一种铝电解槽的打壳控制系统

1.本发明属于电解铝生产技术领域，具体涉及一种加料打壳控制系统。

背景技术：

2.电解槽由槽体、阳极和阴极组成。电解槽正常加料是保证生产过程的关键，只有加料口通畅才能保证正常加料，更好的调节物料平衡。
3.目前，在电解铝工业实际生产过程中，不管加料口是否通畅，打壳装置均进行打壳动作，以保证加料通畅。但多数情况下，加料口是通畅的，不需要打壳操作；此时，打壳锤头就会在熔盐中浸蘸一下，这种无效的打壳动作以及反复在熔盐中浸蘸，不仅消耗能量，而且严重降低了打壳锤头的使用寿命。
4.传统槽控系统只能机械的按照槽控机指令完成打壳动作，即加料口通畅时也会执行打壳操作；另外，目前的打壳装置只是按照加料周期进行一次打壳动作，即便打壳动作未能使加料口通畅也会进行加料动作，不能连续打壳以保证打通加料口，这导致积料越来越多，最终导致堵死后卡住打壳锤头。另外，随着打壳锤头粘连电解质次数增多，连续多个加料周期后在打壳锤头上形成粘包，导致氧化铝物料不能完整下入电解质内，甚至堵死加料口或卡住锤头，堵料问题严重，无法保证电解生产顺利进行。
5.专利cn201501933u公开了一种打壳加料处理装置，用于解决现有铝电解槽在打壳加料过程中打壳锤头易黏连电解质的问题。专利cn102051639b通过调整工艺条件及加料控制解决打壳锤头黏连电解质问题。专利cn107653460b发明了一种打壳加料一体化装置，能精准的定位加料口，可有效避免氧化铝粉末的飞扬导致电解槽出现欠料状态，提高工作效率。专利cn213203234u发明了铝电解槽打壳加料系统大堆料自动预警清除装置通过自动检测下料口的氧化铝堆料情况，控制打壳加料器动作，完成堆料清理。这种方法通过检测加料口堆料，然而加料口堆料的根本原因是由于每次打壳形成的加料口不完全所致，一旦形成堆料，说明已经产生了欠加料情况；因此，这种通过检测堆料来控制打壳加料的方式具有一定的滞后性。专利cn112853404a提出了一种全智能打壳加料系统，通过采用磁性传感器阵列组成信号采集、将传感器信号通过有线或无线方式传送到单片机或plc进行控制。控制器依据电解槽用料量和传感器信号进行各点打壳和加料的计算并发出控制信号，实现打壳或加料动作以及打壳加料按需控制、运行节气、打壳加料设备维护减小、电解槽巡视工作量降低等。这种方法也是通过判断堵料后，通过连续增加打壳、加料转移、报警灯措施实现智能控制，通过堵料或长包频率，判断打壳头是否过长，从而进行传感器阵列中主传感器的调整，同样具有一定的滞后性。
6.现有的打壳系统多以是否存在堆料进行加料口状态推断，属于事后间接判断，无法有效减少打壳动作次数；各类传感器成本高，且在高温、强电磁环境故障率高，难以推广。

