Сибирский федеральный университет

Перевод названия: METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING LEVELS OF ELECTROLYTE AND METAL IN ELECTROLYSER FOR OBTAINING ALUMINUM

Тип публикации: патент

Год издания: 2018

Аннотация:

Изобретение относится к способу и устройству для определении уровней металла и электролита в электролизере для получения алюминия в процессе его эксплуатации. Способ включает погружение в расплав электрода с последующим определением высоты слоя металла и слоя электролита, при этом электрод подключают на вход измерительного блока и погружают в расплав с заданной скоростью (V), определяют момент скачкообразного изменения потенциала упомянутого электрода при касании наконечником электрода расплава электролита (X_r), а затем расплава алюминия (Z_Al), с учетом исходного положения высоты электрода относительно верхней плоскости угольного катодного блока H_xb вычисляют высоту расплава электролита h_эл=VX_r-H_xb и высоту расплава алюминия h_Al=VZ_Al-H_xb и полученные значения высоты расплава электролита и алюминия передают через модуль Wi-Fi на пульт системы управления технологическим процессом. Устройство имеет герметичный кожух из нержавеющей стали с кронштейном для жесткого крепления к борту катодного узла с торцов электролизной ванны с возможностью фиксации положения упомянутого кожуха в пределах 90° относительно торца катодного узла, электронный измерительный блок и механическое устройство, размещенные в кожухе, при этом электронный измерительный блок содержит микроконтроллер для выработки сигнала готовности к проведению измерения, модуль Wi-Fi для передачи сигнала готовности к проведению измерения и сигнала разрешения измерения, буферный усилитель для формирования импульсного сигнала скачкообразного изменения потенциала электрода при касании наконечником электрода расплава электролита (X_r), а затем расплава алюминия (Z_Al), драйвер шагового двигателя, устройство управления и преобразователь постоянного напряжения электролизера Uэ в напряжение (U_пит) для их питания, механическое устройство включает редуктор с шестерней, управляемой шаговым двигателем, который перемещает электрод по высоте, электрод выполнен из нержавеющей стали с наконечником и размещен в упомянутом кожухе с возможностью регулирования положения вдоль оси, причем верхний конец упомянутого электрода соединен с входом измерительного блока проводником, намотанным на барабан рулетки, а нижний его конец - с наконечником, погружаемым в расплав, боковая поверхность электрода выполнена в виде развернутой шестерни, зубцы которой состыкованы с шестерней редуктора, размещенной посредине электрода, а часть электрода, опускаемая в расплав, выполнена с покрытием из термостойкого изоляционного материала, оставляя свободным от покрытия наконечник электрода. Обеспечивается повышение точности измерения, стабилизация технологического процесса и повышение производительности электролизера. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.<img src="/get_item_image.asp?id=39287073&img=00000001.jpg" class="img_big">

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to a method and an apparatus for determining levels of a metal and an electrolyte in an electrolysis cell for producing aluminum during its operation. Method includes immersion in the electrode melt, followed by determining the height of the metal layer and the electrolyte layer, while the electrode is connected to the input of the measuring unit and immersed in the melt at a predetermined speed (V), determine the instant of abrupt change in the potential of said electrode when the electrode tip touches the electrolyte melt (X_r), and then the aluminum melt (Z_Al), taking into account the initial position of the height of the electrode relative to the upper plane of the carbon cathode block H_xb calculate the height of the electrolyte melt h_el = VX_r-H_xb and the height of the aluminum melt h_Al = VZ_Al-H_xb and the obtained values of the melt height of the electrolyte and aluminum are transferred via the Wi-Fi module to the control panel of the process control system. Device has a hermetically sealed stainless steel casing with a bracket for rigid attachment to the cathode assembly from the ends of the electrolysis tank with the possibility of fixing the position of said casing within 90° relative to the end of the cathode assembly, an electronic measuring unit and a mechanical device housed in a casing, while the electronic measuring unit contains a microcontroller for generating a readiness signal for the measurement, a Wi-Fi module for transmitting the ready signal for the measurement and the measurement enable signal, buffer amplifier for the formation of a pulsed signal of an abrupt change in the potential of the electrode when the tip of the electrode touches the electrolyte melt (X_r), and then the aluminum melt (Z_Al), a stepper motor driver, a control device and a constant voltage converter of the cell Ue into a voltage (U_pow) for their feeding, the mechanical device includes a reducer with a gear, controlled by a stepper motor that moves the electrode in height, the electrode is made of stainless steel with a tip and is located in said housing with the possibility of adjusting the position along the axis, the upper end of said electrode being connected to the input of the measuring unit by a conductor wound on the roulette wheel and the lower end thereof with a tip immersed in the melt, the side surface of the electrode is made in the form of a developed gear, the teeth of which are docked with the gear of the reducer, placed in the middle of the electrode, and a part of the electrode, which is lowered into the melt, is made with a coating of heat-resistant insulating material, leaving the tip of the electrode free of coating.

EFFECT: improved measurement accuracy, process stabilization and increased cell productivity are provided.

4 cl, 3 dwg

• Громыко Александр Иванович
• Тен Виктор Павлович
• Ситников Алексей Александрович

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)