鋁電解槽電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁電解監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于非接觸式紅外監(jiān)測的鋁電解槽電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測方法及其監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁電解生產(chǎn)中，電流效率與電解質(zhì)溫度息息相關(guān)。電解質(zhì)溫度過高會使鋁的二次反應(yīng)增強(qiáng)，電流效率降低，增加物料的消耗；電解質(zhì)溫度過低，會出現(xiàn)槽底大量沉淀，使氧化鋁溶解速度降低，效應(yīng)系數(shù)增加，電流效率也不會很高。因此要獲得較高的電流效率，需要對電解質(zhì)的初晶溫度和過熱度進(jìn)行控制，這就要求在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中，能實(shí)時(shí)感知電解質(zhì)溫度的變化，以便對生產(chǎn)操作及時(shí)作出調(diào)整，使鋁電解生產(chǎn)正常運(yùn)行。
[0003]目前，現(xiàn)有的電解質(zhì)溫度測量手段是人工將熱電偶插入槽體內(nèi)進(jìn)行測量，然后記錄，并人工輸入計(jì)算機(jī)?；旧厦颗_電解槽每天只測量一次溫度，這種方法耗時(shí)費(fèi)力，測量周期較長，而且均是離線數(shù)據(jù)，具有嚴(yán)重的滯后性；也有采用手持式測溫裝置進(jìn)行電解質(zhì)溫度的測量方法，該方法雖然能將測量數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)讲劭貦C(jī)，但也需要人工操作。上述兩種方法均需要使用熱電偶插入電解槽內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后，熱電偶的消耗量也是很大的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鋁電解槽電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測方法及其裝置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)不間斷的監(jiān)控分析電解槽電解質(zhì)溫度，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種鋁電解槽電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測方法，它包括下述步驟:
步驟1:在電解槽上部機(jī)構(gòu)內(nèi)安裝傳動機(jī)構(gòu)和紅外CCD圖像采集裝置；
步驟2:工控機(jī)給電氣控制裝置下達(dá)控制指令，控制流過冷卻裝置的壓縮空氣流量和傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動；
步驟3:傳動機(jī)構(gòu)帶動紅外CCD圖像采集裝置沿垂直方向上下移動，按設(shè)定采樣頻率對電解槽出鋁口的溫度實(shí)時(shí)采集；
步驟4:紅外CCD圖像采集裝置對采集到的圖像經(jīng)過有線或無線的傳輸方式傳送給工控機(jī)；
步驟5:工控機(jī)根據(jù)建立的圖像與電解質(zhì)溫度的數(shù)學(xué)模型，采用圖像處理算法進(jìn)行處理和分析，即可通過對實(shí)時(shí)圖像的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)對電解質(zhì)溫度的在線監(jiān)測。具體來說，工控機(jī)根據(jù)已建立的圖像與電解質(zhì)溫度數(shù)學(xué)模型，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析和處理，得到電解質(zhì)溫度值，在工控機(jī)上顯示或輸出至其他控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對電解質(zhì)溫度的在線監(jiān)測。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明采用了這樣一種基于非接觸式紅外檢測的電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測裝置，它包括紅外CCD圖像采集裝置、冷卻裝置、傳動機(jī)構(gòu)、電氣控制裝置和工控機(jī)，電氣控制裝置與傳動機(jī)構(gòu)和冷卻裝置連接，紅外CCD圖像采集裝置與工控機(jī)連接。
[0007]進(jìn)一步的，傳動機(jī)構(gòu)通過自帶底座安裝于電解槽上部機(jī)構(gòu)內(nèi)，冷卻裝置采用風(fēng)冷方式，將紅外CCD圖像采集裝置包裹于其中并安裝在傳動機(jī)構(gòu)上，紅外CCD圖像采集裝置設(shè)有攝像頭且該攝像頭對準(zhǔn)出鋁口。傳動機(jī)構(gòu)經(jīng)過鋪設(shè)于電解槽上部機(jī)構(gòu)頂部的高溫屏蔽線與電氣控制裝置連接。
[0008]冷卻裝置通過鋪設(shè)于電解槽上部機(jī)構(gòu)頂部的氣管與電氣控制裝置連接。
