刘君鹏

（新疆生产建设兵团第八师天山铝业股份有限公司，新疆石河子 832000）

1 引言

测温工作是铝冶炼生产过程中的重要工作组成部分，主要目的就是技术管理者能够通过观察从而判定电解槽的运行状态，保证电解槽安全生产的需要。电解槽槽膛形状的厚薄与好坏是了解铝电解槽冷热状态、保温性能、能耗状况的重要手段。

铝电解槽槽壳侧部温度是炉帮厚度和电解槽侧流热密度的表征体现；阴极方钢棒温度是槽膛伸腿大小、铝液温度和电解槽底部热流量的表征体现；槽底钢板温度是铝液温度和底部热流密度的表征体现[1]。因而，通过对电解槽阴极钢棒、侧部槽壳、底部钢板温度进行监测，根据温度变化了解电解槽运行状况，利于探索电解槽自我调节规律，为电解槽运行状态提供判断依据。

2 槽膛内形监测技术现状

2.1 槽膛内型变化原因

铝电解生产实属于一种动态的物理化学反应过程。一般而言，电解槽的各种工艺操作，譬如物料消耗、电解原料的补充，均会造成电解槽物料平衡破坏。电解参数电压、电流的波动变化均会打破电解槽热平衡状态[2]。一旦能量平衡遭到破坏，就会影响槽帮的形状，导致热槽或冷槽的出现[3]。对于电解槽热平衡的变化，必须要及时做出调整，通过调整相关技术参数，以确保电解槽达到相对平衡的能量状态。

图1 铝电解槽内衬结构示意图

2.2 槽膛内型监测

正常铝电解生产温度920～960℃之间，覆盖料中露出的钢爪与导杆表面温度接近330～420℃，而电解槽周围空间由于热传导、热辐射、热扩散作用致使临近槽体周围温度可达50℃以上。由于槽体外形结构特点及高温磁场充斥、熔体流动等原因，作业者很难精确、持续性地测量，根本无法直接观测到槽膛内型，除此之外观察槽膛内型需要打破氧化铝结壳覆盖料，既耗费人力物力，又破坏了正常工况，造成热量损失，存在较大安全隐患，故而电解铝企均在寻求间接方式判定槽膛内型。

2.3 间接槽膛内型监测方式

2.3.1 红外线测温

此种方式主要为人工手持红外测温枪并选择某些具有代表性的点进行测量。很显然，由于槽体空间环境及温度环境的限制，该种方法无法实现实时连续温度监测，尽管能够通过测温枪屏幕读写温度数据，但此方式易受磁场干扰，每次仅能断续测量，耗时长，测量量大，无疑加重了作业者对数据的记录、存储、分析等工作，长时间穿梭在高温磁场环境下的电解槽底部，既影响职工身体健康，又存在较大的安全风险。

2.3.2 温度传感器测温

部分铝企中，采用热电偶进行间断测温，每隔特定时间就进行一次测量，周频次1～2次。由于电解槽内电解质的强烈腐蚀性与电解槽内部的高温，热电偶使用寿命极低、使用量巨大。热电偶虽然可以用来测量高温，测量工具与被测量对象之间的相对尺寸悬殊，因而不易构成多点分布式测量，另外，热电偶的测温采用电信号测量方案，容易受到现场强电磁干扰，难以直接为计算机提供数据输入，因此在电解槽上不适用。

3 在线测温技术及分析

在线测温技术是将温度传感器通过卡箍在电极方钢上，温度传导体将电极和周边的温度变化传送到传感器，再由温度变送器模块转换成数字信号。采用对信号回路和供电回路隔离装置屏蔽强电磁干扰。整个测温系统包括前端感知系统（磁吸式感温探头、隔热罩、温度异常及故障指示灯等组成部件）、传输单元（传输网关、数据处理终端）和后端数据处理预警平台三部分。

每个电解槽的温度检测分为两侧，分别是A 侧和B 侧，每侧有24个测点，分为12组，每组2个测点。因为采用的双隔离模块的输入点数为4点，每个电解槽采用12 个采集模块，采用RS-485 数据通信线，传输数据，通信速度9600bt，见图2所示。

图2 温度检测系统图

通过对阴极钢棒温度数据长期观测，整个测温系统可以在强静磁场下稳定工作；从温度数据上可以看出，传感器多日测量的数据（见表1），温度波动不大。通过在线监测阴极钢棒温度，可以实时对电解槽运行状况进行监测，有效地避免漏槽等事故的发生，同时可为优化铝电解生产工艺及数据分析提供有效支撑。

表1 部分测点温度监测数据

4 结论

安全与电解生产息息相关，一旦铝电解槽发生侧漏、熔穿等现象，与之而来的则是电解生产停滞，刨槽大修和重新启动、固废堆积等不良后果，这些都将给电解铝企业带来巨大的经济损失。因此，利用在线实时监测技术设计的温度传感器系统，可以实现温度的实时采集、传输、历史数据存储分析等，作为诊断电解槽运行状况的依据，为企业安全生产提供可靠保障。