с входами коммутатора входных сигналов, крепится снизу анодной шины, а электромагнитные датчики располагают ниже анодной шины по центру плоскости алюминиевых штанг, подводящих ток к штырям.

Существенным отличием данного технического решения является то, что устройство крепления электромагнитных датчиков с размещенными в нем электромагнитными датчиками и витыми парами проводников, соединяющих выходы датчиков с входами коммутатора входных сигналов, крепится снизу анодной шины, а электромагнитные датчики располагают ниже анодной шины по центру плоскости алюминиевых штанг, подводящих ток к штырям.

Данное техническое решение позволяет повысить надежность устройства контроля токораспределения по штырям в анодном узле электролизера, поскольку электромагнитные датчики надежно защищены как от механических воздействий, так и от температурных возникающих при смене или перестановке штырей, а их расположение исключает влияние электромагнитного поля анодных шин на контролируемый параметр.

На фиг.1 представлен эскизный чертеж устройства контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров.

На фиг.2 представлен график экспериментально снятой зависимости величины ЭДС на выходе электромагнитного датчика от силы тока, протекающего в анодном штыре.

На фиг.1 введены следующие обозначения: X1…Xn - клеммы на входе коммутатора для подключения датчиков, 1 - анодная шина, 2 - анодный штырь, 3 - электромагнитные датчики, 4 - линии связи электромагнитных датчиков (3) с коммутатором входных сигналов (7), 5 - швеллер, 6 - скоба, крепления швеллера (5) к анодной шине, 7 - коммутатор входных сигналов, 8 - нормализатор входных сигналов, 9 - АЦП, 10 - микропроцессор, 11 - устройство согласования, 12 - автоматизированная система управления (АСУ), 13 - алюминиевые штанги, подводящие ток к штырям, 14 - элемент крепления скобы (6).

Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевого электролизера работает следующим образом. Сигналы с выхода электромагнитных датчиков (3), пропорциональные силе тока в каждом из анодных штырей (2), подаются на коммутатор входных сигналов (7) через линии связи (4) электромагнитных датчиков (3) с коммутатором входных сигналов (7). Линии связи (4) в виде витых пар и электромагнитные датчики (3) устанавливают внутри швеллера (5) до его монтажа на анодной шине (1). Электромагнитные датчики располагают ниже анодной шины по центру плоскости алюминиевых штанг (2), подводящих ток к штырям. Швеллер (5) крепят к анодной шине (1) скобами (6), используя элемент крепления (11). Ширину швеллера (5) берут равной толщине анодной шины (1), что обеспечивает защиту электромагнитных датчиков от механического повреждения и воздействия выбросов огня при смене штырей. Сила тока в каждом из анодных штырей (2), а следовательно, и в каждой штанге (13), подводящей ток к штырю, зависит от сопротивления контакта алюминиевой штанги (13) с анодной шиной (1) и сопротивления контакта (глубины погружения) анодного штыря с углеродистым телом анода.

С выхода коммутатора входных сигналов (7) сигналы, пропорциональные току в каждом из анодных штырей (2), поступают на вход нормализатора входных сигналов (8), где обеспечивают необходимую фильтрацию и согласование по уровню. С выхода нормализатора (8) сигналы подают на АЦП (9) для преобразования в цифровой код. Преобразованный в АЦП (9) цифровой сигнал подают на микропроцессор (10), где рассчитывают ток, протекающий через каждый анодный штырь (2), и данные передают через устройство согласования (11) на вход АСУ (12). АСУ (12) выводит информацию на дисплей и/или печать в виде номограммы, представленной на фиг.2.

Из графика, построенного на основе экспериментально снятой зависимости ЭДС электромагнитных датчиков от силы тока в штыре, представленного на фиг.2, видно, что сигнал, снимаемый с электромагнитного датчика, имеет линейную зависимость от силы тока. Основное преимущество использования электромагнитных датчиков - бесконтактный контроль токораспределения по штырям самообжигающегося анода. Кроме того, с помощью разработанных электромагнитных датчиков впервые удалось реализовать бесконтактный метод измерения величины тока в штырях, расположенных с торцов анода вблизи анодных спусков.

Положительный технический эффект от реализации данного способа контроля токораспределения по анодным штырям заключается в стабилизации технологического режима процесса электролиза, снижении потерь электроэнергии в анодном узле за счет своевременного устранения перекосов в распределении электрического тока по анодным штырям.

1. Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров, содержащее коммутатор входных сигналов, электромагнитные датчики, линии связи электромагнитных датчиков с коммутатором входных сигналов, нормализатор входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор, устройство согласования, автоматизированную систему управления (АСУ), где входы коммутатора входных сигналов подключены к выходам электромагнитных датчиков, а выход коммутатора входных сигналов подключен через последовательно соединенные нормализатор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) к микропроцессору, выход которого через устройство согласования подключен к входу автоматизированной системы управления (АСУ), отличающееся тем, что оно снабжено устройством крепления электромагнитных датчиков с размещенными в нем электромагнитными датчиками и витыми парами проводников, соединяющих выходы электромагнитных датчиков с входами коммутатора входных сигналов, закрепленным снизу анодной шины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электромагнитные датчики расположены ниже анодной шины по центру плоскости алюминиевых штанг, подводящих ток к штырям.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для определения уровней металла и электролита в электролизере в процессе его эксплуатации. .
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к электролитическому получению алюминия. .

Изобретение относится к способу и системе для рекуперации энергии и (или) охлаждения по меньшей мере в одной электролизной ячейке для производства металла, в частности алюминия, где ячейка(-и) снабжена(-ы) одним или несколькими теплообменниками и где теплообменный носитель циркулирует через упомянутый(-е) теплообменник(и) и далее направляется по меньшей мере на один блок преобразования тепла, такой как турбина-расширитель.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано на электролизерах как с самообжигающимися анодами, так и с обожженными для контроля токораспределения в анодном узле и подине с целью стабилизации технологических параметров.

