Способ контроля технического состояния катодного узла электролизера

Изобретение относится к способу контроля электрофизического состояния катодного узла алюминиевого электролизера. Способ включает: измерение ЭДС с помощью электромагнитных датчиков, установленных на каждом катодном блюмсе, и с учетом известной величины силы тока серии определяют силу тока, протекающего через каждый блюмс из выражения

где I - величина тока, протекающего через i-й блюмс, Iс - ток серии, - суммарная ЭДС электромагнитных датчиков, установленных на всех 30-ти блюмсах, Е – ЭДС, измеренная электромагнитным датчиком на i-м блюмсе, и путем сравнения измеренных величин тока в каждом катодном блюмсе с расчетной величиной тока при отсутствии (минимальной и максимальной величине) настыли и при наличии коржей на подине определяют конфигурацию и площадь настыли на катоде и фиксируют катодный блок в стадии разрушения. Обеспечивается повышение точности контроля величины тока, протекающего через каждый блюмс катодного узла, возможность своевременного выявления неравномерности токораспределения, степени разрушения катодного узла и контролирования отклонений технологических параметров от заданных параметров и автоматизации процесса производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, более конкретно к автоматическому контролю составляющих ЭДС на выводах катодных блюмсов, для оценки технологического состояния электролизных ванн и выработки регулирующих воздействий. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области контроля технологических параметров и автоматизации процесса производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, более конкретно к автоматическому контролю составляющих ЭДС на выводах катодных блюмсов, для оценки распределения тока по блюмсам и технологического состояния электролизных ванн.

Известно техническое решение «Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевого электролизера» (Пат. РФ №2484183, Опубл. 10.06.2013. Бюл. №16, аналог), 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.

Недостатком данного технического решения является сложность автоматизации процесса измерения.

Известен также «Способ обнаружения локальных мест разрушения подины алюминиевого электролизера (Пат. РФ №2180367, Опубл. В Б.И. 10.03.2002. Бюл. №7, прототип) Способ включает приборные измерения физических параметров конструктивных элементов подины и определение мест разрушений по отклонению величины этих параметров от нормативных технологических. При этом измеряют токовую нагрузку на всех катодных стержнях и определяют места и степень разрушения подины по величине уменьшения токовой нагрузки от нормативной технологической на катодный стержень или на группу катодных стержней. Кроме этого дополнительно измеряют температуру всех катодных стержней и уточняют места и степень разрушения подины по величине уменьшения температуры катодного стержня или группы катодных стержней от нормативной технологии.

Недостатком данного способа (прототипа) является сложность автоматизации процесса контроля токораспределения в катодном узле, что снижает эффективность способа для текущего оперативного определения электропроводности и степени разрушения отдельных узлов подины электролизера.

Задачей предлагаемого решения является расширение диапазона контролируемых параметров, и как следствие повышение точности и оперативности контроля технологического состояния подины и диагностики места и вида отклонения электрофизических параметров подины от нормы.

Для решения поставленной задачи измеряют силу тока протекающего через каждый блюмс (катодный стержень) определяют место и степень разрушения подины по величине уменьшения токовой нагрузки, дополнительно измеряют ЭДС с помощью электромагнитных датчиков установленных на каждом катодном блюмсе и с учетом известной величины силы тока серии определяют силу тока протекающею через каждый блюмс из выражения

где: I - величина тока протекающего через i-й блюмс; Iс - ток серии; - суммарная ЭДС электромагнитных датчиков установленных на всех 30-ти блюмсах; E - эдс измеренная электромагнитным датчиком на i-том блюмсе.

При отклонении величины силы тока в блюмсе, превышающей допустимые технологическими рекомендациями величины, формируют сигнал на устранение технологического нарушения.

Существенным отличием предлагаемого технического решения является то, что дополнительно измеряют ЭДС с помощью электромагнитных датчиков установленных на каждом катодном блюмсе и с учетом известной величины силы тока серии определяют силу тока протекающего через каждый блюмс из выражения

где: I - величина тока протекающего через i-й блюмс; Iс - ток серии; - суммарная ЭДС электромагнитных датчиков установленных на всех 30-ти блюмсах: E - эдс измеренная электромагнитным датчиком на i-том блюмсе.

