鋁電解質初晶點測量方法和裝置的研究.pdf

1、鋁電解質的初晶點是鋁電解過程中的重要參數(shù),但目前尚無能在工業(yè)現(xiàn)場對其直接測量的成熟方法.一種基于瞬態(tài)熱分析原理的球形探頭是目前最有前景的測量方法,該方法根據(jù)球形探頭插入電解質熔體后的熱電偶熱電勢信號的變化曲線來判斷初晶點.但原有裝置(球形探頭)存在低分子比段測量精度不夠、裝置自動化程度不高等缺點.本文在對原有的裝置進行改進的基礎上構建了一個鋁電解質初晶點測量系統(tǒng),此系統(tǒng)硬件由探頭、下位機和上位機構成,軟件則包括通信部分和數(shù)據(jù)處理部分.本

2、文以此系統(tǒng)為研究對象,對它進行各方面的改進,獲得的主要結果如下:(1)球形探頭尺寸和結構的優(yōu)化設計.首先利用ANSYS仿真對探頭的尺寸進行了優(yōu)化設計.在對各種材質的探頭進行初晶點測量試驗時發(fā)現(xiàn):各種材質的熱性能不一樣,那么對各種材質來說最合適的探頭尺寸也不一樣.采用ANSYS根據(jù)材料的熱性能進行測溫過程的動態(tài)仿真,然后根據(jù)仿真結果獲得各種材質的最佳尺寸.利用此種方法對不銹鋼探頭進行仿真,發(fā)現(xiàn)直徑15mm是不銹鋼探頭的最佳尺寸.(2)計算

3、機數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的研究.其中重點研究開發(fā)了通信程序和初晶點自動搜索程序.為了利用原有的一套具有RS232通信接口的測量裝置,本文首先開發(fā)了基于RS232協(xié)議的通信程序.但是考慮到基于RS232協(xié)議的串口通信存在著通信距離短、速度慢等缺點且考慮到目前我國的電解鋁廠的先進控制系統(tǒng)較普遍地應用了CAN總線,本文開發(fā)了一套基于CAN協(xié)議的通信程序.由于對球形探頭輸出的信號進行處理的好壞對初晶點的測量結果有著很大的影響,甚至決定著初晶點能不能

4、測出,本文對檢測信號求差分、濾波、確定與初晶點相對應的局部極大值點等算法進行了研究,在此基礎上開發(fā)了初晶點自動搜索程序.實際測量證明該程序能準確地分析出初晶點.(3)測量裝置的實驗室校驗與最佳操作參數(shù)的確定.實驗發(fā)現(xiàn),操作參數(shù)對初晶點測量的重現(xiàn)性有很大的影響.因此對下列影響初晶點測量的參數(shù)進行了優(yōu)化試驗,它們分別為:插入深度、插入速度、探頭的振動頻率、探頭的振幅,并得出如下最佳操作參數(shù):熱電偶插入后,固定不動,插入深度大于50mm,插入