阳极水平测高装置在电解多功能天车中的应用.docx

阳极水平测高系统在电解多功能天车中的应用摘 要：本文论述了阳极水平测高系统的工作原理及构成，通过阳极水平测高装置与比较基共同配合， 可实现新旧阳极在换极过程中对阳极底掌平面的自动测量，大大提高了天车工的阳极换极效率及精确 度关键词：阳极 水平测高系统 多功能天车 水平比较基 传感器Anode water plane surveying high system in electrolysis multi-purpose overheadtravelling crane applicationLIU Jin-liang（China Aluminium Co.，Ltd Qinghai Datong，810108 ）[Abstract]: This article elaborated the anode water plane surveying high system principle of work and the constitution, coordinates together through the anode water plane surveying high installment and the comparison base, may realize the new old anode in to trade extremely in the process to the anode bottom palm plane automatic survey, enhanced the day lathe worker's anode to trade extremely the efficiency and the precision greatly.[Key words]: Anode， water plane surveying high system， multi-purpose overhead travelling crane， level comparison base， sensor1 概述 随着人们环保意识的不断增强，现代铝电解生产基本上都采用大型预焙槽，更换阳极 时新极在槽内安装的高度是否合理直接影响到电解槽的生产运行，过高或过低都会使阳极 电流分布不均匀，从而引起电解槽针振摆动，最终导致病槽。

目前，铝电解厂在换极时大 多数采用人工划线确认高度的方式，容易人为产生误差，对电解槽的平稳运行造成波动 引进国外的带有阳极水平自动测高系统（例如法国ECL）的多功能天车，操作复杂、不易 维护且价格昂贵研制生产一种既能满足换极精度要求，又能方便现场人员操作的自动换 极测高系统成为必然趋势我公司采用的铝电解多功能天车阳极水平自动测高系统，该系 统具有结构合理、稳定可靠、测试精度高、响应速度快、耐高温、耐腐蚀的特点，与水平 比较基的配合使用，能很好满足生产工艺要求，为此我公司将此装置安装在遥控型天车上2 系统工作原理及构成2.1 测高装置1） 测高装置系统构成： 阳极水平测高装置主要由机械齿轮齿条传动装置，位移传感器（光电轴角编码器），前 端信号调制及处理装置，后端信号解调及处理装置组成位移传感器是实现阳极测量位置 测量，前台控制器是实现阳极位移信号检测控制，后台控制器是实现操作人员操作控制、 参数预设测高装置构成如（图 1）所示：无线比较基齿轮齿条测量机构图 1 测高装置结构示意图2） 工作原理阳极框架 下降控制阳极的垂直直线运动经过齿轮齿条装置转换为圆周运动，带动光电传感器输出脉冲信 号，再由信号处理装置计数处理为实际距离值予以显示并控制。

要保证新旧阳极的同水平 度，就必须设法去掉新旧阳极的高度差在实际操作中，测量最大行程2100mm，显示分解 率1 mm,通过测量旧阳极水平面到参改面之间的高度H,保持此高度值不变，并在参改面 上用新阳极换下旧阳极，此时就去掉了新旧阳极的高度差，再将新阳极垂直移动H高度， 就保证了新阳极与旧阳极同水平度，新旧阳极同水平度误差在±5mm其工作原理先进合理，测试精度高，响应速度快，功耗低，现场安装方便，采用 PLC 控制器更加保证了系统工作的可靠性本系统还具有耐高温、防氟化氢气体腐蚀、防尘绝 缘、防强电磁场、防冲击振动、电源电压适应范围宽、清晰显示等显著特点2.2 阳极水平比较基构成及工作原理阳极水平测高装置在实现新旧阳极同水平度测量时，必须引入固定参考平台（目前国 际通用做法），从而导致测量过程中操作较为烦琐（必须减力消除间隙），由此引入了新的 测量误差，在实际应用中不能完全保证新旧阳极水平精度为克服固定参考平台对系统测 量造成的误差，在阳极水平测高装置中，通过比较基与阳极水平测高装置共同配合，可实 现新旧阳极在换极过程中对阳极底掌平面的自动测量，同时取消了固定参考平台，消除了 在换极过程中产生的随机误差，使电解生产效率得以提高，并减轻了操作人员的工作强度， 有效地改善了工人的操作环境，避免人工划线换极操作带来的危险性。

1） 构成阳极水平比较基由比较基平台小车、比较基控制器、激光检测传感装置、电源切换 控制装置、充电装置及阀控免维护铅酸蓄电池构成其结构如图（2）所示：半台小车7\A阳极水平比较基 平合小车推杆阳极水平比较厂基电源装置阳极水平比较基 /电池充电装置阳板水乎比较基匡;极水平L逋基 /%寂!I量套置图 2 阳极水平比较基结构图2） 工作原理阳极水平比较基最大阳极测量宽度5000mm,采用激光平面构成新旧阳极底掌水平测量 平面，从而避免阳极底掌与固定平台接触，形成平台测量累积误差在比较基系统确认换 极开始后，比较基实时测量阳极底掌水平平面，测量精度误差在土 1mm,并将测量信息实时 反馈到多功能天车阳极水平测高装置,通过装置对测量信号进行分析判断,形成阳极底掌 测量信息，在阳极水平测高装置后台显示信号，并通知天车操作人员此时换极状态，最终 由天车操作人员决定该换极信息是否准确，决定下一步操作过程通过天车阳极水平测高 装置与相应的阳极水平比较基配合工作，可以完全替代电解操作工画线操作阳极水平比较基供电电源采用内置电池，可实现交流、直流互为备用控制方式，当交 流供电有效时，系统自动选择交流供电方式，并根据电池容量状态进行电池充电控制。