По результатам полученных измерений определяют токораспределение по отдельным блюмсам электролизной ванны, что позволяет выявлять отклонения электропроводности от средней величины по каждому катодному блоку и с высокой достоверностью диагностировать электрофизическое состояние катодного узла.

На фиг. 1 представлен эскизный чертеж катодного узла электролизной ванны С8БМ, на котором показаны расположение датчиков для измерения тока, протекающего через каждый блюмс катодного узла и устройство измерения силы тока в каждом блюмсе. На фигуре 1, введены следующие обозначения: Д1, Д2, Д3…Д15 - датчики силы тока протекающего через каждый блюмс с одной (лицевой) стороны электролизера, К1, К2, К3…Кобщ. - клеммы на входе коммутатора для подключения всех электромагнитных датчиков тока контролируемого электролизера, Iс - клеммы для подключения сигнала о величине тока серии, 1 - вариант крепления электромагнитных датчиков к блюмсам, 2 - блюмс, 3 - контрфорс, 4 - ребра жесткости катодного кожуха, 5 - катодный кожух, 6 - жгут из проводов соединяющих электромагнитные датчики, установленные на каждом блюмсе, с коммутатором входных сигналов, 7 - коммутатор входных сигналов, 8 - нормализатор входных сигналов, 9 - АЦП, 10 - микропроцессор, 11 - устройство согласования, 12 - автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП).

На Фиг. 2, Представлен эскизный чертеж поясняющий, защищенное от повреждений место расположения жгута из проводов, соединяющих установленные на каждом блюмсе электромагнитные датчики, с коммутатором входных сигналов.

На фиг. 3. Приведен пример результата вывода визуальной информации о распределении тока по блюмсам катодного узла.

Устройство работает следующим образом: Сигналы ЭДС электромагнитных датчиков пропорциональные силе тока в каждом из блюмсов (2), подаются через линии связи (6) датчиков тока (Д1, Д2, … Д30) на коммутатор входных сигналов (7). Сила тока в каждом из блюмсов зависит от сопротивления контакта блюмса (2) - с углеродистым телом катодного блока и площади контакта блока с расплавом алюминия.

С выхода коммутатора входных сигналов (7), сигналы пропорциональные току в каждом из блюмсов (2), и величине текущего значения тока серии Iс, поступают на вход нормализатора входных сигналов (8), который обеспечивает необходимую фильтрацию и согласование по уровню. С выхода нормализатора (8) сигналы поступают на вход АЦП (9) для преобразования в цифровой код. Преобразованный в АЦП (9) цифровой сигнал подают на микропроцессор (10), где с учетом текущей величины тока серии рассчитывают ток, протекающий через каждый блюмс (2) из выражения

где: I - величина тока протекающего через i-й блюмс; Iс - ток серии - суммарная ЭДС электромагнитных датчиков установленных на всех 30-ти блюмсах; Е - эдс измеренная электромагнитным датчиком на i-том блюмсе.

И полученные значения передают через устройство согласования (11) на вход АСУТП электролизного корпуса (12). АСУТП (12) выводит информацию на дисплей и/или печать в виде номограммы представленной на фигуре 3.

Измерение силы тока протекающего через каждый блюмс катодного узла, позволяет контролировать процесс разрушения катодной футеровки и неравномерность токораспределения по блюмсам.

Данное техническое решение позволяет повысить точность контроля величины тока протекающего через каждый блюмс катодного узла, что даст возможность своевременно выявлять неравномерность токораспределения, степень разрушения катодного блока и сопротивление контакта расплава алюминия с блюмсом, что позволит контролировать отклонения технологического режима от установленного регламентом для данной конструкции электролизера.

