СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ УТЕЧЕК ТОКА Российский патент 1999 года по МПК C25C3/20 G01R31/00 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в электролизных цехах, например, на сериях алюминиевых электролизеров для определения мест утечек тока через металлические перекрытия шинных проемов.

Известен способ определения общего тока утечки через электроизоляцию серии электролизеров (Авторское свидетельство N 723007, М. кл.⁵ C 25 C 3/16, 1980). Способ заключается в том, что после отключения серии электролизеров предварительно определяют изменение тока во времени, вызываемого обратной электродвижущей силой (ЭДС), а затем разрывают серию, ставят ее под токовую нагрузку и измеряют ток, проходящий в серии. Общий ток утечки выразится как сумма тока в разорванной цепи электролизеров под нагрузкой и тока, создаваемого обратной ЭДС.

Недостатком указанного способа являются производственные потери, связанные с необходимостью отключения серии электролизеров при его применении, способ к тому же трудоемок и не позволяет определять конкретное место утечки с целью ее устранения.

Известен также способ выявления неисправности заземления электролитических ванн (Патент, Япония, N 55-17955, М. кл/⁵ C 25 C 3/20, 1980). Способ заключается в том, что в произвольном месте серии последовательных электролизеров подключается заземляющая цепь, включающая в себя резистор, имеющий известное сопротивление. Путем измерения напряжения и тока перед и после подключения резистора выявляют нарушение изоляции в серии электролизеров.

Известный способ также не позволяет определить конкретное место утечки тока, он сообщает только о наличии нарушения изоляции в серии и величине этого нарушения. Учитывая большую силу тока в сериях алюминиевых электролизеров, измеряемую в сотнях килоампер, резистор с известным сопротивлением должен обладать большой мощностью, а значит соответствующими габаритными размерами и весом. В этой связи способ является трудоемким, т.к. для транспортирования замыкающей цепи с резистором необходимо использование грузоподъемных механизмов.

Наиболее близким к изобретению является "Способ определения сопротивления изоляции электролизной серии" (Авторское свидетельство N 1749324, кл. C 25 C 3/20, 1992), согласно которому производят измерение разности потенциалов и сравнение их с пороговым значением.

Недостатком ближайшего аналога является невозможность определения конкретного места утечки тока.

Техническая задача изобретения заключается в определении конкретных мест нарушения изоляции в сериях алюминиевых электролизеров.

Решение поставленной задачи достигается тем, что измеряют разность потенциалов между металлическими плитами перекрытий шинных проемов и катодным кожухом электролизера. Измеренные значения разности потенциалов сравнивают с пороговым. При превышении порогового значения в 10 мВ констатируют нарушение изоляции между перекрытием и опорными конструкциями и наличие утечки тока.

Проблема утечек тока в сериях алюминиевых электролизеров обычно рассматривается с общих позиций и почти не анализируется с точки зрения наиболее вероятных мест нарушений изоляции. Если выделить такие места, то поиск их заметно упрощается. При строительстве серий алюминиевых электролизеров до установки их под токовую нагрузку качество узлов изоляции проверяется известными способами и не вызывает сомнения. В процессе эксплуатации алюминиевых электролизеров большинство узлов не подвергается каким-либо существенным динамическим нагрузкам. Это такие узлы изоляции, например, как между катодным кожухом и опорными конструкциями, ошиновкой и опорами, газоходами и опорами и т.п. Нарушение изоляции в перечисленных узлах в процессе эксплуатации серии электролиза маловероятно.

Однако, на сериях, где обработка электролизеров производится напольной техникой, часть узлов изоляции испытывают постоянные динамические нагрузки и вероятность их нарушения очень высока. Это узлы изоляции между металлическими перекрытиями шинных проемов и опорными строительными конструкциями. Натурными исследованиями установлено, что при нормальном состоянии изоляционных узлов в указанных выше местах разность потенциалов между катодным кожухом и металлической плитой перекрытия шинных проемов практически почти всегда постоянна и не превышает 10 мВ. В случае нарушения изоляции разность потенциалов существенно возрастает и измеряется в пределах 10 - 2500 мВ. Наличие утечек тока через перекрытия шинных проемов в первую очередь отражается на технологическом состоянии электролизера. В результате утечки появляются планарные токи в металле, которые в результате взаимодействия с вертикальным магнитным полем вызывают повышенную активность металла в области утечки - магнитогидродинамическую (МГД) нестабильность. Поэтому, первым признаком наличия утечки через перекрытия шинных проемов является длительное, трудноустранимое расстройство технологии на электролизере. В связи с возникновением МГД нестабильности расплава в ваннах с утечками тока поиск мест нарушений изоляции облегчается, т.к. требуется проводить измерения только на электролизерах с расстроенной технологией.

Предлагаемый способ определения мест утечек тока через металлические перекрытия шинных проемов осуществляется следующим образом. На тех электролизерах, которые длительное время находятся в расстроенном технологическом режиме, и известные способы нормализации процесса электролиза успеха не имеют, производится измерение разности потенциалов между катодным кожухом и каждой металлической плитой перекрытия шинных проемов. Щупы для измерения должны иметь наконечники из победита или другого твердого материала, обладающего хорошей электропроводностью, способного разрушить окисную пленку на измеряемых поверхностях и обеспечить тем самым хороший электрический контакт. Важным в процессе проведения измерений является всегда добиваться показаний измерительного прибора, как свидетельства наличия хорошего контакта между поверхностями измерения и щупами, т.к. разность потенциалов между катодным кожухом и плитами всегда имеет место даже при хорошем качестве изоляции и измеряется в пределах 0,5-10 мВ. В случае нарушения изоляции между металлической плитой перекрытий и опорными конструкциями разность потенциалов между этой плитой и катодным кожухом всегда значительно превышает значение в 10 мВ и свидетельствует о наличии утечки тока в этом месте.

Использование предлагаемого способа определения мест утечек тока по сравнению с известными имеет следующие преимущества:
обеспечивает возможность определения конкретных мест утечек тока в сериях электролизеров и оперативного их устранения, что позволяет нормализовать технологический режим на электролизерах, имевших утечки;
способ прост в применении и обладает высокой оперативностью, для его осуществления не требуется отключений токовой нагрузки на серии электролиза, что исключает связанные с этим производственные потери.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в электролизных цехах, например, на сериях алюминиевых электролизеров для определения мест утечек тока через металлические перекрытия шинных проемов. Технический результат -определение конкретных мест нарушения изоляции в сериях алюминиевых электролизеров. Согласно изобретению измеряют разность потенциалов между металлическими перекрытиями шинных проемов и катодным кожухом. Превышение разности потенциалов более 10 мВ свидетельствует о нарушении изоляции между плитой и строительными опорными конструкциями и наличие утечки тока. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ определения мест утечек тока в серии алюминиевых электролизеров через металлические перекрытия шинных проемов, включающий измерение разностей потенциалов и сравнение их с пороговым значением, отличающийся тем, что разности потенциалов измеряют между металлическими перекрытиями шинных проемов и катодным кожухом и сравнивают их с пороговым значением, при превышении разности потенциалов порогового значения констатируют нарушение изоляции между перекрытием и опорными конструкциями и наличие утечки тока. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пороговое значение устанавливают равным 10 мВ.