Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах



Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах
Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах

 


Владельцы патента RU 2484183:

Громыко Александр Иванович (RU)

Изобретение относится к устройству для контроля силы тока в анодных штырях, анодах и катодных блюмсах электролизеров с самообжигающимися и с обожженными анодами. Устройство содержит электромагнитный датчик силы тока, нормализатор входных сигналов, аналого-цифровой преобразователь АЦП, микропроцессор, электромагнитный датчик силы тока, расположенный на одном конце шеста, выполненного из не проводящего ток материала, длина которого достаточна для свободного доступа к любой из штанг, подводящих ток к анодным штырям или блюмсам, установленную в месте крепления датчика ограничительную планку, обеспечивающую идентичность расположения электромагнитного датчика относительно штанги во время измерения протекающего в ней тока, и расположенные на противоположном конце шеста последовательно соединенные нормализатор входных сигналов, АЦП, микропроцессор, при этом выход электромагнитного датчика силы тока соединен с входом нормализатора входных сигналов витой парой. Обеспечивается стабилизация технологического режима процесса электролиза, снижение потерь электроэнергии в анодном узле за счет своевременного устранения перекосов в распределении электрического тока по анодным штырям. 2 ил.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия из глинозема, и может быть использовано для контроля силы тока в анодных штырях электролизеров с самообжигающимися анодами, так и в электролизерах с обожженными анодами, а также для контроля токораспределения по катодным блюмсам.

Известно 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 система 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 (in 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.

Известно «Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевого электролизера», содержащее: коммутатор входных сигналов, электромагнитные датчики, линии связи электромагнитных датчиков с коммутатором входных сигналов, нормализатор входных сигналов, АЦП, микропроцессор, устройство согласования, автоматизированную система управления (АСУ), швеллер и элементы его крепления, швеллер с размещенными в нем электромагнитными датчиками и витыми парами проводников, соединяющих выходы датчиков, которые располагают ниже анодной шины по центру плоскости алюминиевых штанг, подводящих ток к штырям, электромагнитные датчики подключены к входам коммутатора входных сигналов, а выход коммутатора входных сигналов подключен через последовательно соединенные нормализатор и АЦП к микропроцессору, выход которого через устройство согласования подключен к входу АСУ.

Испытания данного устройства на действующем электролизере КрАЗа показали высокую точность контроля силы тока в каждом штыре, подводящем ток к аноду электролизера с самообжигающимся анодом, что позволяет своевременно ликвидировать неравномерность подвода тока к отдельным участкам анода, уменьшить нежелательные гидродинамические процессы в расплаве и снизить падение напряжения в аноде.

Внедрение таких устройств на всех электролизерах позволило бы в автоматическом режиме вести контроль качества подвода тока к анодам, но требует проведения монтажных работ на анодных узлах действующих электролизеров, что сопряжено с существенными технологическими трудностями. Монтаж устройств на электролизерах в процессе капитального ремонта не вызывает трудностей в монтаже, но существенно увеличивает сроки внедрения, поскольку отключения электролизеров на капитальный ремонт производят через 3-5 лет, что следует отнести к основному недостатку данных устройств.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение отмеченного недостатка, а именно создание переносного малогабаритного устройства, позволяющего оперативно производить съем информации о токораспределении в анодных штырях или блюмсах электролизеров за короткий промежуток времени. Оперативность контроля, с применением переносного прибора, повышает эффективность устройства контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах.

Для решения поставленной задачи в «Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизерах», содержащее электромагнитный датчик, нормализатор входных сигналов, АЦП, микропроцессор, где выход электромагнитного датчика, подключен через последовательно соединенные нормализатор и АЦП к микропроцессору, дополнительно электромагнитный датчик располагают на одном конце шеста, выполненного из не проводящего ток материала, длиной, достаточной для свободного доступа к любой из штанг, подводящих ток к анодным штырям, в месте крепления датчика устанавливают ограничительную планку, обеспечивающую идентичность расположения электромагнитного датчика относительно штанги во время измерения протекающего в ней тока, на противоположном конце шеста располагают последовательно соединенные нормализатор входных сигналов, АЦП, микропроцессор, а выход электромагнитного датчика соединяют с входом нормализатора входных сигналов витой парой. Выход микропроцессора оснащен USB разъемом для считывания накопленной информации об измеренных значениях тока в анодных штырях электролизеров.

