铝电解槽壳温度监测系统的开发与应用

丁立伟

（兖矿科澳铝业有限公司,山东 邹城 273500）

铝电解槽壳温度监测系统的开发与应用

丁立伟

（兖矿科澳铝业有限公司,山东 邹城 273500）

通过开发智能红外电解槽壳测温枪,及数据传输、数据分析软件,实现电解槽槽壳温度的监测和破损预警,实现了预防槽破损,延长槽寿命的目的.

电解槽是铝电解生产的主体设备,其在生产过程中的稳定性直接影响到电耗及电流效率.特别是,由于缺乏对电解槽运行状况的完整认知和对电解槽故障的及早发现和排除,往往导致电解槽早期破损,缩短槽的使用寿命.目前主要根据每日测量的电解液温度来判断槽的热平衡,根据原铝中铁含量来间接地初略判断槽的阴极破损状况,根据非规则的侧壁温度来判断槽的可能破损状况.因此,开发一种能够快速监测电解槽温度的测温装置,并提供相应的计算机程序来快速自动地发现电解槽的异常状况,分析电解槽的热平衡状态,能够有效地保证电解槽的长期正常运行,使槽长期地处于最佳运行状况,具有重大的经济价值.

1 槽壳温度监测系统设计原理

通过研制具有微处理器的智能红外测温枪,再开发数据传输和分析软件,来实现对槽温的图表分析和预警等功能,主要包括两部分内容.

1.1 便携式智能红外测温枪原理

红外测温枪以光学元件组成的光学系统,汇聚视场范围内的物体发射的红外辐射,成像在红外探测器上,红外探测器将能量转换成电信号,经电子电路的放大,嵌入式微处理器对各种数据进行采集、处理后,送显示器显示;并根据预先设定的电解槽号、位置和当前时间信息一起存储到指定存储单元,以便计算机能够通过标准 RS232接口进行数据采集、分析.便携式智能红外测温枪原理框图如图 1所示.

1.2 槽壳温度监测与分析原理

存储在数据库中的数据,通过专门开发的软件来进行分析,软件的核心是以图表方式对测量的温度数据进行分析,以判断电解槽的运行状况特别是预测和发现电解槽槽帮溶化或槽底阴极炭块破坏的发生,提高电解槽的寿命.具体原理结构如图 2所示.

2 槽壳温度监测系统的研制

2.1 智能红外测温枪的研制

在当前普遍使用的手持红外测温枪的基础上,结合使用单片机、键盘和 LCD,实现对温度的快速测量并与槽号、测量位置、测量时间等一起保存到测温枪的内存中.单片机、LCD和键盘嵌入在手持红外测温枪上.

具体指标如下:测量温度范围:0～700℃;测量精度:0.5% ±1℃;响应时间:≤500 m s;距离系数:30∶1;分辨率:1℃;瞄准方式:同轴激光瞄准;辐射率:0.1～1.0范围可调,调整步长为0.01;时间调整:手动调整或者通过计算机设定;现场任务添加:可以根据需要在现场添加测量槽号、测量位置;存储信息单元为:温度、槽号、位置编号、时间 （精确到分）;存储数据容量:3000组.并具有自诊断功能:提供多种故障提示,包括电池电压过低、存储器操作错误等故障提示.

2.2 槽壳温度的展示和分析系统

（1）数据输入模块:数据输入模块完成从智能测温枪中读取数据并保存到数据库.

（2）数据报警模块:根据输入到数据库中的槽壳数据,当某个记录的温度值或其变化趋势达到系统设定的临界值时,自动报警.

（3）数据展示模块:显示数据库中保存的槽壳温度测量数据,以表格和各种图表方式显示.

（4）数据分析模块:以数据透视表和透视图方式,并结合电解槽温度数据,分析槽壳温度的变化规律、电解槽的运行状况,为槽壳温度报警临界值提供依据.

3 槽壳温度的监测与分析

3.1 数据库设计

数据库管理系统为M SSQL Server2000.数据库主要包括四个数据表:电解槽表,记录电解槽的槽号、所属工区和车间的信息;测量位置表,记录电解槽上需要测量的位置信息,包括编号、位置类型、临界温度、测量顺序;测量表,记录某个时间在电解槽的具体位置上测量的温度数据;测量设定表,记录每次需要进行测量的槽号和位置设置,通过任务下达软件下载到测温枪上.

3.2 任务下达与数据上载程序

开发工具:M SV isual Studio 6编程语言:V isualBasic.应用程序主要使用 TreeV iew控件来显示和选择数据,通过基于 OLEDB的 ADO接口访问和操作数据库数据,通过M SComm串口通讯控件来实现与测温枪的连接和数据交换.

模块任务:向测温枪下达数据库中设定的测试任务、查询测温枪中测量的温度数据、读取测温枪中的测量数据并保存到数据库中、删除测温枪中的测试任务.

3.3 温度分析程序

开发工具:M acrom edia D reamweaver 8;W eb技术:ASP（A ctive Server Page）;编程语言:VBScrip t（服务器端、客户端 ）、JavaScrip t（客户端 ）和HTML;数据库的访问通过 ADO接口访问和操作数据库数据.在分析应用程序中,使用 ASP技术从数据库中获得分析数据,并以 XML数据流格式保存在当前页中并下载到客户端.

4 系统运行

4.1 初始化运用程序

使用测温枪进行测量的最佳方式是从系统制定测试任务,前提条件是对系统进行初始化,主要是输入槽信息、测量信息,设定测量任务.操作界面分别如下.

4.2 电解槽槽壳温度测量

任务下达后,操作人员手持测温枪,按照预先设定的顺序,对电解槽进行测量.槽号和测量点的选择直接通过液晶显示屏和键盘按钮实现,图 5给出测温枪上的操作界面.

4.3 测试数据上传和保存

测量结束后,将将与电脑连接,在此启动任务下达与数据上载程序,读取测温枪中的数据并保存到数据库的 tblM easure表中.读取并保存数据的界面亦如图 6所示.

图 5 测温枪上的操作界面

4.4 槽壳温度监测与分析

当测量数据保存到数据库中后,可以马上通过网络对数据进行分析.利用web分析软件,可实现主要分析界面:

4.5 高级分析

利用分析软件,还可以实现更高级别的分析:如图 7、图 8所示:

图 8 温度变化的趋势分析

5 效益分析

本系统运行后,每个车间测试时可节省 2个测试人员,可以节省工资支出:四个车间可节省20多万元.有效避免电解槽的早期破损,延长电解槽寿命.每年可节省大修费用上百万元.该系统研究应用,大幅度减少了测试技术人员的现场测试劳动强度和劳动环境,同时也提高了企业局域网的使用效率,具有一定的推广价值.

A

1671-6620（2010）S1-0112-03