[0009]電氣控制裝置還包括控制壓縮空氣流量的氣動閥門和控制傳動機(jī)構(gòu)的繼電器。電氣控制裝置放置于檢測目標(biāo)槽煙道端，其控制壓縮空氣流量的氣動閥門和控制傳動機(jī)構(gòu)的繼電器與現(xiàn)場壓縮空氣裝置連接。紅外CCD圖像采集裝置采用有線或無線的傳輸方式將采集到的圖像數(shù)據(jù)輸送給工控機(jī)。
[0010]這樣，工控機(jī)控制傳動機(jī)構(gòu)帶動紅外(XD圖像采集裝置沿垂直方向上下移動，按設(shè)定采樣頻率對電解槽出鋁口的溫度實(shí)時(shí)采集；同時(shí)工控機(jī)控制冷卻裝置的壓縮空氣流量對紅外CCD圖像采集裝置進(jìn)行風(fēng)冷。紅外CCD圖像采集裝置將采集到的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過有線或無線的傳輸方式傳送給工控機(jī)，工控機(jī)根據(jù)已建立的圖像與電解質(zhì)溫度數(shù)學(xué)模型，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析和處理，得到電解質(zhì)溫度值，在工控機(jī)上顯示或輸出至其他控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對電解質(zhì)溫度的在線監(jiān)測。
[0011]本發(fā)明有益效果:
利用本發(fā)明提供的在線監(jiān)測方法和裝置，可在線準(zhǔn)確獲取鋁電解槽的實(shí)時(shí)電解質(zhì)溫度極距和鋁液界面波動情況，為鋁電解槽的優(yōu)化管控提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持；本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)測量不精確，數(shù)據(jù)嚴(yán)重滯后，熱電偶消耗量大，很難對各種工況下的電解質(zhì)溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，導(dǎo)致電解生產(chǎn)控制水平低等問題。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明監(jiān)測裝置部分部件示意圖；
圖3為本發(fā)明監(jiān)測方法原理框圖示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的這種監(jiān)測裝置用于監(jiān)測鋁電解槽電解質(zhì)溫度的實(shí)時(shí)變化情況，它主要包括紅外CCD圖像采集裝置2、冷卻裝置3、傳動機(jī)構(gòu)4、電氣控制裝置5和工控機(jī)
6。電氣控制裝置5與傳動機(jī)構(gòu)4和冷卻裝置3連接，紅外CCD圖像采集裝置2與工控機(jī)6連接。
[0015]如圖2所示，傳動機(jī)構(gòu)4通過自帶底座7安裝于電解槽上部機(jī)構(gòu)內(nèi)，冷卻裝置3采用風(fēng)冷方式，將紅外CCD圖像采集裝置2包裹于其中并安裝在傳動機(jī)構(gòu)4上；結(jié)合圖1和圖2可以看出，傳動機(jī)構(gòu)4經(jīng)過鋪設(shè)于電解槽上部機(jī)構(gòu)頂部的高溫屏蔽線8與電氣控制裝置5連接。冷卻裝置3通過鋪設(shè)于電解槽上部機(jī)構(gòu)頂部的氣管9與電氣控制裝置5連接。
[0016]另外，紅外CCD圖像采集裝置2采用有線或無線的傳輸方式將采集到的圖像數(shù)據(jù)輸送給工控機(jī)6。
[0017]下面根據(jù)圖1和圖2所示的本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合圖3所示的本發(fā)明的技術(shù)原理圖，具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式: 本發(fā)明實(shí)施時(shí)，預(yù)先將冷卻裝置3和紅外CCD圖像采集裝置2以及傳動機(jī)構(gòu)4組裝好，在現(xiàn)場將電氣控制裝置5放置于監(jiān)測目標(biāo)槽煙道端，將傳動機(jī)構(gòu)4通過自帶底座7固定于電解槽上部機(jī)構(gòu)1內(nèi)，高溫屏蔽線8和氣管9鋪設(shè)于電解槽上部機(jī)構(gòu)1頂部，并將傳動機(jī)構(gòu)4冷卻裝置3分別通過高溫屏蔽線8和氣管9與電氣控制裝置5連接好。
[0018]使用時(shí)，工控機(jī)6給電氣控制裝置5下達(dá)控制指令，電氣控制裝置5控制傳動機(jī)構(gòu)使紅外(XD圖像采集裝置2沿垂直方向上下移動，按設(shè)定采樣頻率對電解槽出鋁口的溫度實(shí)時(shí)采集，對采集到的圖像通過有線或無線的傳輸方式傳送給工控機(jī)6，在紅外CCD圖像采集裝置2工作過程中，工控機(jī)6適時(shí)給電氣控制裝置5下達(dá)控制冷卻裝置3的指令，電氣控制裝置5控制氣動閥門使冷卻裝置3給紅外CCD圖像采集裝置2進(jìn)行冷卻。
[0019]工控機(jī)6根據(jù)建立的圖像與電解質(zhì)溫度的數(shù)學(xué)模型，采用灰度圖像處理算法對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，即可通過對實(shí)時(shí)圖像的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)對電解質(zhì)溫度的在線監(jiān)測。