技术实现要素：

7.为了解决上述现有技术中存在传统槽控系统只能机械的按照槽控机指令完成打
壳动作，存在出现无效打壳或无法连续打壳的情况，无法每次都打通加料口，导致积料越来越多，最终导致堵死后卡住锤头等问题，本发明提供一种铝电解槽的打壳控制系统，通过设置图片采集和图片处理系统，达到对铝电解槽打壳的智能控制，即不需要打壳时不动作，打壳不完整时，连续运作，避免打壳装置的无效动作，减少了打壳用动力消耗，降低了电解铝厂的生产成本。其具体技术方案为：
8.一种铝电解槽的打壳控制系统，铝电解槽的打壳控制系统包括槽控机，槽控机与电控柜电连接，铝电解槽的打壳控制系统还包括：图像采集系统、图像处理系统和打壳系统；图像采集系统与电控柜电连接，每次加料前，由图像采集系统采集加料口状态的图像信息，并将采集的加料口状态图像信息转换成数字信号；图像处理系统与图像采集系统电连接，图像处理系统接收图像采集系统传输的数字信号，并识别加料口状态；图像处理系统内存储有加料口状态的预设值，将接收到的数字信号与加料口的预设值对比后，向电控柜传输控制信号；打壳系统与电器柜电连接，打壳系统接收电控柜传输的控制信号；当加料口状态满足预设值时，打壳系统不动作，直接进行加料；当加料口堵料不严重时，打壳系统进行快速打壳，减少锤头接触电解质时间，然后进行加料；当多次连续打壳和补打无法改善加料口状态时，进行报警提示。
9.可选的，图像采集系统还包括：照相装置和信号传输装置；信号传输装置能够抵抗电磁干扰。
10.可选的，照相装置为耐高温相机，照相装置安装在隔热保护箱内。
11.可选的，图像处理系统为槽控箱控制芯片或独立图像处理芯片中的一种。
12.可选的，图像采集系统将采集的加料口图像信息转换成数字信号后，将数字信号传输至图像处理系统进行加料口状态识别，获取加料口形状及面积、堵料厚度等特征信息。
13.可选的，图像处理系统通过热成像技术辨识加料口大小，获取加料口形状、面积、亮度等信息；图像处理系统通过图像处理技术获取加料口封堵情况、堵料厚度等特征信息。
14.可选的，图像采集系统在每次加料前采集图像信息；图像处理系统识别加料口状态并计算打壳方案。
15.可选的，打壳系统的打壳方式包括：不打壳、快速打壳和连续打壳。
16.可选的，电解槽设置有多个单独控制的打壳装置，打壳装置之间相互独立，以实现单点打壳、停打或补打的动作。
17.可选的，图像处理系统输出的控制信号控制打壳装置的运行数量。
18.本发明的一种铝电解槽的打壳控制系统，与现有技术相比，有益效果为：
19.1.本发明解决了现有技术中铝电解槽打壳装置中的锤头寿命短的技术问题，降低了打壳锤头消耗及相应能耗。通过采集图像并识别加料口状态信息，实时分析加料口形状，由此判断是否需要打壳及打壳频次，保持每次加料前加料口的形状符合要求，彻底解决堵料问题。如打壳前加料口已满足要求，则可以减少本次打壳，避免打壳装置的无效动作和减少锤头粘连电解质，降低了锤头消耗，延长了打壳气缸使用寿命，减少了打壳用动力消耗，大大降低了电解铝厂的生产成本，减轻维修人员工作量。
20.2.铝电解槽的打壳的智能控制，即不需要打壳时不动作，打壳不完整时，连续运作；图像采集、处理装置成熟，平均无故障工作时间长且故障易判断排除，运行成本低，便于大范围推广使用。
附图说明
21.图1为本发明实施例的一种铝电解槽的打壳控制系统的工作原理图；
22.其中，图1的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
23.1、槽控机；2、电控柜；3、图像采集系统；4、图像处理系统；5、打壳系统；6、加料器。
具体实施方式
24.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
26.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
28.结合参见图1所示，根据本技术的实施例，一种铝电解槽的打壳控制系统，铝电解槽的打壳控制系统包括槽控机1，槽控机1与电控柜2电连接，铝电解槽的打壳控制系统还包括：图像采集系统3、图像处理系统4和打壳系统5；图像采集系统3与电控柜2电连接，每次加料前，由图像采集系统3采集加料口状态的图像信息，并将采集的加料口状态图像信息转换成数字信号；图像处理系统4与图像采集系统3电连接，图像处理系统4接收图像采集系统3传输的数字信号，并识别加料口状态；图像处理系统4内存储有加料口状态的预设值，将接收到的数字信号与加料口的预设值对比后，向电控柜2传输控制信号；打壳系统5与电器柜电连接，打壳系统5接收电控柜2传输的控制信号；当加料口满足预设值时，打壳系统5不动作，直接进行加料；当加料口堵料不严重时，打壳系统5进行快速打壳，减少打壳次数、锤头接触电解质长度和时间，然后进行加料；当加料口未达到预设的标准时，进行多次连续打壳和补打，以保证加料口通畅；如经过多次打壳仍不能达到预设标准，则进行提示报警。通过图像采集系统3在每次加料前采集加料口的图像信息，再有图像处理系统4将接收到的图像信息转换成数字信号，与预设的加料口状态进行比对，识别加料口的状态信息，进而判断此时的加料口状态是否能够顺利加料，再向电器柜传输控制信号，驱动打壳系统5做出不同的动作，实现对电解槽打壳的智能控制。通过加料口状态信息采集，判断是否需要打壳，并判断打壳频次，能够有效减少打壳动作次数，使用图像采集系统3代替各类传感器，降低运行成本，大大降低了电解铝的生产成本。
29.进一步的，如打壳前加料口状态已满足氧化铝加料要求，则可以取消本次打壳，避免打壳装置的无效动作和减少锤头粘连电解质，降低了锤头消耗，延长了打壳气缸使用寿命，减少了打壳用动力消耗，可降低电解铝生产成本；如打壳前加料口状态不满足氧化铝加料要求，则在加料前完成打壳动作，并再次判断加料口状态，如本次打壳未改善加料口状态，则继续重复打壳动作及加料口状态判断；若多次打壳未能改善加料口状态，则停止打壳动作并由槽控机1报警。
30.作为一种本实施例，信号传输装置能够抵抗电磁干扰。通过采用抗电磁干扰的信号传输装置，使系统能够在强电磁环境中连续使用，降低故障率，减轻维修人员工作量，提高系统工作的连续性，从而提高电解铝的生产效率。
31.进一步的，可以通过在图像采集系统3内安装滤波器并用具有屏蔽功能的外壳对信号传输装置进行保护，防止信号装置受到电磁波干扰，保证信号传输准确度，从而确保打壳系统5做出正确的动作。
32.照相装置为耐高温相机，照相装置安装在隔热保护箱内。通过采用耐高温相机并安装在保护箱内，通过保护箱隔热，并对镜头进行保护，防止照相装置长时间暴露在高温环境下，能够延长图像采集系统3的使用寿命，降低故障率，延长检修周期，保证电解铝的生产效率。
33.作为另一种本实施例，图像处理系统4为槽控箱控制芯片或独立图像处理芯片中的一种。采用槽控箱控制芯片和独立图像处理芯片都能将图像采集系统3采集的图像信息转化为数字信号，与槽控箱使用共同的控制芯片，同步性更好；独立图像处理芯片处理更加高效。
34.作为再一种本实施例，图像采集系统3将采集的加料口图像信息转换成数字信号后，将数字信号传输至图像处理系统4进行加料口状态识别，获取加料口形状及面积、堵料厚度等特征信息。通过分析加料口的结构特征，智能控制打壳加料器6的动作频次，即不需要打壳时不动作，打壳不完整时，连续运作，避免打壳装置的无效动作，减少锤头粘连电解质，降低了锤头消耗，延长了打壳气缸使用寿命，减少了打壳用动力消耗，降低了电解铝厂的生产成本，减轻维修人员工作量。
35.图像处理系统4通过热成像技术辨识加料口大小，获取加料口形状、面积、亮度等信息；图像处理系统4通过图像处理技术获取加料口堵封堵情况、堵料厚度等特征信息。通过图像采集系统3获取加料口的实际信息，在通过图像处理系统4分析加料口封堵的情况，进而判断是否需要打壳，同时分析打壳的频次，保持每次加料前加料口的形状符合要求，彻底解决加料口堵料的问题，保证出料的连续性，使电解生产的物料平衡，提高生产质量。
36.作为再一种本实施例，图像采集系统3在每次加料前采集图像信息；图像处理系统4识别加料口状态并计算打壳方案。通过在每次加料前采集图像信息，确保在每次加料时加料口都能保证畅通的状态，对加料口的堵塞情况进行直接预先判断，能够在加料口畅通的情况下有减少打壳动作次数，避免打壳系统5的无效动作，并减少锤头粘连电解质，降低了锤头消耗，延长了打壳气缸使用寿命，减少了打壳用动力消耗，大大降低了电解铝厂的生产成本，减轻维修人员工作量。
37.作为再一种本实施例，打壳系统5的打壳方式包括：不打壳、快速打壳和连续打壳。通过设置三种不同的打壳方式匹配加料口不堵塞、堵塞不严重和堵塞严重三种状态，有减
少打壳动作次数，避免打壳系统5的无效动作，提高电解铝的生产效率。
38.作为再一种本实施例，电解槽设置有多个单独控制的打壳装置，打壳装置之间相互独立，以实现单点打壳、停打或补打的动作。通过使打壳装置相互独立，确保打壳装置根据不同的加料口堵料情况单独动作，减少打壳系统5的无效动作，且便于检修。
39.图像处理系统4输出的控制信号控制打壳装置的运行数量。通过图像处理系统4比对加料口的状态信息，产生控制信号，电控柜2接收控制信号后控制打壳装置运行，从而实现控制打壳装置运行数量的技术效果，避免所有打壳装置同时运作，减少打壳动力消耗，降低生产成本。
40.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
41.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。

