摘要：我国内电解铝行业规模在最近十年来取得了飞速发展。槽型和系列规模不断增大，配套装备制造业也紧随其发展逐步跟进，但发展速度和技术水平仍不能满足现阶段电解铝企业对设备精细化和专业化管理需求。在电解槽日常管理中，槽壳温度监控是一个重要的环节。目前，电解槽测温主要靠人工利用红外线测温仪对电解槽壳的某些点进行间断性的测量。这种测温方法存在诸多不足，如电解槽数量多、测温区域庞大，采用这种方法，电解槽的连续多点测量无法实现，不利于测温数据的保存、分析等。如果能够对电解槽壳温度进行连续、多点在线监测，自动生成每台电解槽壳多点温度曲线，实现槽壳温度阈值报警功能，将会对电解槽工艺参数分析和安全运行提供有力的数据支持。广泛应用于电力、化工等行业的分布式光纤测温系统将可能满足这个需求。 关键词：跨栏架光纤测温；电解槽；在线监测
一、分布式光纤测温系统的原理
光纤传感器是以光纤通信、光谱分析等技术为基础的新型传感器，具有体积小、灵敏度高、
抗干扰能力强等优势。测温系统本身对温度的变化非常敏感，温度的异常变化可能增大测量误差。因此，分布式光纤测温系统的主机和控制计算机应安装在环境比较稳定的监控室或中心机房中，其中主机的最佳工作温度为 10~35 ℃、湿度≤70%。如果由于特殊情况不能满足以上环境要求。光纤温度传感器是应用最广泛的光纤传感器之一，具有耐腐蚀、耐高温、抗干扰、结构紧凑、精度高、适合远距离传输等特点，可以满足温度的实时监测要求。
1、分布式光纤温度传感器。分布式光纤温度传感器是采用若干光纤温度传感器，根据一定的布点规律进行安装测温，得到特定空间区域内的温度分布情况的一种测温技术。该项技术的主要原理是光波在光纤介质内传输时可以产生后向散射，而散射能量与介质温度有关，通过检测散射光的特性即可算出环境温度值。在实际应用中，光源通常采用高能量的激光脉冲，注入光纤后，激光会不断产生后向散射，当温度发生改变时，散射的结果也会有所不同，通过光电探测器接收散射光，并经过波分复用、检测解调等处理，由信号处理单元计算出实际的温度值。根据光纤中的光速和回波到达时间，还可以对测点进行精确定位。
轴承油封2、分布式光纤测温系统原理。分布式光纤测温系统主要由分布式光纤温度传感器、控制主机、信号处理单元、激光光源、光电探测器、波长检测器等部分构成。由主机的控制程序对多个光纤温度传感器进行扫描，各传感器都会产生一定能量的反向散射光，在光电探测器接收到反射光后，首先对反射光进行窄带扫描，被扫描的光波段被接收器接收后转换为光谱分布，该光谱分布实际上受到波长的调制。将光谱分布转换为电流信号，该电流的大小可以直接表征光强的大小，但电流值通常是非常微弱的，还需要通过放大电进行放大。经过放大并整形的电流信号被转换成脉冲电压，该脉冲电压由信号处理单元进行接收并锁定其上升沿和下降沿，在此期间采用计时器进行计数，根据计时中断信号被触发时的计数值，即可得到传感器的标定曲线，从而计算出反射波的中心波长和波长变化量，并演算出环境温度的真实值。
二、电解铝行业存在的问题
1、能源消耗高，清洁生产水平低。虽然铝行业冶炼技术经历了多年的革新和技术升级，但目前铝冶炼仍然是高能耗行业。《清洁生产标准电解铝业》明确了该行业的清洁生产标准，同时，标准中还对污染物产生指标、资源能源利用指标和废物回收利用指标进行了量
化。但目前全国能达到清洁生产水平的企业并不多，特别是老企业离实现清洁生产差距甚远。
2、污染防治意识和水平层次不齐。目前，一些新建的项目在设计阶段就配套了干法净化回收技术治理含氟废气，一些正在运行的企业对原有尾气处理系统进行了升级改造，实现了污染物达标排放，但大多数企业废气无法达标排放，对于残阳极、废阴极炭块和大修渣都没有进行无害化处置或综合利用。总体上，新老项目之间、东西区域之间、不同投资企业之间污染防治意识和水平层次不齐。
