[发明专利]一种铜电解槽极板短路预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及铜电解技术领域，尤其涉及一种铜电解槽极板短路预警系统及方法。

背景技术

将粗铜(含铜99％)预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸(H2SO4)和硫酸铜(CuSO4)的混合液作为电解液。通直流电后，铜从阳极溶解成铜离子(Cu)向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜(亦称电解铜)。粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子(Zn和Fe)。由于这些离子与铜离子相比不易析出，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阴极上析出。比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。铜电解是一个复杂的电化学反应过程，要受到电场、磁场、热场、流场等多个物理场的耦合作用。在电解铜精炼生产过程中，电流效率和电解铜的品级率是考核电解生产效率和能力的重要指标。电解槽阴、阳极板间短路对上述两项指标都会产生不利的影响，不仅会造成阴极极板电流分布不均，而且还会因极间短路处接触电阻过大造成电能大量损失，直接影响了电解厂的电流效率和电解铜的质量。在实际生产过程中，由于电流分布不均、电解液蒸发析出、极板间距不均等原因，极间短路情况时有发生。一旦发生短路，不仅影响铜的质量，严重将造成电解槽永久性损坏。

目前，铜电解工业现场仍采用人工测量槽间电压，即人工手持绑有万用表的钢钎，逐个检测阳极导杆压降，根据测试数据来判定极板是否有短路现象。这种传统的检测方法工人劳动强度大，不能同时对所有极板进行测量，工作效率低，数据滞后严重，很难及时发现可能出现短路的极板。

综上所述，急需要发明一种设备监测铜电解槽极板工作状态，对有可能出现短路的极板及时发出预警信号，提醒人工干预，提高电解铜工艺生产的控制水平，增加良品率，降低废品率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种铜电解槽极板短路预警系统及方法，以解决现有的测量方式不能对可能产生短路的极板进行早期预警的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

依据本发明的一个方面，提供了一种铜电解槽极板短路预警系统，包括数据采集模块、信号调理模块、中央处理模块、预警模块和电源模块。

所述数据采集模块用于实时采集铜电解槽极板周围的磁场强度信号；所述信号调理模块用于对所述磁场强度信号进行数据信号处理；所述中央处理模块用于在经过数据信号处理后的所述磁场强度信号达到预设条件时触发所述预警模块发出预警信息；所述电源模块用于为所述数据采集模块、信号调理模块和中央处理模块提供电源。

本发明的一种铜电解槽极板短路预警系统，通过采集铜电解槽极板周围的磁场强度，从而实现对铜电解槽极板电流变化的监测，并在铜电解槽极板电流变化达到预设条件时通过所述预警模块发出预警信号，提醒工作人员对可能出现短路情况的极板及时做出处理，提高电解铜的良品率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述数据采集模块包括至少一个磁场传感器，所述磁场传感器设置在铜电解槽极板周围，并与所述信号调理模块连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述磁场传感器可以实现对铜电解槽极板周围的磁场强度的非接触监测，间接的监测铜电解槽极板电流，监测精度高，成本低廉，简单方便。

进一步：所述数据采集模块还包括校准电路，所述校准电路分别与所述中央处理模块和磁场传感器连接，用于在检测前根据所述中央处理模块的控制命令对所述磁场传感器进行校准处理。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述校准电路可以消除偏置和增益误差，当现场测试环境发生变化时,可通过所述校准电路来实现数据校准,以消除环境变化引起的误差、偏移和增益以及传感器漂移误差。

进一步：所述信号调理模块包括信号放大电路、滤波电路和AD转换电路，所述磁场传感器与所述信号放大电路连接，所述信号放大电路、滤波电路和AD转换电路顺次串联，所述A/D转换电路与所述中央处理模块连接。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述信号调理模块可以依次对所述磁场强度信号进行放大、滤波和AD转换处理，所述信号放大电路对所述磁场强度信号进行放大使其增益能达到所述中央处理模块的需求，所述滤波电路可以去除所述磁场强度信号中的杂波成分，使得检测结果更加精确，通过所述AD转换电路可以将经过滤波处理后的磁场强度信号转换在所述中央处理模块可读的数字信号。