電解槽極板溫度監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及紅外測溫領(lǐng)域，特別涉及一種電解槽極板溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]將粗銅預(yù)先制成厚板作為陽極，純銅或不銹鋼制成薄片作陰極，以硫酸和硫酸銅的混和液作為電解液。通電后，銅從陽極溶解成銅離子向陰極移動，到達陰極后獲得電子而在陰極析出純銅。粗銅中雜質(zhì)如比銅活潑的鐵和鋅等會隨銅一起溶解為離子。由于這些離子與銅離子相比不易析出，所以電解時只要適當調(diào)節(jié)電位差即可避免這些離子在陽極上析出，比銅不活潑的雜質(zhì)如金和銀等沉積在電解槽的底部，這樣生產(chǎn)出來的銅板，質(zhì)量極高，稱為“電解銅”。
[0003]在銅電解精煉中，電流效率和品級率是考核電解生產(chǎn)效率和能力的重要指標，而極間短路對上述兩個指標都會產(chǎn)生不利影響。極間發(fā)生短路時，一方面，部分電能由于發(fā)熱而消耗，電流效率自然也會降低；另一方面，在發(fā)生極間短路的陰極上，板面極間短路部分通常有大面積粗狀結(jié)晶和結(jié)粒，使得這一塊陰極無法計入高純陰極銅，故影響了品級率，因此及時發(fā)現(xiàn)極間短路問題是非常重要的。
[0004]極間短路產(chǎn)生的原因有很多種，如極板排列不平行、極片發(fā)生自然彎曲或翹角、陽極泥附著到陰極表面、添加劑配比失調(diào)等。不管是何種原因?qū)е拢灰l(fā)生極間短路，在該極板上就會出現(xiàn)電流分布過大，從而造成局部磁場過強、溫度升高現(xiàn)象。目前現(xiàn)有的檢測方式是通過人工使用短路檢測搖表，對每一個極板依次進行檢測。該檢測方式有如下不足:其一，耗時費力、效率低，規(guī)模越大缺點越明顯；其二，檢測滯后，采用人工進行依次檢測時，完成一個檢測循環(huán)需要一定時間，不能保證檢測的及時性；其三、人工檢測的準確性、可靠性不能保證。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種電解槽極板溫度監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r檢測極板的溫度，及時發(fā)現(xiàn)極間短路現(xiàn)象并做處理，保證電解銅的電流效率和品級率。
[0006]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種電解槽極板溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括紅外測溫儀、驅(qū)動機構(gòu)以及處理模塊，所述的紅外測溫儀布置在電解槽的上方，驅(qū)動機構(gòu)包括電機、云臺，所述的電機、云臺分別驅(qū)動紅外測溫儀的掃描鏡、紅外測溫儀轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)對電解槽各極板進行掃描，紅外測溫儀將采集到的紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至處理模塊，驅(qū)動機構(gòu)輸出電機和云臺的轉(zhuǎn)角信號至處理模塊，所述的處理模塊將電信號處理成溫度信息并根據(jù)轉(zhuǎn)角信號標定溫度異常信號處的極板。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型存在以下技術(shù)效果:通過紅外熱成像技術(shù)對電解過程中的短路現(xiàn)象進行檢測，紅外測溫儀檢測電解槽各個極點的溫度，然后將溫度信息傳輸給處理模塊，處理模塊進行分析處理后將溫度異常的極板位置反映出來并報警提示，工作人員只要參照其提示的位置進行檢查即可。整個過程都是自動的，有效避免人工檢測帶來的不足，極大提尚檢測效率。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是紅外測溫儀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3是電解槽、極板、紅外測溫儀以及掃描鏡的位置關(guān)系示意圖；
[0011]圖4是紅外測溫儀測量示意圖；
[0012]圖5是掃描鏡測量示意圖；
[0013]圖6是紅外測溫儀原理框圖；
[0014]圖7是處理模塊原理框圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合圖1至圖7，對本實用新型做進一步詳細敘述。
[0016]參閱圖1、圖2，一種電解槽極板溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括紅外測溫儀10、驅(qū)動機構(gòu)20以及處理模塊30，所述的紅外測溫儀10布置在電解槽40的上方，驅(qū)動機構(gòu)20包括電機21、云臺22，所述的電機21、云臺22分別驅(qū)動紅外測溫儀10的掃描鏡12、紅外測溫儀10轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)對電解槽40各極板進行掃描，紅外測溫儀10將采集到的紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至處理模塊30，驅(qū)動機構(gòu)20輸出電機21和云臺22的轉(zhuǎn)角信號至處理模塊30，所述的處理模塊30將電信號處理成溫度信息并根據(jù)轉(zhuǎn)角信號標定溫度異常信號處的極板。