Изобретение относится к способу определения концентрации глинозема в криолит-глиноземном расплаве при получении алюминия электролизом. .

Изобретение относится к области контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров и может быть использовано в электролитическом производстве алюминия для контроля производительности электролизных ванн, падения напряжения на участке анод-расплав алюминия и обнаружения локальных изменений токораспределения в анодном узле и подине алюминиевого электролизера в процессе его эксплуатации.

Изобретение относится к способу производства первичного алюминия электролизом Al2S3 . .

Изобретение относится к способу управления технологическим процессом электролиза алюминия для стабилизации теплоэнергетического режима электролизера. .

Изобретение относится к способу охлаждения электролизера для производства алюминия электролизом расплава путем получения капелек текучего теплоносителя или диспергированного текучего теплоносителя, предпочтительнее, в замкнутом объеме в контакте с определенной поверхностью по меньшей мере одной стенки кожуха электролизной ванны электролизера таким образом, чтобы вызвать испарение всех или части упомянутых капелек при контакте с упомянутой поверхностью и осуществить отбор тепла от этой поверхности.

Изобретение относится к способу предотвращения анодных эффектов при получении алюминия электролизом путем добавления глинозема в электролизер Седерберга или электролизер с предварительно обожженными анодами, в котором дробление корки осуществляют по заданному графику.

Изобретение относится к способу прогнозирования своевременной подготовки алюминиевого электролизера к отключению для капитального ремонта

Изобретение относится к способам обслуживания алюминиевого электролизера, преимущественно к способу удаления угольной пены из алюминиевого электролизера

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано при технологическом контроле состава электролита методом рентгенофазового анализа (РФА)

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия на электролизерах с предварительно обожженным анодом, и может быть применено для управления пневматическим цилиндром пробойника системы автоматической подачи глинозема в расплавленный электролит

Изобретение относится к металлургии, а именно к средствам контроля химического состава расплава электролизера, в частности алюминиевого

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу контроля состава расплавленного электролита в алюминиевом электролизере

Изобретение относится к устройству для контроля силы тока в анодных штырях, анодах и катодных блюмсах электролизеров с самообжигающимися и с обожженными анодами

Изобретение относится к способу производства алюминия в электролизере. Способ включает этапы, при которых задают последовательность периодов управления с длительностью Т, идентифицируют возмущающие операции обслуживания на электролизере, которые могут привносить избыточный глинозем в электролитическую ванну, отмечают выполнение возмущающих операций обслуживания, определяют скорость В(k') подачи при регулировании для каждого периода k' управления и задают установленную скорость SR(k') подачи, равной М(k')×В(k'), где М(k') - заранее определенный коэффициент модуляции, который модулирует скорость В(k') подачи при регулировании так, чтобы учесть уменьшение потребностей электролизера, вызванное избыточным глиноземом. Обеспечивается значительное снижение частоты возникновения анодных эффектов. 18 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способу защиты углеродной футеровки алюминиевого электролизера при получении алюминия из металлургического глинозема в криолит-глиноземном расплаве и может быть использовано при вводе алюминиевого электролизера в эксплуатацию. Способ защиты углеродной футеровки алюминиевого электролизера включает нагрев до температуры 1300-1400°C с последующей выдержкой при максимальном значении температуры в течение 2-3 часов над предварительно прокаленным карбонатом лития, покрытым слоем кремниевой пыли. Пары лития, образовавшиеся при взаимодействии карбоната лития и кремниевой пыли, изменяют поверхностную структуру и основные свойства углеграфитовых блоков, за счет глубокого проникновения паров лития в поры угольного блока с последующей интеркаляцией слоев графита и обеспечивают формирование защитного антидиффузионного слоя толщиной 20-30 мм, блокирующего проникновение расплава в угольную подину электролизера и предотвращающего инфильтрацию жидкого алюминия и натрия в процессе работы электролизера. Обеспечивается снижение рабочего напряжения, повышение производительности, увеличение срока службы, повышение сортности алюминия, снижение расхода электроэнергии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, а именно к области управления электролизом алюминия. Способ автоматического контроля криолитового отношения электролита алюминиевого электролизера, включающий измерение силы тока, напряжения на электролизере, расчет текущих значений сопротивления электролита и определение криолитового отношения электролита, сравнение криолитового отношения с заданным значением и корректировку криолитового отношения электролита при отклонении от заданного значения. Данным способом определяют удельное сопротивление электролита при перемещении анодной рамы с фиксированной длительностью, через равные промежутки времени, в направлении вверх-вниз, после чего преобразуют удельное сопротивление в коэффициент перемещения, измеряют температуру ликвидуса и определяют криолитовое отношение электролита в зависимости от коэффициента перемещения и/или температуры ликвидуса. При этом коэффициент перемещения равен: Uуд=ТП×6/VМПА, где: Uуд - удельное сопротивление электролита, коэффициент перемещения [мВ/мм]; VМПА - скорость привода механизма перемещения анодной рамы [мм/мин]; ТП - тестовое перемещение [мВ/с], определяемое как: ТП=(ΔUвверх+ΔUвниз)/2/τ, где: ΔUвверх - разница напряжения при перемещении анодной рамы вверх, мВ; ΔUвниз - разница напряжения при перемещении анодной рамы вниз, мВ; τ - время перемещения, с. Определяют удельное сопротивление электролита при перемещении анодной рамы в течение от 0,5 с до 60 с через промежутки времени от 0,08 ч до 24 ч. Способ позволяет снизить стандартное отклонение фактического криолитового отношения от целевого значения с 0,059 до 0,038. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх