專利名稱：鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流在線調(diào)整的方法，特別涉及一種鋁電解槽陰極電流調(diào) 整的方法，并涉及一種實(shí)施該方法所采用的裝置。
技術(shù)背景如圖1、圖2所示，目前電解鋁工業(yè)生產(chǎn)用電解槽的電流通路是從陽極進(jìn)入， 先從陽極底部導(dǎo)入電解質(zhì)層，再從電解質(zhì)層導(dǎo)入鋁液層，最后從陰極導(dǎo)出，陰 極由陰極炭塊，安裝在陰極炭塊內(nèi)的導(dǎo)電棒，陰極電流導(dǎo)出母線及陰極導(dǎo)電棒 與陰極電流導(dǎo)出母線的連接軟母線組成。因?yàn)殇X電解槽工作在強(qiáng)直流電流工況下，陰極、陽極均有數(shù)十組組成，且 陽極與陰極存在一定的對應(yīng)關(guān)系。為了平衡各組之間的電流及平衡各部位的磁 場，要求各部位的電流分布盡量均勻，且產(chǎn)生的水平電流盡量小，從而使電解 生產(chǎn)更穩(wěn)定。陰極電流分布是通過增加或減小連接陰極導(dǎo)電棒與陰極電流導(dǎo)出 母線之間的軟母線的截面，即其電阻值的大小來實(shí)現(xiàn)的，處在不同部位的陰極 導(dǎo)電棒由于其距離陰極電流導(dǎo)出母線的位置不同，其電流調(diào)整量也不同，但這 些均是在特定參數(shù)下在設(shè)計及施工時已定型的，不能根據(jù)生產(chǎn)過程中存在的實(shí) 際狀況再次調(diào)整。如，在更換某組陽極時，由于陽極導(dǎo)電的滯后性，滯后時間 一般為24小時左右，在此期間，其對應(yīng)的陰極導(dǎo)出的電流應(yīng)相應(yīng)減小，但由于 無法進(jìn)行在線調(diào)整，會使此區(qū)域內(nèi)的水平電流增大，從而造成電解生產(chǎn)效率降 低，還會造成電壓波動，為了避免電壓波動，生產(chǎn)上采用抬高電壓0.2V左右， 保持2小時左右，對于一個中型電解鋁廠來說， 一天因此浪費(fèi)的電能就高達(dá)近4 萬度電。另外，在電解槽底部出現(xiàn)異?；騻€別陽極出現(xiàn)異常時也需要及時地對 相應(yīng)的陰極電流進(jìn)行及時的調(diào)整，才能保證生產(chǎn)的高效運(yùn)行，而這些當(dāng)前技術(shù) 還無法實(shí)現(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種設(shè)計新穎、可適時調(diào)整 陰極電流的方法，從而最大限度地減小水平電流，從而達(dá)到大幅度提高生產(chǎn)效 率和節(jié)省電能的目的。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的-本發(fā)明包括以下幾個步驟①分別采集鋁電解槽中陽極電流信號和陰極電流信號，并把所采集的兩種 信號輸入到陰極電流在線調(diào)整控制器中；② 在陰極電流在線調(diào)整控制器中，對兩種信號進(jìn)行邏輯分析與計算，得出 陰極電流和陽極電流的偏差值，并找出需要調(diào)整的部位及調(diào)整量大小，輸出控制命令；③ 位于鋁電解槽上的陰極電流調(diào)整器接收到該控制命令后，調(diào)整陰極電流 通路，以改變陰極電流大小。一種鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，它包括陽極電流檢測器和至少一個 陰極電流在線調(diào)整器，上述的陽極電流檢測器和陰極電流在線調(diào)整器均與控制 器相連接；且上述的陰極電流在線調(diào)整器包括陰極電流檢測器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。上述的控制器包括信號采集及處理單元、邏輯單元和控制單元，上述的信 號采集及處理單元與邏輯單元連接，邏輯單元與控制單元相連接。上述的控制器位于鋁電解槽控制系統(tǒng)中。上述的陰極電流在線調(diào)整器為一個，其內(nèi)部為多單元結(jié)構(gòu)，每個單元均包 括陰極電流檢測器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且每個單元與鋁電解槽內(nèi)的陰極導(dǎo)電棒相對應(yīng)。上述的陰極電流在線調(diào)整器至少為兩個，每個陰極電流在線調(diào)整器均包括 陰極電流檢測器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且每個陰極電流在線調(diào)整器與鋁電解槽內(nèi)的陰極 導(dǎo)電棒相對應(yīng)。在陰極電流在線調(diào)整器中，上述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子調(diào)節(jié)裝置。在陰極電流在線調(diào)整器中，上述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括至少一個固定電阻和至少 一個開關(guān)，每一路中固定電阻和開關(guān)串聯(lián)連接，然后多路并聯(lián)連接。在陰極電流在線調(diào)整器中，上述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為滑動變阻器，滑動變阻器與 滑動變阻控制器相連接。上述的滑動變阻控制器采用電磁控制方式改變滑動變阻器的阻值大小。本發(fā)明的積極有益效果-1、 本發(fā)明能夠根據(jù)電解槽工作的需要，及時調(diào)整陰極電流分布，從而使電 解槽的水平電流最小，工作最穩(wěn)定，生產(chǎn)效率最高。2、 本發(fā)明由于解決了由陰極電流分布不均勻而又無法及時調(diào)整的難題，從而克服了以往必須通過提升電壓來平衡電壓波動的問題，可大幅度節(jié)省電能， 對一個中型電解鋁廠而言，每年可節(jié)約電能1000多萬度電。3、 本發(fā)明由于可自動調(diào)整陰極電流的分布，從而避免了以往通過其它方式 調(diào)整造成的大量人力和物力消耗。4、 本發(fā)明的方法，在現(xiàn)有的電子技術(shù)及機(jī)械技術(shù)的支持下，容易實(shí)現(xiàn)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的鋁電解槽陰極俯視圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的鋁電解槽橫向剖視圖；圖3為本發(fā)明技術(shù)的鋁電解槽陰極俯視圖；圖4為本發(fā)明技術(shù)的鋁電解槽橫向視圖；圖5為本發(fā)明中陰極電流在線調(diào)整器的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明中陰極電流在線調(diào)整器的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明中陰極電流在線調(diào)整器的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整方法，它包括以下幾個步驟① 分別采集鋁電解槽中陽極電流信號和陰極電流信號，并把所采集的兩種 信號輸入到陰極電流在線調(diào)整控制器中；② 在陰極電流在線調(diào)整控制器中，對兩種信號進(jìn)行邏輯分析與計算，得出 陰極電流和陽極電流的偏差值，并找出需要調(diào)整的部位及調(diào)整量大小，輸出控 制命令；③ 位于鋁電解槽上的陰極電流調(diào)整器接收到該控制命令后，調(diào)整陰極電流 通路，以改變陰極電流大小。一種鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，它包括陽極電流檢測器24和一個陰 極電流在線調(diào)整器8，陰極電流在線調(diào)整器8內(nèi)部為多單元結(jié)構(gòu)，每個單元均包 括陰極電流檢測器28和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子調(diào)節(jié)裝置27，且每個單元與 鋁電解槽內(nèi)的陰極導(dǎo)電棒4相對應(yīng)。上述的陽極電流檢測器24和陰極電流在線 調(diào)整器8均與控制器11相連接，控制器11包括信號采集及處理單元16、邏輯 單元15和控制單元14,上述的信號采集及處理單元16與邏輯單元15連接，邏 輯單元15與控制單元14相連接。如圖3、圖4、圖5所示，具體地說，鋁電解槽包括熔池部分和電極部分， 其中，熔池部分包括槽殼1及設(shè)置在槽殼1內(nèi)的陰極邊部砌塊2，以存放電解質(zhì) 層19和鋁液層20，上述的電解質(zhì)層19位于鋁液層20的上方。電極部分包括陽 極和陰極，陽極包括陽極炭塊18和陽極導(dǎo)電桿17，陰極包括陰極炭塊3和至少 一個陰極導(dǎo)電棒4。在電解槽每根陽極導(dǎo)電桿17上安裝陽極電流檢測器24，由陽極電流檢測器 24采集到的陽極電流信號通過陽極電流檢測器引出線25、控制器引線13接入 控制器11中，與其中的信號采集及處理單元16的接口連接。上述的控制器11 需通過動力電引線12連接到動力源上。另外，在電解槽陰極導(dǎo)電棒4與陰極電 流導(dǎo)出母線7之間安裝陰極電流在線調(diào)整器8。陰極電流在線調(diào)整器8 —端通過軟母線5和過渡段6與陰極導(dǎo)電棒4連接，其另一端通過導(dǎo)出母線26與陰極電 流導(dǎo)出母線7相連。陰極電流導(dǎo)出母線7通過絕緣支燉21放置在地22上。陰 極電流在線調(diào)整器8中安裝的陰極電流檢測器28通過陰極電流在線調(diào)整器引出 線23、陰極電流在線調(diào)整器引出總線10與控制器11連接，接入控制器11中的 信號采集及處理單元16的相應(yīng)接口。陰極電流在線調(diào)整器8的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電 子調(diào)節(jié)裝置27，它是其一個電阻調(diào)整器，并且受控制器ll的控制。當(dāng)某路陰極 的電流偏大且超出設(shè)定值時，控制器ll輸出相應(yīng)的調(diào)整信號，使電子調(diào)節(jié)裝置 27的電阻增大，從而使其中的電流減小。陰極電流偏小時，則反之?？刂破鱨l 內(nèi)部，由接收電流信號的信號采集及處理單元16、用于分析并輸出控制信號的 邏輯單元15、及控制單元14組成。采用到的信號在信號采集及處理單元16內(nèi) 進(jìn)行篩選，有偏差的數(shù)據(jù)傳入邏輯單元15，進(jìn)行解析判斷，得出每路陰極電流 的偏差值，并與其對應(yīng)的陽極電流值對比，找出需要調(diào)整的部位，確定調(diào)整量 的大小，并給控制單元14下達(dá)對此路陰極電流進(jìn)行調(diào)整的命令，控制單元14 輸出調(diào)整控制信號，傳入陰極電流在線調(diào)整器8，由陰極電流在線調(diào)整器8內(nèi)的 控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)整其電流通路和電阻，達(dá)到控制電流大小的目的。上述的信號 采集及處理單元16、邏輯單元15和控制單元14均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟 知的技術(shù)。 實(shí)施例2一種鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整方法，它包括以下幾個步驟① 分別采集鋁電解槽中陽極電流信號和陰極電流信號，并把所采集的兩種 信號輸入到陰極電流在線調(diào)整控制器中；② 在陰極電流在線調(diào)整控制器中，對兩種信號進(jìn)行邏輯分析與計算，得出 陰極電流和陽極電流的偏差值，并找出需要調(diào)整的部位及調(diào)整量大小，輸出控 制命令；③ 位于鋁電解槽上的陰極電流調(diào)整器接收到該控制命令后，調(diào)整陰極電流 通路，以改變陰極電流大小。如圖3、圖4、圖6所示， 一種鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，它包括陽 極電流檢測器24和至少兩個陰極電流在線調(diào)整器8。每個陰極電流在線調(diào)整器 8均包括陰極電流檢測器28和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且每個陰極電流在線調(diào)整器8與鋁電 解槽內(nèi)的陰極導(dǎo)電棒4相對應(yīng)。上述的陽極電流檢測器24和陰極電流在線調(diào)整 器8均與控制器11相連接。控制器11包括信號采集及處理單元16、邏輯單元 15和控制單元14，上述的信號采集及處理單元16與邏輯單元15連接，邏輯單 元15與控制單元14相連接。并且，控制器ll位于鋁電解槽 制系統(tǒng)中，這樣更便于信號的采集和操作。如圖6所示，陰極電流在線調(diào)整器8中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括至少一個固定電阻 29和至少一個開關(guān)31，每一路中固定電阻29和開關(guān)31串聯(lián)連接，然后多路并 聯(lián)連接。每一路的固定電阻29和開關(guān)31串聯(lián)在軟母線5和導(dǎo)出母線26之間， 且開關(guān)31的開或合分別由控制器11控制，通過開或合的組數(shù)的調(diào)整，可調(diào)整 整個電路的總電阻值，從而調(diào)整陰極的電流大小。其他技術(shù)特征與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3一種鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整方法，它包括以下幾個步驟① 分別采集鋁電解槽中陽極電流信號和陰極電流信號，并把所采集的兩種 信號輸入到陰極電流在線調(diào)整控制器中；② 在陰極電流在線調(diào)整控制器中，對兩種信號進(jìn)行邏輯分析與計算，得出 陰極電流和陽極電流的偏差值，并找出需要調(diào)整的部位及調(diào)整量大小，輸出控 制命令；③ 位于鋁電解槽上的陰極電流調(diào)整器接收到該控制命令后，調(diào)整陰極電流 通路，以改變陰極電流大小。如圖3、圖4所示， 一種鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，它包括陽極電流 檢測器24和一個陰極電流在線調(diào)整器8，陰極電流在線調(diào)整器8內(nèi)部為多單元 結(jié)構(gòu)，^每個單元均包括陰極電流檢測器28和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且每個單元與鋁電解槽 內(nèi)的陰極導(dǎo)電棒4相對應(yīng)。上述的陽極電流檢測器24和陰極電流在線調(diào)整器8 均與控制器11相連接，控制器11包括信號采集及處理單元16、邏輯單元15和 控制單元14，上述的信號采集及處理單元16與邏輯單元15連接，邏輯單元15 與控制單元14相連接。如圖7所示，在陰極電流在線調(diào)整器8中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為滑動變阻器33，滑 動變阻器33的滑塊由滑動變阻控制器32通過電磁方式進(jìn)行控制，也可以采用 機(jī)械方式進(jìn)行控制。通過滑塊的滑動，來改變整個電路的電阻，從而調(diào)整陰極 的電流大小。
權(quán)利要求