当 系统判断交流供电中断时，自动转为电池直流供电方式，在采用电池直流供电时，系统自 动测量电池容量，当电池需要及时充电时，系统发出报警信息，提示操作人员需要对阳极 水平比较基进行充电，此时将比较基供电电源转换为交流供电即可，系统可以自动实现电 池充电控制，并在充电过程中不影响系统正常工作通过采用电池直流供电方式，可以真 正实现阳极水平比较基的可移动性，在换极过程中，可将比较基移动至最佳换极位置，保 证换极效率3 阳极水平测高装置工作过程3.1 初值设定天车到槽上夹住残极导杆后，以减力提升阳极，消除机械间隙把装置上状态开关从 时钟位拨到计数位，按清零键清零，此时显示数字为零，初始设置灯亮，比较基灯亮（指 示比较基工作正常），确认后表明残极定位正常，吊出残极（如图 3）3.2 残极定位残极定位：吊着残极到比较基中间上方（先从侧面对位靠近，不准阳极跨过比较基控 制箱上方），确认后下降阳极，一直到自动停止（先是高速停、然后低速停止），此时显示 数字闪烁，拨装置状态开关拨到锁存位，残极定位灯亮，吊起残极放归残极架或残极托盘 测量残极水平端面到参改面的高度并锁存（见图b）,该过程可以采用测量平台，也可以采 用阳极水平比较基配套测量，两种方法互相兼容，自动转换。

3.3 新极定位新极定位：吊着新阳极到比较基中间上方（与残极定位操作要求一样），确认后下降阳 极，一直到自动停止（先是高速停、然后低速停止），新极定位灯闪亮，显示数字闪亮，拨 装置状态开关到计数位，新极定位灯与显示数字变成常亮，吊出新极上槽；（进行新极比较， 将待换新极置于基准面上），见图 c3.4 新极放置吊着新极到槽上，此时显示数字会超过1000mm，新极放置灯闪亮，把新极装到槽上下 降阳极一直到自动停止（先是高速停、然后低速停止），新极放置灯由闪亮变成常亮，表明 新极安装到位（为确保没有电解质块挡碍，可以反复上下几次，每次要一直下降到自动停 止），按清零键，清除换极状态，该次换极过程完成，系统显示P,比较基指示灯灭，此时 按清零按键，系统自动开始下一次换极过程将装置状态开关拨到时钟位，系统自动显示 当前实时时钟，整个换极过程结束将待换新阳极放置在槽中同一水平处），见图 d初值设定 残极定位 新极定位 新极放置图 3 换极过程示意图4 应用中应注意的问题4.1 残极定位时，天车驾驶室内面板的比较基灯亮表明通讯正常，可以使用比较基，如果 不亮时表明不能用比较基来操作，只能用参考平台或兜尺来定位，方法与原来的一样；4.2 在比较基下降阳极时，要注意观察下降位置，发现无自动停止功能时要及时停止下降 阳极操作，避免设备失灵时压坏比较基；4.3 在使用过程中要严格注意对比较基的保护：严禁吊阳极跨过比较基控制箱上方，对位 时尽量使阳极在中间不明显偏向一侧，严禁吊阳极在比较基区域内旋转工具机构，严禁碰 撞比较基控制箱，吊出残极时要注意是否有容易滑落块，如有要先处理掉才能进入比较基， 严禁电解质块掉落到比较基上；4.4 比较基通讯不正常。

检查电池是否缺电，交流电源是否正常，控制系统运行是否正常 电池缺电采用交流电源，按试灯按钮判断控制系统运行是否正常; 激光传感器工作是否正 常，若不正常调整激光传感器位置，保证激光传感器在高速断开、低速断开位置工作正常5 结束语阳极测高系统在多功能天车中的应用，具有定位精度高，可任意设置新、旧极高度差， 提高阳极导电率完全避免在换极过程中了人为画线操作影响的换极水平精度，同时由于 阳极水平比较基为空中测量平台，天车操作工仅需将待换阳极通过测量比较基，系统可自 动测量阳极底掌水平信号，换极效率比传统人工划线法高 8-10 倍，并在整个换极过程中， 系统全自动测量新旧阳极底掌水平度，可满足角部极、中部极定位差异，实现新极就位趋 近自动减速控制，到位自动停止，避免槽内液面波动，以确保整个过程换极精度，从而保 证新旧阳极水平度符合电解工艺最优化的要求。