Выносной автономный измерительный блок съёма информации о технологических параметрах алюминиевого электролизера

Выносной автономный измерительный блок съёма информации о технологических параметрах алюминиевого электролизера

Область применения (назначение): 

Предлагаемое техническое решение относится к области автоматизации процесса производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, более конкретно к автоматическому контролю переменной и постоянной составляющих падения напряжения на электролизере. Перечисленные параметры используются в АСУ ТП электролиза алюминия или обслуживающим персоналом электролизного цеха для оценки технологического состояния электролизных ванн и выработки регулирующих воздействий

Правовая защита: 

Патент РФ №2301288.

Организация-разработчик: 

Политехнический институт СФУ, кафедра «Приборостроение и телекоммуникации»

Описание и основные технико-экономические показатели: 

Разработан и защищен патентами способ и устройство съема информации об электрических и технологических параметрах алюминиевых электролизеров, включающий разделение постоянной (Uэ) и переменной (U*э) составляющих падения напряжений на электролизере, с помощью фильтров, размещенных в автономном выносном блоке, питание радиоэлектронных узлов которого осуществляют от встроенного в выносной блок преобразователя постоянной составляющей рабочего напряжения электролизера, причем переменную составляющую усиливают, в выбранном диапазоне частот, нормируют относительно рабочего напряжения электролизера, нормированную переменную составляющую и постоянную составляющую рабочего напряжения электролизера преобразуют в цифровой код и передают на вход АСУ ТП через элементы гальванической развязки и линии связи (радио, проводные, или оптоволоконные). Выбор диапазона контролируемых частот осуществляют с учетом приоритета контролируемых технологических параметров и конструктивных особенностей электролизера. Устройство выполнено пыле непроницаемом корпусе, рассчитано на работу в температурном диапазоне от -40 до +85ºС и диапазоне входных напряжений (разъем «ВХОД») от 2 до 80 В. Разъем «ВЫХОД 1» служит для контроля напряжения электролизера в двух диапазонах входных напряжений: первый от 2 до 10 В., в котором напряжение с разъема «ВХОД» сразу поступает на разъем «ВЫХОД 1», и второй от 10 до 80 В, в котором на разъеме «ВЫХОД 1» можно наблюдать входное напряжение, деленное на 10. Разъем «ВЫХОД 2» служит для контроля переменной составляющей напряжения электролизера в частотном диапазоне от 0 до 20 Гц.

Разделение переменной и постоянной составляющей падения напряжения на электролизере непосредственно в выносном блоке установленном на электролизере позволяет существенно снизить электромагнитные помехи от соседних ванн. К выносному блоку не требуется подводить сетевое напряжение 220В, поскольку питание осуществляется непосредственно от постоянного напряжения электролизной ванны на которой монтируют данный блок т.е. решена проблема гальванической развязки выносного измерительного блока от сети переменного тока 220 В. Исключение проводов подводящих переменный ток частотой 50Гц способствует снижению сетевых помех. Усиление амплитуды переменной составляющей в выбранном диапазоне частот до 1-5 В, позволяет на два порядка повысить точность измерения амплитудно-частотных характеристик флуктуаций рабочего напряжения электролизера, а нормирование относительно постоянной составляющей рабочего напряжения — исключить погрешность от тренда постоянной оставляющей и случайные перепады рабочего напряжения.

Оснащение данным устройством АСУ ТП электролиза алюминия позволит вести оптимальное управление процессом и сократить выделение газов содержащих фтор HF, хлор CL из электролита и газов, содержащих канцерогенные смолистые соединения (включая SO2), выделяющихся при коксовании пека, улучшить экологическую обстановку в электролизных корпусах и вокруг алюминиевых заводов.

Внедрение АСК технологических параметров производства алюминия позволит повысить точность измерения статистических характеристик флуктуаций межполюсного напряжения, что открывает широкие возможности для контроля и диагностики ряда важных технологических параметров: состав анодной массы (содержание различных компонентов); перекос зеркала метала;амплитуда волн на поверхности металла; содержание в электролите угольной пены; количество осадка и «коржей» на подине; стабильность электромагнитного поля; срок службы электролизера; состояние поверхности подошвы анода.
Внедрение автономного блока сьема информации на порядок повышает точность измерения информационных параметров о технологическом процессе, повышает эффективность управления электролизом, улучшит условия труда, сокращает количество вредных выбросов в атмосферу, снижает расход электроэнергии.

Сопоставление с аналогами: 

Выносной блок испытан на промышленных электролизера Красноярского алюминиевого завода и показал хорошие метрологические характеристики и устойчивость работы при широком диапазоне (2-80 В) изменений напряжения на электролизных ваннах. По сравнению с аналогами прибор на порядок повышает точность измерения переменной составляющей падения напряжения на электролизной ванне. Снижена погрешность измерения «рабочего» напряжения. Решена задача электропитания и гальванической развязки.

Потребители: 

«РУСАЛ», заводы по производству первичного алюминия

География предполагаемого рынка: 

Заводы по производству первичного алюминия.

Предлагаемые условия поставки и обслуживания: 

Возможна поставка опытной партии устройств. Организация предприятия для производства и сервисного обслуживания приборов контроля параметров электролизных ванн.

Авторы: 

Громыко Александр Иванович, д-р тех. наук, профессор.
grom@ire.krgtu.ru
тел. 431666