1. Способ контроля электрофизического состояния катодного узла алюминиевого электролизера, включающий определение места и степени его разрушения путем измерения силы тока, протекающего через каждый блюмс, и определение величины изменения токовой нагрузки, отличающийся тем, что дополнительно измеряют ЭДС с помощью электромагнитных датчиков, установленных на каждом катодном блюмсе, и с учетом величины силы тока серии определяют силу тока, протекающего через каждый блюмс из выражения

где: I - величина тока, протекающего через i-й блюмс,

Iс - ток серии,

- суммарная ЭДС электромагнитных датчиков, установленных на всех блюмсах,

- ЭДС, измеренная электромагнитным датчиком на i-м блюмсе,

сравнивают измеренные величины силы тока в каждом катодном блюмсе с расчетной величиной силы тока при отсутствии настыли, и при отклонении силы тока в блюмсе при наличии коржей на подине определяют конфигурацию и площадь настыли на катоде.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отклонении величины силы тока в блюмсе, превышающей допустимую величину, формируют сигнал на устранение выявленного разрушения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электролизеру для разделения отходов легкоплавких сплавов электролизом в расплаве солей на селективные концентраты. Электролизер содержит анод и катод с токоподводами, ванну, образованную стенками из термостойкого электроизоляционного материала, содержащую катодную и анодную полости, разделенные пористыми вертикальными диафрагмами, пропитанными электролитом и разделенными прианодной и прикатодной кольцевыми прокладками с образованием прианодной и прикатодной полостей в зазорах между диафрагмами, при этом в упомянутых прокладках выполнены каналы для стока металлов в сборники селективных концентратов, анодная полость образована диафрагмой и анодной герметизирующей и фиксирующей прокладкой с центральной перегородкой и содержит П-образную перегородку, размещенную в анодной полости с образованием в нижней части с анодной прокладкой сифонных окон для перелива анодного сплава, в боковой стенке упомянутой анодной прокладки выполнен наклонный канал для стока анодного сплава в сборник отработанного анодного сплава, а в упомянутые прианодную и прикатодную полости установлены металлические вставки в виде полосок.

Изобретение относится к двум вариантам электролизера, узлу для защиты боковой стенки электролизера и способу защиты боковой стенки электролизера. Электролизер включает в себя: анод; катод в отстоящем от анода положении; расплавленную ванну электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом, причем расплавленная ванна электролита имеет химический состав ванны, включающий по меньшей мере один компонент ванны; корпус электролизера, имеющий: подину и по меньшей мере одну боковую стенку, окружающую подину, причем корпус электролизера выполнен с возможностью удерживать расплавленную ванну электролита, при этом боковая стенка состоит по существу из упомянутого по меньшей мере одного компонента ванны, причем боковая стенка дополнительно включает: первую часть боковой стенки, выполненную с возможностью установки на теплоизоляционную футеровку боковой стенки и удерживания электролита; и вторую часть боковой стенки, выполненную выступающей вверх от подины корпуса электролизера.

Изобретения относятся к электролитическому производству редкоземельных металлов. Электролитическая ячейка включает корпус, выполненный с одним или более наклонными каналами на дне корпуса для стекания расплавленных редкоземельных металлов.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для производства паяльных паст. Электролизер для получения порошка припоя содержит ванну, заполненную электролитом, анод, выполненный в виде кольцевого цилиндра, соосно помещенный в анод катод, выполненный в виде пакета электроизолированных игл, установленных остриями в направлении анода.

Изобретение относится к электролизеру для разделения отходов легкоплавких сплавов электролизом в расплаве солей на селективные концентраты. Электролизер содержит ванну, обогреваемые катодную и анодную полости, разделенные и зафиксированные тремя пористыми вертикальными диафрагмами, пропитанных электролитом, при этом анодная полость образована диафрагмой и анодной прокладкой, выполненной с центральной перегородкой с размещенной в ней П-образной перегородкой, обеспечивающей в нижней части с анодной прокладкой образование сифонных окон для перелива анодного сплава, боковая стенка анодной прокладки выполнена с наклонным каналом для стока анодного сплава, а полости между катодом и анодом разделены прокладками с вырезами капиллярных каналов сифона металлов в сборники, прижимаемых ко дну корпуса ванны.

Изобретение относится к электролитическому получению сплавов. Получают сплав неодим-железо, содержащий 78-96 мас.% неодима.

Изобретение относится к электролитическому извлечению элемента из соответствующего исходного оксида. Исходное соединение растворяют в расплаве оксида в контакте с катодом и анодом в электролитической ячейке.

