[发明专利]一种冶金电解炉在线监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种冶金电解炉在线监测装置及方法，属于冶金电解过程的自动控制和检测技术领域。监测装置，包括信号采集电路、通讯电路、上位机，其特征在于，所述信号采集电路包括热电偶、温度采集模块、补偿模块、电源模块，所述上位机包括数据库模块、过热度计算模块，方法为温度采集模块控制热电偶的采集频率，采集电解炉的电解槽内温度，补偿模块进行滤波和隔离，通讯电路将测量信号编码后传输给数据库模块，数据库模块进行解码和校验后储存为数据，过热度计算模块计算过热度值。本发明的方法和装置，具有很强的抗干扰能力，能够在高温、强磁场下高速采集较弱信号，并能够对采集的信号进行高速传输、存储和复杂处理。

技术领域

本发明涉及属于冶金电解过程的自动控制和检测技术领域，具体涉及一种高精度的冶金电解炉强磁场弱信号实时在线检测及数据传输、存储及显示处理的装置及方法。

背景技术

在铝电解生产过程中，电解槽中的槽电压，槽电流均能够实时、在线测量，并将测量的数据存储在计算机上。但是由于铝电解槽的高温、强腐蚀、强磁场环境，铝电解过程中的关键参数难以进行实时测量与计算(电解质温度，出晶温度，过热度)。其中，过热度的准确判断对维持电解槽中的物料平衡和能量平衡起着至关重要的作用。过热度直接影响铝电解过程中的能量损耗，是节能降耗的关键。过热度越低，电流效率越高。对过热度实时、准确的计算是铝电解节能降耗的关键，也是尚未攻克的难点问题。

电解质过热度是电解质温度与出晶温度的差值。出晶温度是一个温度点，它的判别是根据电解质在测温元件表面发生相变时产生的温度阶跃来确定的。在测量时需要同时测量两路温度值，对测量结果进行计算。由于相变时温度在数分钟内升高200℃以上，温度阶跃信号出现在0.5秒内，所以，对铝电解槽内温度的采集速度和精度都有很高的要求。高速的数据采集在短时间内生成大量的数据，将这些数据实时显示、存储和处理，对过热度的准确判别，也是亟待解决的难点。

铝电解槽是一个高温、强腐蚀、强电、强磁场环境，在信号采集时，硬件和软件都面临一系列的难题。在这样的环境下，对硬件的耐热性、抗干扰性有着很高的要求。由于强电往往伴随着强磁场，对信号传输干扰很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冶金电解炉在线监测装置及方法，针对冶金电解炉内高温、强腐蚀、强磁场环境，解决多路、高精度、高速率采集信号中的干扰问题、快速传输存储问题，并对所采集的数据处理，获取关键参数的装置及方法。

具体的，冶金电解炉在线监测装置，包括信号采集电路、通讯电路、上位机，所述信号采集电路包括热电偶、温度采集模块、补偿模块、电源模块，所述上位机包括数据库模块、过热度计算模块，所述热电偶用于采集电解炉的电解槽内温度进行测量并获得电解槽内温度测量信号，温度采集模块用于控制热电偶的采集频率，补偿模块用于对电解槽内温度测量信号进行滤波和隔离，所述通讯电路用于将经过补偿模块处理的电解槽内温度测量信号编码后传输给数据库模块，数据库模块用于对接收到的电解槽内温度测量信号进行解码和校验后储存为数据，过热度计算模块用于从数据库模块中读取数据并根据嵌入算法计算过热度值。

进一步的，所述补偿模块包括隔离变压器、滤波器，所述隔离变压器用于去除电网杂波，所述滤波器用于消除高频共模和差分噪声。

进一步的，所述温度采集模块包括放大器、A/D转换器。

进一步的，所述电源模块输出15V和5V供电，其中15V输出用于为放大器供电。

进一步的，所述通讯电路包括RS485通讯总线。

进一步的，所述数据库模块为SQL Servers数据库。

另一方面，本发明还提供了一种冶金电解炉在线监测方法，所述方法具体为：