УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В АНОДНОМ УЗЛЕ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ Российский патент 2010 года по МПК C25C3/20 

Описание патента на изобретение RU2401325C1

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.

Похожие патенты RU2401325C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ 2011
  • Громыко Александр Иванович
  • Нефедов Игорь Евгеньевич
  • Тен Виктор Павлович
RU2484183C1
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ 2014
  • Громыко Александр Иванович
  • Тен Виктор Павлович
  • Нефедов Игорь Евгеньевич
RU2584059C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ 2008
  • Громыко Александр Иванович
  • Ситников Александр Михайлович
RU2371524C1
Способ контроля технического состояния катодного узла электролизера 2017
  • Громыко Александр Иванович
  • Тен Виктор Павлович
RU2674180C2
СПОСОБ СЪЕМА ИНФОРМАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ 2007
  • Громыко Александр Иванович
  • Фризоргер Владимир Константинович
  • Никитин Юрий Иванович
  • Моисеев Юрий Валентинович
  • Марков Николай Васильевич
  • Арапов Олег Витальевич
  • Штейн Валдемар
RU2359072C1
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ 2006
  • Громыко Александр Иванович
  • Радионов Максим Анатольевич
RU2301288C1
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ 1992
  • Громыко А.И.
  • Зограф Г.М.
  • Моргалюк В.Д.
  • Концур Е.П.
RU2057823C1
Способ контроля технологических параметров электролизера 1981
  • Громыко Александр Иванович
SU985157A1
Устройство контроля активного сопротивления и обратной ЭДС алюминиевого электролизера 1987
  • Громыко Александр Иванович
  • Анисов Сергей Петрович
  • Зограф Георгий Михайлович
  • Манн Виктор Христьянович
  • Герасимов Владимир Иванович
SU1463808A1
АВТОНОМНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ БЛОК ДЛЯ АСУ ТП ЭЛЕКТРОЛИЗА АЛЮМИНИЯ 2005
  • Громыко Александр Иванович
  • Никандров Константин Федорович
  • Зограф Федор Георгиевич
  • Юрков Владимир Викторович
  • Клыков Владимир Алексеевич
RU2284378C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 401 325 C1

Реферат патента 2010 года УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В АНОДНОМ УЗЛЕ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

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.

Формула изобретения RU 2 401 325 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2401325C1

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 2005
  • Вабищевич Петр Николаевич
  • Гусев Александр Олегович
  • Шайдулин Евгений Рашидович
RU2307881C1
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ МЕСТ РАЗРУШЕНИЯ ПОДИНЫ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА 1999
  • Парамонов С.А.
  • Рагозин Л.В.
  • Ефимов А.А.
  • Пухнаревич В.П.
  • Степанов В.Т.
RU2180367C2
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ 1992
  • Громыко А.И.
  • Зограф Г.М.
  • Моргалюк В.Д.
  • Концур Е.П.
RU2057823C1
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ 2006
  • Громыко Александр Иванович
  • Радионов Максим Анатольевич
RU2301288C1
CN 1908239 A, 07.02.2007.

RU 2 401 325 C1

Авторы

Громыко Александр Иванович

Никитин Юрий Иванович

Тен Виктор Павлович

Моисеев Юрий Валентинович

Марков Николай Васильевич

Голыня Александр Евгеньевич

Даты

2010-10-10Публикация

2009-06-03Подача