公开了一种在电解池(101)中使用的短路缓解装置。该装置包括与阻尼负载(502)并联连接的开关(302)。该开关设置在电解池(101)的触点(102)和电极(106)之间以选择性地提供触点和电极之间的导电路径。该开关包括并联连接的多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(402)。该装置还包括开关控制器(306)，该开关控制器(306)与开关(302)可操作地相关联以监测通过开关的电流(308)，并且当电流超过第一阈值时产生将开关(302)从导通闭合状态切换到非导通断开状态的切换信号(309)。非导通断开状态的切换信号(309)。非导通断开状态的切换信号(309)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】短路缓解装置
[0001]相关应用的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年4月24日提交的澳大利亚临时专利申请号2019901395的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
[0003]本公开涉及用于短路缓解的方法和装置，并且特别地涉及用于电解池中的短路缓解的方法和装置。
技术介绍
[0004]现有技术的电解提炼(EW)和电解精炼(ER)工艺可以以高达96％的电流效率运行，但是仍然存在许多电流低效率的问题。已知发生低效率是由于由于阳极和阴极之间的短路引起的替代反应消耗了电荷而绕过了所有反应，以及由于电解质泄漏和盐桥引起的杂散电流。短路是迄今为止最常见的原因。短路是由弯曲的电极、不正确的电极间距、未对准的电极和结节/树枝状铜生长造成的。最近对澳大利亚一家铜电解精炼厂的调查显示，每天可识别和纠正2200次短路。类似的数字在其它ER和EW罐房中很常见。如果不加以识别和纠正，该问题有可能对生产力产生重大影响，在剩余的4％的电解池电流低效率中最多可占3％。
[0005]通常的工厂实践是使用温度计或高斯计来识别短路。一旦被识别，短路就被消除。这是通过重新定位未对准或不正确间隔的电极、物理去除结节或在板弯曲的情况下移除和更换板来实现的。在一些采用全自动起重机的现代罐房中，工作人员只有非常小的机会窗口来检测和纠正短路，这进一步使问题恶化。该过程是保守的和补救性的，这消耗了大量时间和资源。
[0006]Hatch和Outotec已经尝试改进短路的识别。两种系统都根据霍尔效应原理工作，以检测通过母线的电流的变化。读数被传送回控制室，以实时提醒工作人员注意有问题的电解池或板。主要益处是可以减少检测和校正之间的时间，从而提高整体电流效率。但是，该系统仍然是保守的，并依靠工作人员的干预来纠正问题。仍需要让工作人员在电解池顶部纠正短路也减少了使收获过程完全自动化的机会。
[0007]对本公开的背景的讨论旨在促进对本公开的理解。但是，应该认识到的是，该讨论并不是确认或承认所提及的任何材料在申请的优先权日是公开的、已知的或众所周知的常识的一部分。
技术实现思路
[0008]根据第一方面，提供了一种在具有电触点和电极的电解池中使用的短路缓解装置，该装置包括：
[0009]与阻尼负载并联连接并设置在触点和电极之间的开关，该开关被配置为选择性地提供触点和电极之间的导电路径，其中该开关包括并联连接的多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)；以及
[0010]开关控制器，可操作地与开关相关联，以监测通过开关的电流，并在电流超过第一阈值时产生将开关从导通闭合状态切换到非导通断开状态的切换信号。
[0011]该方面的优点在于，可以在触点和电极之间串联设置开关，以提供导电路径。这允许开关直接控制到电极的电流，从而允许对单个电极进行自动电流控制，并缓解有问题的短路的发生。并联连接的多个MOSFET允许比单个MOSFET装置增加的电流容量以及减小的电阻。该装置还可以包括与MOSFET并联连接的故障保护路径。
[0012]故障安全路径可以包括电阻大于多个MOSFET在其闭合导通状态下的电阻的导体。
[0013]开关控制器可以通过测量MOSFET两端的电压降来监测通过开关的电流。
[0014]通过测量MOSFET两端的电压降来监测通过开关的电流是有利的，因为这种配置避免了对会消耗功率的分流电阻器的需要。
[0015]开关控制器可以通过将MOSFET两端的电压降与MOSFET的预定模型进行比较来监测通过开关的电流，其中该模型将MOSFET的电阻与MOSFET的温度相关。
[0016]控制器还可以被配置为以至少第一操作模式和第二操作模式操作，其中第一操作模式具有第一阈值并且第二操作模式具有第二阈值。
[0017]该实施例的优点在于开关可以在不同模式下操作，从而允许开关调整其操作。这是有益的，因为电解池两端的电流分布取决于电解池的操作阶段而变化。
[0018]控制器可以被配置为当通过开关的电流超过第一或第二阈值达预定时间段时产生切换信号。
[0019]控制器可以被配置为传输指示电流的数据。
[0020]控制器可以被配置为传输指示开关的状态的状态数据。
[0021]控制器可以被配置为响应于接收到的配置信号而调整操作模式。
