一种铝电解槽阳极极距控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种铝电解槽阳极极距控制系统，包含控制单元、阳极升降执行机构和传感单元；控制单元包含人机交互设备和PLC控制器；阳极升降执行机构包含异步电机和丝杠组件，异步电机固定在铝电解槽外罩的上端，丝杠组件与该异步电机连接并可带动阳极导杆上下移动进而调整阳极极距；传感单元包含电流传感器和电压传感器，该电流传感器和电压传感器设置于铝电解槽的供电线路上，用于分别采集铝电解槽工作时的电流信号和电压信号；传感单元与控制单元的信号输入端连接，阳极升降执行机构与控制单元的信号输出端连接，控制单元可根据传感单元传输的电流信号和电压信号启动阳极升降执行机构来调整阳极极距，解决了铝电解过程中阳极极距控制参数时变、时滞等问题。时滞等问题。时滞等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解槽阳极极距控制系统


[0001]本技术属于铝电解加工
，尤其为一种铝电解槽阳极极距控制系统。

技术介绍

[0002]近年来，电解铝产量小幅稳步提升，现代铝工业生产主要采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃
‑
970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，即电解。由于阳极材料在电解过程中被不断消耗，需要及时调整阳极高度避免阳极效应的发生。
[0003]目前铝冶炼厂普遍使用计算机对电解铝过程进行控制，然而电解铝过程是一个具有参数时变、时滞、惯性和非线性的复杂对象，恒定参数的传统控制器无法满足生产需求，使得我国阳极效应发生频率髙达国际先进水平的三倍。在阳极效应作用下，铝电解槽的电流运行效率降低、安全系数降低、产品合格率降低，严重影响铝厂的生产效率与生产成本，且该效应还会造成氟化盐的挥发，对周围环境造成负面影响，同时，劳动条件的恶化必然会对工作人员身心带来影响。
[0004]基于上述分析，本申请设计了一种铝电解槽阳极极距控制系统。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种铝电解槽阳极极距控制系统，该控制系统采用PLC控制器2作为主控单元，该主控单元与阳极升降执行机构6和传感单元构成了PID闭环控制系统，利用该闭环控制系统减少了阳极91控制中参数整定的工作量，使其具有更高的自适应性，实现阳极91升降的自动精准控制，有效避免阳极91效应的发生，提高铝电解的生产效率、安全系数与产品质量，解决了铝电解过程中阳极极距控制参数时变、时滞等问题。
[0006]本技术提供了一种铝电解槽阳极极距控制系统，包含控制单元、阳极升降执行机构(6)和传感单元；所述控制单元包含人机交互设备(1)和PLC控制器(2)，通过人机交互设备(1)可向PLC中输入控制指令和控制参数；所述阳极升降执行机构(6)包含异步电机(61)和丝杠组件，所述异步电机(61)固定在铝电解槽(9)外罩的上端，丝杠组件与该异步电机(61)连接并可带动阳极导杆(92)上下移动进而调整阳极(91)极距；所述传感单元包含电流传感器(3)和电压传感器(4)，该电流传感器(3)和电压传感器(4)设置于铝电解槽(9)的供电线路上，用于分别采集铝电解槽(9)工作时的电流信号和电压信号；所述传感单元与所述控制单元的信号输入端连接，所述阳极升降执行机构(6)与所述控制单元的信号输出端连接，所述控制单元可根据传感单元传输的电流信号和电压信号启动阳极升降执行机构(6)来调整阳极(91)极距；控制单元根据传感单元传输的各信号驱动阳极升降执行机构(6)调整阳极极距的具体方法包含：
[0007]首先，控制单元根据传感单元中电流传感器(3)和电压传感器(4)采集的电流信号和电压信号计算实时槽电阻值，并将该实时槽电阻值换算为阳极移动量，其次，将阳极移动量结合阳极升降速率换算出异步电机(61)所需运行时间，最后，控制单元控制异步电机
(61)运行所需运行时长以进行阳极极距调节，依次循环上述步骤，直至槽电阻恒定在指定范围内；在本申请中，阳极升降速率为250mm/min，最大行程70mm。
[0008]作为本申请的优选方案，所述丝杠组件包含密封套管(64)、丝杆(62)和滑块(63)，所述密封套管(64)为一侧沿其长度方向开设孔口的管状结构，且该密封套管(64)的顶部设有延长边，该密封套管(64)套接在阳极导杆(92)上并在内设有与阳极导杆(92)连接的导轨(66)，该阳极导杆(92)与该导轨(66)连接并可相对其移动，所述密封套管(64)与铝电解槽(9)外罩的连接处安装有密封垫(65)；所述丝杆(62)的自由端通过所述密封套管(64)的延长边进行固定；所述滑块(63)的一端通过所述孔口延伸至密封套管(64)内部与所述阳极导杆(92)连接，另一端连接在所述丝杆(62)上并可相对丝杆(62)移动。