3、污染防治重废气轻废渣。目前，电解铝行业产生的固体废物，企业和环保部门均重视仍然不够。电解铝生产过程中产生的固体废物中都含有大量的氟化物，此类废物如果采取随意堆放或简易填埋，均会严重污染周围土壤和地下水。
三、分布式光纤测温系统在电解槽壳监测方法
1、光纤测温系统参数、特点。①测点连续，可以全面、实时检测被监测对象各点的温度，监测范围大；既可测线，亦可测点，容易实现各种工况的实时在线监测及早期预警。 ②光
纤本身即为传感器，防燃、防爆、防腐蚀、耐高电压和强电磁场、耐辐射，抗干扰性能力强，无击穿、烧毁等问题。 ③现场只有敷设的光纤或光缆，无电子设备，系统运行可靠性高。 ④光纤测温系统技术参数：
测温范围：-45℃-400℃；
测量距离：最大 16km；
测温精度：±1℃；
ysn-264
温度分辨率：0.1℃；
光纤探头定位精度：光纤探头 5cm；自由展开光纤 1m 或 25cm 可选。
2、电解槽壳温度监测方法
目前对电解槽壳在线温度检测方法正在研究成功的有以下：①热电偶测温模块分布式槽壳温度监测系统。采用热电偶作为温度传感器，信号采用有线传输，输出信号范围 4- 20mA，采用信号采集器和中继器实现信号集中远距离传输，采用通讯管理器实现数据桥接
后送入上位监控机，通过上位机监控软件实现温度集中监控、阈值报警等功能。 ②无线布点式槽壳温度监测系统。 采用智能温敏元件作为温度传感器，信号采用模块式无线传输，输出信号为高频载波信号，每个测温点安装一个无线温度检测模块，采用无线中继实现信号远距离传输，通过无线网关实现数据桥接后送入上位监控机，通过上位机监控软件实现温度集中监控、阈值报警等功能。 ③基于光纤传感器的铝电解槽壳温度在线监测系统。采用光纤作为温度传感器，同时光纤本身又是信号传输载体，传递信号为光信号，信号传输期间不需要转换，根据光纤测温系统空间分辨率可实现连续多点测温。
分布式测温系统采用测温元件为热电偶和热电阻，采用有线或无线形式进行信号传输。电解槽工作环境存在强磁场干扰，而热电偶和热电阻输出均为弱电信号，电解系列规模越大，槽子数量越多，信号传输距离就越远，因此抗干扰和远距离信号传输问题是以上两种测温系统能够正常稳定运行必须要解决的难题。 另外，热电偶和热电阻均为金属材料制作，存在与电解槽绝缘问题。采用这两种方法需投入大量测温元件、中继器等信号监测及传输设备，测点越多，投资越大。 另一种种测温方法采用光纤作为传感器，同时作为信号传输载体，具有抗电磁干扰、绝缘强度高、测点连续，增加测温光纤长度即可增加测点数量，可扩展性强，信号传输距离长且稳定性高等优点。与前两种测温系统相同，光纤测温
信号引入监控机服务器后，通过监控软件即可实现温度数据分析、自动生成电解槽壳温度曲线、实现槽壳温度阈值报警等多种功能。
自从 20 世纪 70 年代中期光纤测温传感器发明以来，以其优越的特性在工业、民用等多种领域得到了飞速发展和广泛的应用。分布式光纤测温技术是伴随着光纤和电子技术的发展而兴起的，近年来，各种光纤产品的综合性能不断增强，电子技术也更加先进，给分布式光纤测温系统的发展创造了良好的条件。随着电解铝企业对电解系列运行安全的重视和各高校、企业的协作开发，光纤测温技术在电解槽壳测温等领域的应用将有广阔的发展前景。
数模转换电路参考文献继电器封装
［1］张琨鹏，富兆龙.分布式光纤测温传感技术的设计应用［J］.通用机械，2018（9）：54-56，58.
［2］徐红，郑锐，韦锦.分布式光纤温度传感技术的光缆敷设方法研究［J］.光纤与电缆及其应用技术，2019（3）：35-39.
［3］杨晓辉，周阳，刘懿莹.分布式光纤光缆测温的现场影响因素研究［J］.光通信研究，2018（2）：36-39，66.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议