Существенным отличием данного технического решения является то, что электромагнитный датчик размещают на одном конце шеста, выполненного из непроводящего ток материала, длиной, достаточной для свободного доступа к любому из анодных штырей человеком, проводящим замеры, и перемещающегося по полу электролизного цеха с глухой и лицевой стороны электролизера.

Вторым отличием является то, что выход электромагнитного датчика соединяют с входом нормализатора входных сигналов, расположенного на противоположном конце шеста (относительно электромагнитного датчика), витой парой проводников, а в месте крепления датчика устанавливают ограничительную планку, обеспечивающую идентичность расположения электромагнитного датчика относительно штанги во время измерения протекающего в ней тока.

Данное техническое решение позволяет повысить оперативность и технологичность контроля токораспределения по штырям в анодном узле электролизеров и своевременно принимать решения по перестановке анодных штырей, что сократит потери энергии в анодном узле и количество технологических расстройств работы электролизеров.

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

На фиг.1 введены следующие обозначения: 1 - электромагнитный датчик; 2 - шест из не проводящего ток материала; 3 - место расположения электронных узлов и источника питания устройства; 4 - ограничительная планка, обеспечивающая идентичность расположения электромагнитного датчика относительно штанги во время измерения протекающего в ней тока; 5 - ручка для управления штангой во время измерений; 6 - витая пара проводников для соединения выхода индукционного датчика с входом нормализатора входных сигналов - 7; 8 - АЦП; 9 - микропроцессор; 10 - источник питания; 11 - USB разъем для считывания накопленной информации об измеренных значениях тока в анодных штырях электролизеров, на которых выполнены измерения; 12 - кнопка «измерение», подключает сигнал с выхода АЦП к входу микропроцессора, после того как электромагнитный датчик зафиксирован на штанге, подводящей ток к анодному штырю; 13 - кнопка включения электропитания прибора.

На фиг.2 представлен график экспериментально снятой зависимости величины силы тока в каждом из 72 штырей анода электролизера.

Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевого электролизера работает следующим образом. В исходном положении выход электромагнитного датчика (1) соединен с входом нормализатора (7) с помощью витой пары проводников (6). Выход нормализатора (7) подключен к входу АЦП (8), выход которого через кнопку (12) подключен к микропроцессору (9). Перед началом измерений кнопкой (13) включают электропитание прибора. С помощью шеста (2) подносят электромагнитный датчик (1) к штанге, подводящей ток к штырю анода. Расположение датчика на штанге, подводящей ток к штырю анода, фиксируют с помощью ограничительной планки (4), обеспечивая идентичность расположения электромагнитного датчика относительно штанги во время измерения протекающего в ней тока. После того как электромагнитный датчик (1) зафиксирован на штанге, нажимают кнопку «измерение», в результате сигнал с выхода электромагнитного датчика (1), пропорциональный силе тока в анодном штыре, поступает на вход нормализатора входных сигналов (7), который обеспечивает необходимую фильтрацию, усиление и согласование по уровню с выходом АЦП (8) для преобразования в цифровой код. Преобразованный в АЦП (8) цифровой сигнал поступает на микропроцессор (9), который рассчитывает ток, протекающий через анодный штырь (X). Измеренные показания тока в каждом штыре записывают в память микропроцессора. По окончании замеров полученные данные переносят в АСУ ТП через USB разъем, необходимую для технологов информацию выводят на дисплей и/или печать в виде графика, представленного на фиг.2.