[0009]作为本申请的优选方案，所述传感单元包含位移传感器(5)，该位移传感器(5)设置在丝杠组件的一端，利用该位移传感器(5)可采集并显示阳极(91)相对于初始状态的实时高度。
[0010]作为本申请的优选方案，所述人机交互设备(1)与所述PLC控制器(2)之间通过以太网连接，该人机交互设备(1)包含自动和手动两种控制模式，每种控制模式包含对应操作界面，所述操作界面包含参数设置输入框和紧停按钮。
[0011]作为本申请的优选方案，在自动模式下，所述控制参数至少包含：槽电阻目标范围、电解温度、氧化铝浓度、分子比和电流效率、；在手动模式下，所述控制参数至少包含：电解温度、氧化铝浓度、分子比、电流效率及阳极调整量，所述阳极调整量由用户根据经验写入的阳极(91)上升、下降与停止的指令。
[0012]作为本申请的优选方案，包含报警单元(7)，所述报警单元(7)与所述控制单元电连接，用于紧急工况时的报警。
[0013]作为本申请的优选方案，包含供电单元(8)，该供电单元(8)包含整流器(81)、380V转220V变压器(82)和220V交流电转24V直流电开关电源(83)，其中，整流器(81)为铝电解槽(9)提供直流高压电源，380V交流电为阳极升降执行机构(6)供电，开关电源(83)将220V交流电转换成24V直流电为人机交互设备(1)、PLC控制器(2)、传感器单元和报警单元(7)供电。
[0014]与现有技术相比，本申请中的该钠离子交换设备的优势包含：
[0015](1)采用PLC控制器2作为主控单元，该主控单元与阳极升降执行机构6和传感单元构成了PID闭环控制系统，利用该闭环控制系统减少了阳极91控制中参数整定的工作量，使其具有更高的自适应性，实现阳极91升降的自动精准控制，有效避免阳极91效应的发生，提高铝电解的生产效率、安全系数与产品质量，解决了铝电解过程中阳极极距控制参数时变、时滞等问题；
[0016](2)PLC控制器2将异步电机61所要运行的时间作为驱动阳极升降执行机构6动作的控制指令，如此，不仅简化了系统的运行程序，且通过控制异步电机61的运行时长可提高控制精度；
[0017](3)阳极升降执行机构6采用丝杠驱动，其结构简单，方便维修，在同等精度下性价比较高；
[0018](3)具备报警、急停功能，实现紧急工况的急停与报警，保障生产安全。
附图说明
[0019]图1为本技术实施例提供的铝电解槽阳极极距控制系统的控制原理图。
[0020]图2为本技术实施例提供的铝电解槽阳极极距控制系统的控制流程图。
[0021]图3为本技术实施例提供的阳极升降执行机构的具体结构及其与铝电解槽的位置关系图。
[0022]附图标记
[0023]人机交互设备1，PLC控制器2，电流传感器3，电压传感器4，位移传感器5，阳极升降执行机构6，异步电机61，丝杆62，滑块63，密封套管64，密封垫65，导轨66，报警单元7，供电单元8，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝电解槽阳极极距控制系统，其特征在于：包含控制单元、阳极升降执行机构(6)和传感单元；所述控制单元包含人机交互设备(1)和PLC控制器(2)，通过人机交互设备(1)可向PLC中输入控制指令和控制参数；所述阳极升降执行机构(6)包含异步电机(61)和丝杠组件，所述异步电机(61)固定在铝电解槽(9)外罩的上端，丝杠组件与该异步电机(61)连接并可带动阳极导杆(92)上下移动进而调整阳极(91)极距；所述传感单元包含电流传感器(3)和电压传感器(4)，该电流传感器(3)和电压传感器(4)设置于铝电解槽(9)的供电线路上，用于分别采集铝电解槽(9)工作时的电流信号和电压信号；所述传感单元与所述控制单元的信号输入端连接，所述阳极升降执行机构(6)与所述控制单元的信号输出端连接，所述控制单元可根据传感单元传输的电流信号和电压信号启动阳极升降执行机构(6)来调整阳极(91)极距。2.如权利要求1所述的铝电解槽阳极极距控制系统，其特征在于，所述丝杠组件包含密封套管(64)、丝杆(62)和滑块(63)，所述密封套管(64)为一侧沿其长度方向开设孔口的管状结构，且该密封套管(64)的顶部设有延长边，该密封套管(64)套接在阳极导杆(92)上并在内设有与阳极导杆(92)连接的导轨(66)，该阳极导杆(92)与该导轨(66)连接并可相对其移动，所述密封套管(64)与铝电解槽(9)外罩的连接处安装有密封垫(65)；所述丝杆(62)的自由端通过所述密封套管(64)的延长边进行固定；所述滑块(63)的一端通过所述孔口延伸至密封套管(64)内部与所述阳极导杆(92)连接，另一端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾超林，金泽敏，丁达勇，谭震军，杨晓玲，张立新，胡雪，王瑞，
申请(专利权)人：新疆生产建设兵团第八师天山铝业有限公司，
类型：新型
国别省市：