技术特征：

1.一种铝电解槽的打壳控制系统，所述铝电解槽的打壳控制系统包括槽控机(1)，槽控机(1)与电控柜(2)电连接，其特征在于，所述铝电解槽的打壳控制系统还包括：图像采集系统(3)、图像处理系统(4)和打壳系统(5)；所述图像采集系统(3)与所述电控柜(2)电连接，每次加料前，由图像采集系统(3)采集加料口状态的图像信息，并将采集的加料口状态图像信息转换成数字信号；所述图像处理系统(4)与所述图像采集系统(3)电连接，所述图像处理系统(4)接收所述图像采集系统(3)传输的数字信号，并识别加料口状态；所述图像处理系统(4)内存储有加料口状态的预设值，将接收到的数字信号与加料口的预设值对比后，向电控柜(2)传输控制信号；所述打壳系统(5)与所述电器柜电连接，所述打壳系统(5)接收所述电控柜(2)传输的控制信号；当加料口状态满足预设值时，打壳系统(5)不动作，直接进行加料；当加料口堵料不严重时，打壳系统(5)进行快速打壳，减少锤头接触电解质时间，然后进行加料；当多次连续打壳和补打无法改善加料口状态时，进行报警提示。2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的打壳控制系统，其特征在于，所述图像采集系统(3)还包括：照相装置和信号传输装置；信号传输装置能够抵抗电磁干扰。3.根据权利要求2所述的一种铝电解槽的打壳控制系统，其特征在于：所述照相装置为耐高温相机，所述照相装置安装在隔热保护箱内。4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的打壳控制系统，其特征在于：所述图像处理系统(4)为槽控箱控制芯片或独立图像处理芯片中的一种。5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的打壳控制系统，其特征在于：所述图像采集系统(3)将采集的加料口图像信息转换成数字信号后，将数字信号传输至图像处理系统(4)进行加料口状态识别，获取加料口形状及面积、堵料厚度等特征信息。6.根据权利要求5所述的一种铝电解槽的打壳控制系统，其特征在于：所述图像处理系统(4)通过热成像技术辨识加料口大小，获取加料口形状、面积、亮度等信息；所述图像处理系统(4)通过图像处理技术获取加料口封堵情况、堵料厚度等特征信息。7.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的打壳控制系统，其特征在于：所述图像采集系统(3)在每次加料前采集图像信息；所述图像处理系统(4)识别加料口状态并计算打壳方案。8.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的打壳控制系统，其特征在于，所述打壳系统(5)的打壳方式包括：不打壳、快速打壳和连续打壳。9.根据权利要求1所述的一种铝电解槽的打壳控制系统，其特征在于：电解槽设置有多个单独控制的打壳装置，所述打壳装置之间相互独立，以实现单点打壳、停打或补打的动作。10.根据权利要求9所述的一种铝电解槽的打壳控制系统，其特征在于：所述图像处理系统(4)输出的控制信号控制所述打壳装置的运行数量。

技术总结

本发明提供了一种铝电解槽的打壳控制系统，所属电解铝生产装备领域，铝电解槽的打壳控制系统包括槽控机，槽控机与电控柜电连接，控制系统还包括：图像采集系统、图像处理系统和打壳系统；本发明解决了现有技术中铝电解槽打壳装置中的锤头寿命短的问题，降低了打壳锤头消耗及相应能耗。通过采集图像并识别加料口状态信息，实时分析加料口状态，由此判断是否需要打壳及打壳频次，保持每次加料前加料口状态符合要求，彻底解决堵料问题。如打壳前加料口状态已满足氧化铝加料要求，则可以取消本次打壳，避免打壳装置的无效动作和减少锤头粘连电解质，降低了锤头消耗，延长了打壳气缸使用寿命，减少了打壳用动力消耗，降低了电解铝的生产成本。生产成本。生产成本。