Изобретение может быть использовано при производстве паяльных паст. Получают суспензию порошка припоя с электролитом в ванне электролизера.

Изобретение относится к цветной металлургии. Установка содержит электролитическую камеру, анодные и катодные токоподводы, анодную корзину для загрузки серебросодержащего сплава, узел колебаний и размещенную внутри термостата емкость для электролита с перистальтическим насосом для циркуляции электролита.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролизеру для электрохимического извлечения металлов, преимущественно, золота, меди, цинка из сложных и упорных материалов.

Изобретение относится к способу и устройству для определении уровней металла и электролита в электролизере для получения алюминия в процессе его эксплуатации. Способ включает погружение в расплав электрода с последующим определением высоты слоя металла и слоя электролита, при этом электрод подключают на вход измерительного блока и погружают в расплав с заданной скоростью (V), определяют момент скачкообразного изменения потенциала упомянутого электрода при касании наконечником электрода расплава электролита (Xr), а затем расплава алюминия (ZAl), с учетом исходного положения высоты электрода относительно верхней плоскости угольного катодного блока Hxb вычисляют высоту расплава электролита hэл=VXr-Hxb и высоту расплава алюминия hAl=VZAl-Hxb и полученные значения высоты расплава электролита и алюминия передают через модуль Wi-Fi на пульт системы управления технологическим процессом.

Изобретение относится к области автоматизированного управления технологическими процессами производства алюминия и диагностики проблем на анодах, в частности, к устройству для определения токораспределения по анодам алюминиевого электролизера.

Изобретение относится к способу автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера с обожженными анодами, закрепленными на анодной шине.

Изобретение относится к способу автоматической стабилизации положения анодного кожуха относительно катода алюминиевого электролизера. Способ включает периодическое перемещение анодного кожуха относительно анода, закрепленного на анодной раме вверх в автоматическом режиме.

Изобретение относится к способу автоматического контроля нарушений работы системы АПГ алюминиевого электролизера. Способ включает измерение напряжения на анодной шине электролизера и определение токов по анодам путем решения обратной задачи для уравнения распределения напряжения по анодной шине.

Изобретение относится к способу защиты углеграфитовой футеровки алюминиевого электролизера при производстве алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов, и может быть использовано при вводе алюминиевого электролизера в эксплуатацию.

Изобретение относится к способу управления подачей глинозема в электролизеры для получения алюминия для поддержания концентрации глинозема в электролите, равной или близкой к концентрации насыщения.

Изобретение относится к способу управления алюминиевым электролизером по минимальной мощности. Способ включает измерение падения напряжения на сопротивлении электролизера, сравнение измеренного значения с заданной величиной падения напряжения на электролизере и устранение рассогласования соответствующим перемещением анода.

Изобретение относится к электролитическому способу получения алюминия. Технический результат - повышение точности измерений и оперативности определения концентрации глинозема.

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).

Изобретение относится к способу контроля электрофизического состояния катодного узла алюминиевого электролизера. Способ включает: измерение ЭДС с помощью электромагнитных датчиков, установленных на каждом катодном блюмсе, и с учетом известной величины силы тока серии определяют силу тока, протекающего через каждый блюмс из выражения где Iiб - величина тока, протекающего через i-й блюмс, Iс - ток серии, - суммарная ЭДС электромагнитных датчиков, установленных на всех 30-ти блюмсах, Еiб – ЭДС, измеренная электромагнитным датчиком на i-м блюмсе, и путем сравнения измеренных величин тока в каждом катодном блюмсе с расчетной величиной тока при отсутствии настыли и при наличии коржей на подине определяют конфигурацию и площадь настыли на катоде и фиксируют катодный блок в стадии разрушения. Обеспечивается повышение точности контроля величины тока, протекающего через каждый блюмс катодного узла, возможность своевременного выявления неравномерности токораспределения, степени разрушения катодного узла и контролирования отклонений технологических параметров от заданных параметров и автоматизации процесса производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, более конкретно к автоматическому контролю составляющих ЭДС на выводах катодных блюмсов, для оценки технологического состояния электролизных ванн и выработки регулирующих воздействий. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх