Способ управления подачей материала в ванну электролизера и устройство для его осуществления

Союз Советсннх Соцналнстнцескнх РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК ПАТЕНТУ ц)793411(51) М. Кл, С 25 С 3/20 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения ИностранцыРасселл Ли Вайт и Кеннет Лц Эдвардс1 США) Ь 1 Т Е Иностранная фирма(71) Заявитель ЙвЙЛЙ,54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕЙ МАТЕРИАЛА В ВА 1 И 1 У ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛНИЯ Изобретение относится к области мсталлур.гии, в частности к области управления процессом электролиза,Известец способ управления подачей материала в ванну электролцзера, включающий5дозировацие заданного количества сырья вэлектролизер и изменение тока, проходящегочерез него 1).Недостатки известного способа заключаютсяв относительно низких производительности 1 Оэлектролизера и качестве конечного продукта,Известно устройство, реализующее способуправления подачей материала в ванну электро.лизера, содержащее датчик тока, задатчик. регулирующий блок, связанный через исполнитель. 15ный механизм с регулирующим органом, связанным с блоком лЬзирования.Недостаток известного устройства заключается в относительно низких производительности электролизера и качестве конечного про.лук та.Целью изобретения является повышение производительности электролизера и качества ко.цечного продукта,Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу определяют уровень и плотность расплавленной соли и объем металла в ванне электролизера,тепловые потери электроли. зера, причем плотность расплавленной соли определяют путем вычисления скорости образования хлора в электролизере, а объем расплавленного металла - по результатам измерения тока и тепловых потерь, при снижении уровня расплавлен. ной соли и объема металла в ванне осуществляют подачу в ванну, а при повышении уровня расплавленной соли и объема металла до задан ных значений подачу сырья прекращают, за.данное значение корректируют в зависимости от плотности солевой ванны. Кроме того, поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство управления снабжено датчиком и задатчиком уровня соле. вой ванны, блоком сравнения текущего и заданного значений уровня, датчиком высоты и плотности расплавленной соли, датчиком тепловых потерь электролизера, задатчиком концентрации металла в ванне, вычислитель793411в вычислительный блок 10 и в блок формирования сигнала управления.Во время работы электролизера в доннойего части под соляной ванной образуется5расплавленный металл, а при применении вкачестве исходного сырья хлористого алюминия образуется газ-хлор, который можетбыть использован повторно в производствехлористого алюминия, Объем расплавленногометалла определяется путем измерения нагрузки злектролизера с помощьв датчика 5тока и путем измерения тепловых потерь припомощи датчика 7 теплового потока, которыеопределяют температуру охлаждающего агента на входе и выходе теплообменника 8.Тепловые потери определяют по изменениюразности температуры при известном расходеохлаждающего агента.Сравнительный анализ общего количестваэнергии, поступающей в электролизер и измеряемой датчиком 5 и количества тепло.вых потерь позволяет определить с помощьювычислительного блока 10 коэффициент ис.пользования тока в электролизере и по немуопределить количество производимого металлаи величину изменения (повышения) уровняметалла в электролизере. Для расчета используется формула 2,5 ным блоком, причем датчики уровня расплавленной соли, тока электролизера, тепловых потерьиз него; высоты и плотности солевой ванны,а также задатчики выключены на входы вычислительного блока, выход которого подклю.чен ко входу регуиирующего блока,На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего прещтагаемый способ,Устройство управления содержит блок 1дозирования материала в ванну электролизера,связанный с регулирующим органом 2, манометричесюй датчик 3 с, преобразователем 4, для измепения ъровня и высоты солевой ванны.датчик 5 тока, протекающего по шине бдатчики 7 теплового потока тепловых потерьот электролизера к теплообменнику 8, цифровой вычислительный блок 9, состоящий изблока 10 памяти и арифметического расчетаданных, блока 11 формировании сигнала управления н блока 12 синхронизации, соединенногос регулирующим органом 2,Способ осуществляется следующим образом.Задают величину концентрации материалав соляной ванне, необходимую для эффектив.ной работы электролиэера, которую вводят вблок памяти, Непрерывно одновременно измеряют уровень и высоту ванны и результатыизмерения передают в вычислительный блок,Определяют объем расплавленного металлапутем. измерения токовой нагрузки и теплопотерь иэ электролизера,По мере образования металла в донной части электролизера сигнал подают в вычислительный блок и определяют уровень и высоту материала в ванне, сравнивают с заданной вели.чины уровня ванны с текущим и при условии, что заданная величина больше текущей,подают материал в ванну в течение времени,необходимого для точного восстановления концентрации материала в соляной ванне.40При производстве алюминия из хлористогоалюминия происходит изменение в образова.нии газа хлора, при этом изменяется объемпузырькового хлора, и, следовательно, плотности расплавленной соли, в результате чего45изменяется объем и высота ванны, Эти величины отклоняются от заданных и по значениям отклонений изменяют подачу материалав ванну.Устройство, реализующее способ, работает50следующим образом.Заданная величина концентрации исходногосырья в соляной ванне, необходимая для эф.фективной работы электролизера, вводитсяв блок 10 памяти вычислительного блока 9.Текушеее значение уровня или высоты ваннынепрерывно измеряется датчиком 3, бнгнал которого поступает в преобразователь 4, Сформированный в преобразователе сигнал поступает ОЛЦ 4 Э г 1М 2,54 2,5 где О- количество металла, кг;Ои - количество металла, фунт;0,7394 - десятичная дробь выведена из закона Кулона и представляет собой количество алюминия в фунтах, полученного из алюминиевого соединения, например галогенида алюминия, при 1000 А тока, проходящего за час через одно отделение электролиэера при 100% коэффициента использования тока;0,7394,1 - величина тока, кА;п - количество отделений электролизера;к - число часов работы электролизера,При образовании в донной части электролизера металла в вычислительный блок 10 поступают сигналы от датчиков 3 и 5, вычислительное устройство определяет уровень нли высоту материала в ванне при заданной концентрации, а заТем рассчитывает напряжение для заданной величины уровня ванны, сигнал поступает в блок 11 управления, где сравнивается с текущим значением, Блок управления формирует сигнал управления, который поступает на вход блока 12 синхронизации, формирующего управления регулирующим органом 2, Расход материала изменяется до, ул, Прое ая, 4 5 7934тех пор, пока концентрация материала в соля.ной ванне не станет равной заданной,При добавлении материала уровеньсолянойванны повышается, сигнал с датчика 3 при.ближается к заданному значению напряженияпоступающему из вычислительного блока.Приналичии сигнала ошибки производятся под..стройка блока синхронизации по пропорциональ.ному и интегральному закону управления,При изменении количества газ-хлора в ван. 10не электролиэера изменяется объем и высотаванны, вычислительный блок рассчитывает изменение заданной величины уровня ванны прилюбом изменении скорости образования хлора. По электрическим зависимостям между15количеством хлора и током злектролизеравычислительный блок соответствующим образом изменяет заданное значение уровня ваннь 1,20Формула,изобретения 1. Способ управления подачей материала в ванну электролизера, включающий дозиро ванне заданного количества сырья в электролиэер и изменение тока, проходящего через него, о т л и ч а ю щ и й с я.тем, что, с целью повышения производительности электролизера и качества конечного продукта, опре. деляют уровень и плотность расплавленной соли и объем металла в ванне электролизера, тепловые потери электролизера, причем плот. илиал ППП "Патент", г. У 11 аность расплавленной соли определяют путемвычисления скорости образования хлора вэлектролизере, а объем расплавленного металлапо результатам измерения тока и тепловыхпотерь, при снижении уровня расплавленнойсоли и объема металла в ванне осуществляютподачу сырья в ванну, при повышении уровня расплавленной соли и объема металладо заданных значений подачу сырья прекра.шают, заданное значение корректируют в эави.симости от плотности солевой ванны.2. Устройство для осуществления способапо п. 1, содержащее датчик тока, задатчик,регулирующий блок, связанный через исполни.тельный механизм с регулирующим органом,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снаб.жено датчиком и задатчиком уровня солевойванны, блоком сравнения текущего и заданногозначений уровня, датчиком высоты и плотностирасплавленной соли, датчиком тепловых. потерьиэ электролизера, эадатчиком концентрации металла в ванне, вычислительным блоком, при.чем датчики уровня расплавленной соли, токаэлектролизера, тепловых потерь иэ него, вы.соты и плотности солевой ванны, а также эадатчики подключены на входы вычислитель.ного блока, выход которого подключей ковходу регулирующего блока,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Иф 3847761, кл. 204 - 67,опублик. 1972.