1、一種鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整方法，其特征在于它包括以下幾個步驟①分別采集鋁電解槽中陽極電流信號和陰極電流信號，并把所采集的兩種信號輸入到陰極電流在線調(diào)整控制器中；②在陰極電流在線調(diào)整控制器中，對兩種信號進(jìn)行邏輯分析與計算，得出陰極電流和陽極電流的偏差值，并找出需要調(diào)整的部位及調(diào)整量大小，輸出控制命令；③位于鋁電解槽上的陰極電流調(diào)整器接收到該控制命令后，調(diào)整陰極電流通路，以改變陰極電流大小。
2、 一種為實(shí)施權(quán)利要求l所采用的鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，其特 征在于它包括陽極電流檢測器(24)和至少一個陰極電流在線調(diào)整器(8)， 所述的陽極電流檢測器(24)和陰極電流在線調(diào)整器(8)均與控制器(11)相 連接；且所述的陰極電流在線調(diào)整器(8)包括陰極電流檢測器(28)和執(zhí)行機(jī) 構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，其特征在于 所述的控制器(11)包括信號采集及處理單元(16)、邏輯單元(15)和控制單 元(14)，所述的信號采集及處理單元(16)與邏輯單元(15)連接，邏輯單元(15)與控制單元(14)相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，其特征在 于所述的控制器(11)位于鋁電解槽控制系統(tǒng)中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，其特征在于 所述的陰極電流在線調(diào)整器(8)為一個，其內(nèi)部為多單元結(jié)構(gòu)，每個單元均包 括陰極電流檢測器(28)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且每個單元與鋁電解槽內(nèi)的陰極導(dǎo)電棒(4)相對應(yīng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，其特征在于 所述的陰極電流在線調(diào)整器(8)至少為兩個，每個陰極電流在線調(diào)整器(8) 均包括陰極電流檢測器(28)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，且每個陰極電流在線調(diào)整器(8)與 鋁電解槽內(nèi)的陰極導(dǎo)電棒(4)相對應(yīng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2或5或6所述的鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，其特 征在于在陰極電流在線調(diào)整器(8)中，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子調(diào)節(jié)裝置(27)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，其特征在于 在陰極電流在線調(diào)整器(8)中，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括至少一個固定電阻(29) 和至少一個開關(guān)(31)，每一路中固定電阻(29)和開關(guān)(31)串聯(lián)連接，然后多路并聯(lián)連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，其特征在于在陰極電流在線調(diào)整器(8)中，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為滑動變阻器(33)，滑動變 阻器(33)與滑動變阻控制器(32)相連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整裝置，其特征在于: 所述的滑動變阻控制器(32)采用電磁控制方式改變滑動變阻器(33)的阻值 大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁電解槽陰極電流在線調(diào)整方法，它包括①分別采集鋁電解槽中陽極電流信號和陰極電流信號，并把所采集的兩種信號輸入到陰極電流在線調(diào)整控制器中；②在陰極電流在線調(diào)整控制器中，對兩種信號進(jìn)行邏輯分析與計算，得出陰極電流和陽極電流的偏差值，并找出需要調(diào)整的部位及調(diào)整量大小，輸出控制命令；③位于鋁電解槽上的陰極電流調(diào)整器接收到該控制命令后，調(diào)整陰極電流通路，以改變陰極電流大小。本發(fā)明的有益效果能夠根據(jù)電解槽工作的需要，及時調(diào)整陰極電流分布，從而使電解槽的水平電流最小，克服了以往必須通過提升電壓來平衡電壓波動的問題，可大幅度節(jié)省電能，也避免了以往通過其它方式調(diào)整造成的大量人力和物力消耗。
文檔編號C25C3/00GK101619467SQ20081014049
公開日2010年1月6日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者梁學(xué)民 申請人:河南中孚實(shí)業(yè)股份有限公司