Из графика фиг.2, построенного на основе экспериментально снятой зависимости распределения силы тока по штырям самообжигающегося анода электролизера, видно, насколько велико отклонение величины силы тока в отдельных штырях от среднего значения. Большие отклонения тока от среднего значения приводят к неравномерному выгоранию подошвы анода, локальным перегревам электролита и снижению выхода по току. Периодический контроль токораспределения позволит своевременно устранять неравномерности распределения тока по штырям и тем самым повысить эффективность работы электролизеров.

С помощью переносного прибора время измерения величины тока на всех 72 штырях анода составляет 10-15 минут.

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.

Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевого электролизера, содержащее электромагнитный датчик силы тока, нормализатор входных сигналов, аналогоцифровой преобразователь (АЦП), микропроцессор, в котором выход электромагнитного датчика силы тока подключен через последовательно соединенные нормализатор и АЦП к микропроцессору, отличающееся тем, что электромагнитный датчик силы тока расположен на одном конце шеста, выполненного из непроводящего ток материала, длина которого достаточна для свободного доступа к любой из штанг, подводящих ток к анодным штырям или блюмсам, причем в месте крепления датчика установлена ограничительная планка, обеспечивающая идентичность расположения электромагнитного датчика силы тока относительно штанги во время измерения протекающего в ней тока, а на противоположном конце шеста расположены последовательно соединенные нормализатор входных сигналов, АЦП, микропроцессор, при этом выход электромагнитного датчика силы тока соединен с входом нормализатора входных сигналов витой парой, а выход микропроцессора оснащен USB - разъемом для считывания накопленной информации об измеренных значениях силы тока в анодных штырях или блюмсах электролизера.



 

Похожие патенты:

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

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

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

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

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

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.

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 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.

Изобретение относится к системе, способу и устройству для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки. Система содержит избирательно устанавливаемый элемент, соединенный с устройством для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки, при этом избирательно устанавливаемый элемент сконфигурирован с возможностью перемещения устройства для измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки с физическим соединением с ванной и без него. Система может также содержать устройство для разрушения корки для разрушения поверхности ванны и электронное устройство для измерения уровня ванны. Раскрыт также способ измерения и передачи рабочих условий электролитической ячейки. Обеспечивается объединение длинных и трудоемких процедур измерения в один этап, снижение трудозатрат, повышение производительности. 13 з.п. ф-лы,16 ил.

Изобретение относится к устройству для определения профиля износа катода и профиля бортовой(ых) настыли(ей) алюминиевого электролизера, заполненного расплавом алюминия и имеющего бортовую(ые) настыль(и). Устройство содержит систему определения положения с подвижным и стационарным элементами и пику с термостойким наконечником пики для погружения в расплав на катод или поверхность бортовой(ых) настыли(ей) электролизера, причем подвижный элемент прикреплен к пике, а стационарный элемент выполнен с возможностью определения положения наконечника пики путем определения положения подвижного элемента. Раскрыт способ определения профиля износа катода и профиля бортовой(ых) настыли(ей) в алюминиевом электролизере посредством указанного устройства, погружения наконечника пики устройства в расплав алюминия на катод или поверхность бортовой настыли электролизера и определения положения наконечника пики в качестве высоты катода или бортовой настыли в данном месте в электролизере. Обеспечивается быстрое и точное определение точного профиля износа катода и бортовой футеровки электролизера без его остановки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электролитическому способу получения алюминия. Технический результат - повышение точности измерений и оперативности определения концентрации глинозема. Устройство для определения концентрации глинозема в электролите алюминиевого электролизера содержит автономный источник напряжения переменного тока, регистратор напряжения постоянного тока с градуировкой, низкочастотный электрофильтр и графитовым датчиком. При этом автономный источник напряжения переменного тока выполнен с возможностью подачи напряжения переменного тока в цепь графитовый датчик - катодная шина. Выход низкочастотного электрофильтра подключен к регистратору напряжения постоянного тока, а вход соединен с автономным источником напряжения переменного тока. 1 ил.
Наверх