[0022]配置信号可以是从第二装置的第二控制器接收到的状态数据。
[0023]可以从电解池控制器接收配置信号。
[0024]电解池控制器可以与多个控制器以双向方式通信并且响应于分别从多个控制器中的每一个接收到的状态数据而产生配置信号。
[0025]控制器可以被配置为在预定时间采用低功率状态，使得在低功率状态下控制器不监测通过开关的电流。
[0026]控制器可以被配置为产生将开关从非导通断开状态切换到导通闭合状态的复位信号。
[0027]控制器可以被配置为控制通过开关的时间平均电流。
[0028]控制器可以被配置为通过循环地产生另外的信号来控制通过开关的时间平均电流以在断开时间段的非导通断开状态和闭合时间段的导通闭合状态之间切换开关，使得时间平均电流由相对的断开时间段和闭合时间段确定。
[0029]开关可以包括一个或多个固态开关装置。
[0030]一个或多个固态开关装置可以选自MOSFET、晶体管、双向可控硅、晶闸管、达林顿对和固态继电器。
[0031]该装置可以包括：
[0032]顶部触点，用于支撑电极；
[0033]底部触点，用于放置在电触点上并且通过电绝缘层与顶部触点分开；
[0034]其中开关的第一端与顶部触点电接触，并且开关的第二端与底部触点电接触，并且其中开关从顶部触点和底部触点移位。
[0035]电解池可以是电解提炼池或电解精炼池或电沉积池。
[0036]第一阈值电流可以是正常工作电流的预定第一倍数。
[0037]第一倍数可以是从1.5到3。
[0038]第二阈值电流可以是正常工作电流的预定第二倍数。
[0039]第二倍数可以是从2到3.5。
[0040]根据第二方面，提供了一种包括两个或更多个如上所述的装置的系统。
[0041]根据第三方面，提供了一种由短路缓解装置执行的方法，该短路缓解装置具有设置在电解池中的电触点和电极之间的开关，该方法包括：
[0042]接收指示通过开关的电流的电流信号；以及
[0043]当电流信号指示电流超过第一或第二阈值时，产生将开关从导通闭合状态切换到非导通断开状态的切换信号。
附图说明
[0044]虽然存在可能落入
技术实现思路
中阐述的过程的范围内的任何其它形式，现在将参考下面的附图描述具体实施例：
[0045]图1是示例性电解池的等距视图。
[0046]图2是示例性电解池的顶视图。
[0047]图3是短路缓解装置的示意图。
[0048]图4图示了图3的开关的实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在具有电触点和电极的电解池中使用的短路缓解装置，所述装置包括：与阻尼负载并联连接的、设置在触点和电极之间的开关，所述开关被配置为选择性地提供触点和电极之间的导电路径，其中所述开关包括并联连接的多个金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET；以及开关控制器，可操作地与开关相关联，以监测通过开关的电流，并在电流超过第一阈值时产生将开关从导通闭合状态切换到非导通断开状态的切换信号。2.如权利要求1所述的装置，还包括与MOSFET并联连接的故障保护路径。3.如权利要求2所述的装置，其中所述故障安全路径包括电阻大于所述多个MOSFET在其闭合导通状态下的电阻的导体。4.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中所述控制器还被配置为在至少第一操作模式和第二操作模式下操作，其中第一操作模式具有第一阈值并且第二操作模式具有第二阈值。5.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中所述控制器被配置为当通过开关的电流超过第一阈值或第二阈值达预定时间段时产生切换信号。6.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中所述控制器被配置为传输指示电流的数据。7.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中所述控制器被配置为传输指示开关的状态的状态数据。8.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中所述控制器被配置为响应于接收到的配置信号而采用操作模式。9.如权利要求8所述的装置，其中所述配置信号是根据权利要求6的从第二装置的第二控制器接收到的状态数据。10.如权利要求8所述的装置，其中所述配置信号是从电解池控制器接收的。11.如权利要求10所述的装置，其中所述电解池控制器与多个控制器以双向方式通信并且响应于分别从所述多个控制器中的每个控制器接收到的状态数据而产生配置信号。12.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中所述控制器被配置为在预定时间采用低功率状态，使得在低功率状态下，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：联邦科学和工业研究组织，
类型：发明
国别省市：
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