電解極板碰極檢測(cè)技術(shù)

林仁華

摘 要：本文對(duì)電解銅碰級(jí)的原因和危害進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，淺析電解極板碰極常見(jiàn)檢測(cè)方法的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)電解極板碰極檢測(cè)技術(shù)發(fā)展前景做了展望。

關(guān)鍵詞：極板碰極;檢測(cè)方法;電流分布;紅外熱成像

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.116

1 電解極板碰極短路、斷路的原因和危害

電解槽極板間短路是冶煉電解行業(yè)普遍存在的詬病。造成極板間短路或斷的原因有很多，主要有： 極板不平整，存在的變形而發(fā)生碰極;裝槽時(shí)個(gè)別排列不夠整齊而發(fā)生碰極; 陰極表面附著有陽(yáng)極泥而形成結(jié)晶顆粒，逐漸變大而發(fā)生碰極; 電解液配比偏差大，會(huì)使結(jié)晶顆粒逐漸變大而發(fā)生碰極; 陽(yáng)極耳部銑不平整而發(fā)生碰極; 陰極的導(dǎo)電棒或陽(yáng)極耳部與導(dǎo)電排的接觸的地方出現(xiàn)了結(jié)晶，造成接觸不良，造成電流變小或無(wú)電流通過(guò)的斷路現(xiàn)象。極板碰極會(huì)使電解電流效率變低，電能浪費(fèi)，還嚴(yán)重影響陰極銅合格率，影響產(chǎn)品的銷售。

2 電解極板碰極常用檢測(cè)的方法

2.1 干簧管手拖式碰極檢測(cè)

干簧管手拖式碰極檢測(cè)裝置主要是由干簧管、電池和指示燈等組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作成本低、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，但是干簧管檢測(cè)精度不高，經(jīng)常有漏查和錯(cuò)查的現(xiàn)象的發(fā)生，特別在大電流情況下尤為明顯，在使用中，對(duì)于不同的電流密度需要調(diào)節(jié)干簧管靈敏度。

2.2 霍爾傳感器手拖式碰極檢測(cè)

2.2.1 普通型霍爾傳感器手拖式碰極檢測(cè)

霍爾傳感器手拖式碰極檢測(cè)裝置，是在干簧管手拖式碰極檢測(cè)裝置的基礎(chǔ)上，用電子元件（主要是由霍爾線性傳感器，電源穩(wěn)壓塊、線性顯示驅(qū)動(dòng)集成塊等電子元件組成檢測(cè)電路）代替干簧管的檢測(cè)裝置?；魻杺鞲衅魇苷駝?dòng)、加速度的影響很小，反應(yīng)比較快，但是查槽電流固定不可調(diào)整。使用霍爾傳感器來(lái)查槽，不僅可以查出已經(jīng)發(fā)生極板間的短路;能查出由于極板間距離過(guò)近而產(chǎn)生局部過(guò)電流，但又沒(méi)有極間短路的板子;還能査岀沒(méi)有流戓很小電流通過(guò)俗稱“涼燒”的板子，其查槽效果明顯優(yōu)于干簧管碰極檢測(cè)方式。

2.2.2 智能型霍爾傳感器手拖式碰極檢測(cè)

智能型手拖式碰極檢測(cè)，是在普通型的基礎(chǔ)上改進(jìn)升級(jí)而成。其原理是把霍爾傳感器檢測(cè)到的極板的電流大小，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳送至微處理器。通過(guò)微處理器程序分析計(jì)算岀極板電流大小與設(shè)定值進(jìn)行比較，從而判斷出極板是否存在碰極或開(kāi)路，它還是以點(diǎn)亮LED燈的位置來(lái)體現(xiàn)碰極或開(kāi)路程度。智能型手拖式碰極檢測(cè)儀查槽電流可調(diào)，需與電腦的串口進(jìn)行聯(lián)接通訊，才能進(jìn)行對(duì)“正常電流設(shè)定值”、“信號(hào)的檔位”、“短路調(diào)整”、“斷路調(diào)整”和“零點(diǎn)校準(zhǔn)”等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定。

2.3紅外線熱成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

紅外線熱成像儀采集電解槽的熱圖像并傳送至處理模塊，處理模塊對(duì)紅外熱圖像進(jìn)行處理，分析判斷出溫度異常的像素點(diǎn)，并根據(jù)該溫度異常像素點(diǎn)得出對(duì)應(yīng)的電極所處的物理位置。以上處理過(guò)程全部為智能處理，可靠性很高。相較于人工檢測(cè)而言，大大提高了效率和準(zhǔn)確性，但對(duì)極板斷路不通電流的“涼燒”極板，因板溫與槽液溫度相差無(wú)幾，所以判別上是個(gè)難點(diǎn)。

（1）固定布置紅外線熱成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是在電解槽上方或斜上方安裝若干套紅外線熱成像監(jiān)測(cè)儀，每套監(jiān)測(cè)儀采用通信網(wǎng)絡(luò)方式與主控制器連接，主控制器把每套監(jiān)測(cè)儀的熱成像信息傳輸至上位機(jī)，由上位機(jī)對(duì)每組每單元的熱成像信息進(jìn)行分析處理，發(fā)現(xiàn)溫度異常的極板進(jìn)行定位報(bào)警。固定布置紅外線熱成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)是能在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，但是需要很多臺(tái)套的紅外線熱成像儀，投資巨大。

（2）固定軌道的紅外線熱成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要裝設(shè)固定軌道和一套巡檢小車機(jī)構(gòu)，紅外線熱成像儀安裝在巡檢小車上，通過(guò)有線或無(wú)線把圖像信息傳送至處理模塊進(jìn)行位置和熱圖像的處理。在此檢測(cè)系統(tǒng)中，巡檢小車起著非常重要的作用，當(dāng)巡檢小車發(fā)生故障時(shí)，成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將無(wú)法工作。固定軌道的紅外線熱成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)定跡進(jìn)行檢測(cè)。

（3）固定在行車上的紅外線熱成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是把紅外線熱成像儀安裝在電解行車上，隨著行車的移動(dòng)而進(jìn)行檢測(cè)，相比于固定軌道而言，具有安裝維護(hù)方便，但檢測(cè)時(shí)間和周期受行車運(yùn)行的制約。

2.4 采用電流分布法檢測(cè)

采用電流分布檢測(cè)方法，是在每槽內(nèi)每個(gè)極板都裝有電流或溫度的檢測(cè)點(diǎn)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控每塊極板的電流強(qiáng)度，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)極間短路之前的異常情況，盡早的做出處理，避免發(fā)生極極間短路。每槽每極電流或溫度信號(hào)的釆集匯集到一個(gè)或多個(gè)釆集器，通過(guò)有線或無(wú)線傳輸?shù)姆绞?，把?shù)據(jù)傳送計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。但由于一般的銅電解企業(yè)每槽的板塊數(shù)量多，槽數(shù)多。以年產(chǎn)30萬(wàn)噸陰極銅的電解廠為例：每槽有55塊陰極板，共有960槽，要實(shí)現(xiàn)每塊你陰極板的電流或溫度的檢測(cè)，難度很大。

3 電解極板碰極檢測(cè)方法的分析

采用電流分布法，是通過(guò)檢測(cè)每塊極板的電流與溫度的方法，能隨時(shí)在線監(jiān)測(cè)電流分布情況，發(fā)現(xiàn)電流分布不均情況，能及時(shí)進(jìn)行處理。干簧管、霍爾傳感器、紅外線成像等極板碰極檢測(cè)方法，是通過(guò)對(duì)已經(jīng)發(fā)生槽內(nèi)極板短路，因電流大而造成電磁場(chǎng)強(qiáng)、溫度高，通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)、溫度的的變化，達(dá)到檢查極間短路的目的，存在較大的滯后性，少數(shù)已經(jīng)極間短路的極板面可能已出現(xiàn)大面積粗狀結(jié)晶和結(jié)粒，對(duì)電解銅品級(jí)率危害很大。

4 總結(jié)

極板碰極檢測(cè)方法歸根結(jié)底是對(duì)極極電流的分布情況進(jìn)行的檢測(cè)，電流分布法能夠早期及時(shí)檢測(cè)岀每塊極板電流的變化，及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整處理，是較為理想的電解極板碰極檢測(cè)方法。隨著無(wú)線通信技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，電流分布檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)越發(fā)容易可靠。隨著銅電解企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的更高追求，電流分布檢測(cè)方法必將會(huì)被越來(lái)越多的廠家釆用。

參考文獻(xiàn)：

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[2]周楠.銅電解極間短路的分析與控制[J].銅業(yè)工程，2018（02）：63-67.

作者簡(jiǎn)介：林仁華（1964-），男，福建龍巖人，中專，維修電工高級(jí)技師，研究方向：電氣自動(dòng)化。