[0020]當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，本發(fā)明還有其他的實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋁電解槽電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測方法，其特征在于它包括下述步驟: 步驟1:在電解槽上部機(jī)構(gòu)內(nèi)安裝傳動機(jī)構(gòu)和紅外CCD圖像采集裝置； 步驟2:工控機(jī)給電氣控制裝置下達(dá)控制指令，控制流過冷卻裝置的壓縮空氣流量和傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動； 步驟3:傳動機(jī)構(gòu)帶動紅外CCD圖像采集裝置沿垂直方向上下移動，按設(shè)定采樣頻率對電解槽出鋁口的溫度實(shí)時(shí)采集； 步驟4:紅外CCD圖像采集裝置對采集到的圖像經(jīng)過有線或無線的傳輸方式傳送給工控機(jī)； 步驟5:工控機(jī)根據(jù)建立的圖像與電解質(zhì)溫度的數(shù)學(xué)模型，采用圖像處理算法進(jìn)行處理和分析，即可通過對實(shí)時(shí)圖像的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)對電解質(zhì)溫度的在線監(jiān)測。2.—種基于非接觸式紅外檢測的電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:它包括紅外(XD圖像采集裝置(2)、冷卻裝置(3)、傳動機(jī)構(gòu)(4)、電氣控制裝置(5)和工控機(jī)(6)，電氣控制裝置(5 )與傳動機(jī)構(gòu)(4 )和冷卻裝置(3 )連接，紅外CCD圖像采集裝置(2 )與工控機(jī)(6 )連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非接觸式紅外檢測的電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:傳動機(jī)構(gòu)(4 )通過自帶底座(7 )安裝于電解槽上部機(jī)構(gòu)內(nèi)，冷卻裝置(3 )采用風(fēng)冷方式，將紅外CCD圖像采集裝置(2)包裹于其中并安裝在傳動機(jī)構(gòu)(4)上，傳動機(jī)構(gòu)(4)經(jīng)過鋪設(shè)于電解槽上部機(jī)構(gòu)頂部的高溫屏蔽線(8)與電氣控制裝置(5)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非接觸式紅外檢測的電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:冷卻裝置(3)通過鋪設(shè)于電解槽上部機(jī)構(gòu)頂部的氣管(9)與電氣控制裝置(5)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于非接觸式紅外檢測的電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:電氣控制裝置(5)還包括控制壓縮空氣流量的氣動閥門和控制傳動機(jī)構(gòu)(4)的繼電器。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于非接觸式紅外檢測的電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測裝置，其特征在于:紅外CCD圖像采集裝置(2)采用有線或無線的傳輸方式將采集到的圖像數(shù)據(jù)輸送給工控機(jī)(6)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁電解槽電解質(zhì)溫度在線監(jiān)測方法及其裝置，它是在電解槽上部機(jī)構(gòu)內(nèi)安裝傳動機(jī)構(gòu)和紅外CCD圖像采集裝置；工控機(jī)給電氣控制裝置下達(dá)控制指令，控制流過冷卻裝置的壓縮空氣流量和傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動；傳動機(jī)構(gòu)帶動紅外CCD圖像采集裝置沿垂直方向上下移動，按設(shè)定采樣頻率對電解槽出鋁口的溫度實(shí)時(shí)采集；紅外CCD圖像采集裝置對采集到的圖像經(jīng)過有線或無線的傳輸方式傳送給工控機(jī)；工控機(jī)根據(jù)建立的圖像與電解質(zhì)溫度的數(shù)學(xué)模型，采用圖像處理算法進(jìn)行處理和分析，即可通過對實(shí)時(shí)圖像的監(jiān)測實(shí)現(xiàn)對電解質(zhì)溫度的在線監(jiān)測。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了連續(xù)不間斷的監(jiān)控分析電解槽電解質(zhì)溫度。
【IPC分類】C25C3/20
【公開號】CN105463511
【申請?zhí)枴緾N201510281423
【發(fā)明人】黃若愚, 曹斌, 楊朝紅, 王紫千, 黃 俊
【申請人】貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年5月28日