[0017]當電解槽40足夠大時，其上分布的極板很多，人工測量存在明顯缺點。本實用新型中使用紅外測溫儀10進行檢測，為了保證紅外測溫儀10能在短時間內(nèi)完成對電解槽40上各極板的掃描，采用驅(qū)動機構(gòu)20驅(qū)動紅外測溫儀10轉(zhuǎn)動。其中，電機21驅(qū)動紅外測溫儀10的掃描鏡12沿電解槽40的一個方向進行掃描，云臺22驅(qū)動紅外測溫儀10整體沿電解槽40的另一個方向進行掃描。通過電機21、云臺22的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)紅外測溫儀10對電解槽40各極板進行掃描，速度非?？?。這里需要說明的是，常用的機械滑移式掃描無法實現(xiàn)這里的快速掃描，本實用新型則巧妙的利用了電機21驅(qū)動掃描鏡12轉(zhuǎn)動、云臺22驅(qū)動紅外測溫儀10轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)對電解槽40各極板的高速掃描。
[0018]參閱圖3、圖4、圖5，進一步地，將所述的電機21設(shè)置在紅外測溫儀10殼體內(nèi)部，電機21驅(qū)動掃描鏡12轉(zhuǎn)動，掃描鏡12的轉(zhuǎn)軸121位于水平面內(nèi)且平行于電解槽40中極板的板面；云臺22驅(qū)動紅外測溫儀10轉(zhuǎn)動且紅外測溫儀10的轉(zhuǎn)軸101垂直于電解槽40中極板的板面。為了進一步說明紅外測溫儀10、掃描鏡12相對于電解槽40的轉(zhuǎn)動關(guān)系，如圖3所示，圖中X、Y、Z軸彼此垂直，電解槽40包括多個小的電解槽，每個電解槽中布置多個陰極板和陽極板，陽極板和陰極板間隔布置，圖中僅示出一個小電解槽中部分極板，極板的面垂直于X軸，紅外測溫儀10布置在電解槽40的上方，其轉(zhuǎn)軸101平行于X軸；掃描鏡12的轉(zhuǎn)軸121平行于Y軸。
[0019]另外，掃描鏡12轉(zhuǎn)動整一圈時，云臺22驅(qū)動紅外測溫儀10轉(zhuǎn)動的角度應(yīng)使得測溫點由其中一條掃描線移動至相鄰的下一條掃描線，圖4中電解槽40中的一條條的虛線模擬的就是掃描線。這里需要注意的是，由于掃描鏡12繞其轉(zhuǎn)軸121轉(zhuǎn)動時，云臺22也會驅(qū)動整個紅外測溫儀10轉(zhuǎn)動，為了彌補整個紅外測溫儀10轉(zhuǎn)動所帶來的偏移，更優(yōu)選的方案為，掃描鏡12的轉(zhuǎn)軸121并不是完全的平行于電解槽40中極板的板面，而是有一個微小的夾角，如圖4所示。
[0020]參閱圖2、圖5，更進一步地，所述伺服電路23輸出信號至電機21控制電機勻速轉(zhuǎn)動；所述的紅外測溫儀10上設(shè)置有測溫窗口 11，電解槽40中極板的紅外輻射信息依次經(jīng)過測溫窗口 11、掃描鏡12、反射鏡13、透鏡14后進入紅外福射傳感器15，所述的紅外福射傳感器15將光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至信號處理單元16。測溫窗口 11的大小應(yīng)該恰好使得電解槽40的寬度方向上待測的極板的入射紅外線被掃描鏡12反射，極板外的入射紅外線被測溫窗口 11所阻擋。
[0021]電機21使用無刷直流電機，并采用伺服電路23控制，保證掃描速度穩(wěn)定，用內(nèi)部時鐘作為定時采集，使位置信息準確度高。另外，采用多次反射技術(shù)，避免雜散光對測量的影響，還可以避免相鄰單元紅外輻射對當前測量的影響，保證測量精度。紅外測溫儀10的核心部件采用高端的碲鎘汞探測器，紅外波長采用3?5微米設(shè)計，其溫度的響應(yīng)時間在5微秒以下，以滿足高速測溫的要求。
[0022]參閱圖6，所述的信號處理單元16包括位置譯碼器161、第一 CPU162，電機21的轉(zhuǎn)動狀態(tài)經(jīng)位置編碼器161編譯后輸出給第一 CPU162 ;紅外輻射傳感器15輸出的電信號依次經(jīng)過放大單元163、ADC單元164后輸出至并/串轉(zhuǎn)換電路165，所述的放大單元163對電信號進行放大，ADC單元164根據(jù)第一 CPU162輸出信息對放大后的電信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，所述的并/串轉(zhuǎn)換電路165將并行信號轉(zhuǎn)為同步串行信號后輸出至整形電路166，整形電路166根據(jù)第一 CPU162輸出信息對同步串行信號進行整形后輸出至處理模塊30。
[0023]考慮到紅外測溫儀10與處理模塊30之間的數(shù)據(jù)交換量大，在紅外測溫儀10旋轉(zhuǎn)的一周時間內(nèi)，必須將數(shù)據(jù)及時送出，以轉(zhuǎn)速為20Hz，90度角的測溫窗口，其有效時間為ls/20/4 = 12.5ms，即必須在數(shù)模轉(zhuǎn)換后立刻將數(shù)據(jù)送出，否則就需要保存，用CPU對RAM存入和讀出，其軟件在時間上開銷是很大的，因此這里優(yōu)選采用串口通訊。
[0024]在大工業(yè)現(xiàn)場，干擾非常大，系統(tǒng)必須適用現(xiàn)場惡劣的工業(yè)環(huán)境，采用同步通訊方式比模擬信號有更好的抗干擾性，也比異步通訊的有更強檢錯能力；另外，同步通訊具有更高的通訊速率，可以滿足實時性的要求，但是同步通訊也存在缺點，即要求通訊雙方的頻率誤差要比異步通訊小得多，為避免上述缺點，在實施過程中，采用兩路信號傳輸，一路傳送數(shù)據(jù)信號，一路傳送同步時鐘