CN118880399A - 一种用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，涉及水溶液电解技术领域，包括槽间垫板，其用于支撑并连接相邻两电解槽的传输端，能够传输相邻两电解槽的电流，且所述槽间垫板内开设有沿所述槽间垫板长度方向布置的测量孔，测量孔内穿设有测量模块，测量模块包括多个通过电源线及数据线依次串联的测量电路板，测量电路板上的霍尔传感器位于对应的下游阳极导电棒的导电端的正下方，以检测其上通过电流时产生的磁场强度；无线路由模块与测量模块一端电连接，用于为测量模块供电并传输测量模块的测量数据。本发明提供的用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，布置于槽间垫板的测量孔内，能够实现电极电流在线测量。

Description

一种用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统

技术领域

本发明涉及水溶液电解技术领域，特别是涉及一种用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统。

背景技术

在铜、铅、锌、镍、锰等金属的水溶液电解精炼和电解沉积的工业生产过程中，一般单个电解槽包含数十块阳极和对应数量的阴极，阳极、阴极都是板状，称为阳极板、阴极板，阳极板和阴极板交叉并排排列，其单面面积可达1m²以上，单块电极可以通过500A以上的电流。电解槽中阴阳极之间距离仅为数十毫米，电极表面局部的变形会导致电流在电极表面分布不均，使局部电流密度增大，影响电解的电流效率和产品质量。电解过程中添加剂的比例或成分失调，使电极表面形成枝晶，或阳极表面附着未及时清除的阳极泥层，这些情况的发生，均会导致阴极表面局部生成结粒并快速长大成粗大粒子，当该粗大粒子与阳极表面接触时，会使阴极和阳极之间形成短路；甚至有时电极变形会直接导致阴极与阳极接触形成短路。短路发生后，电极电流可达到平均电流的3倍以上，不仅显著降低了电流效率，增大产品直流电耗，同时也降低了阴极质量，甚至造成阳极板、阴极板及导电棒的烧损、变形。

另外，当电极导电棒与导电排接触不良而发生断路的情况时，阴极上的金属会发生溶解，电极电流的偏大会形成较高的过电压，杂质元素会从溶液中与诸金属共析，从而降低电流效率和阴极质量。因此，电极电流的测量对于组织、管理和优化电解生产过程非常重要。通过电极电流的测量能够为电极短路和断路以及电极电流分布不均的预测和快速检测提供依据，从而提高电解电流效率、降低产品能耗、提高产品质量。

在现有的电解工业生产中，尚未实现电极电流的在线测量，究其原因主要在于：1、每个电解槽中存在众多的阳极和阴极，导致电解槽中空间狭窄，缺少电极电流在线测量元器件的安装空间；2、电解生产过程中需要定期取出阴极、阳极进行金属的剥离和电极表面维护，该操作需要在电解槽槽面上进行，因此，电极电流在线测量的元器件不能安装在电解槽槽面上，同样使得电极电流在线测量的元器件缺乏安装空间；3、水溶电解的电解质多为硫酸等强酸性的电解质混合溶液，具有非常强的腐蚀性，对测量元件、测量电路板、连接导线等的保护也成为成功测量电极电流的关键措施之一；4、电解槽长达6m以上，生产现场的操作环境以及运送过程限制了测量传感器的几何长度，也是生产现场应用测量传感器必须解决的实际问题。

综上，在现有的电解工业生产中，缺乏一种能够实现电极电流在线测量的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，以解决上述现有技术存在的问题，其布置于槽间垫板的测量孔内，能够实现电极电流在线测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，包括：槽间垫板，用于支撑并连接相邻两电解槽的传输端，能够传输相邻两电解槽的电流，且所述槽间垫板内开设有沿所述槽间垫板长度方向布置的测量孔；测量模块，其穿设于所述测量孔内，包括多个通过导线依次串联的测量电路板，所述测量电路板上的霍尔传感器位于待测量传输端的正下方，以检测传输端上通过电流时产生的磁场强度；无线路由模块，与所述测量模块一端电连接，用于为所述测量模块供电并传输所述测量模块的测量数据，无线路由模块实现对测量模块各测量电路板下达测量指令、对各测量电路板测量到的磁场信息进行计算获得电极电流。

本发明在测量时外接的电源线向测量模块供电，测量模块测量到的电流信息通过数据线传输送到无线路由模块，再通过天线馈线连接到外部的天线，向接收系统发送测量结果，进行展示和分析。本发明的测量模块可以用于锌电解沉积、铜电解精炼等水溶液电解槽电极电流的在线测量，从而为电极短路和断路以及电极电流分布不均的快速检测和诊断提供依据，可以实现一台电解槽上所有阳极或阴极电流的在线测量，具体数量不做限制，可以根据需要设置。

可选的，所述无线路由模块和每个所述测量电路板之间均固定包覆有一个U型槽。

可选的，所述U型槽包括底板和两个对称布置的侧板，所述无线路由模块和测量电路板固定设置于对应U型槽的底板内侧，所述U型槽的底板外侧与所述测量孔的内壁抵接。

可选的，相邻两U型槽位于同一侧的侧板之间通过柔性塑料条连接，可以实现所述U型槽之间的定位对齐以及折叠，放置或搬运输送时，通过柔软塑料条将相互连接的U型槽折叠成匝，便于转运；现场安装时将多个U型槽逐个定位对齐放入槽间垫板的测量孔中，便于安装。

可选的，所述导线为电源线及数据线。

可选的，所述无线路由模块外接有电源线，测量孔的一端封闭，其中另一端预留通孔以使无线路由模块的电源线及天线馈线穿出，从外部获得电源和将测量数据、测量指令通过无线天线进行无线传输到接收系统进行展示和分析，所述电源线连接到当前电解槽的上下游导电排上获取电能。

可选的，所述无线路由模块外接有天线馈线，所述天线馈线连接到无线天线，以接受测量指令和发送测量数据。

可选的，还包括用于测量电解液温度的热电阻，所述热电阻与所述无线路由模块电连接，能够将电解液温度数据经无线路由模块收集并传输；通过外接热电阻实时测量电解液温度，通过在电解槽的上下导电排获得测量系统所需电力并实时测量到电解槽的槽电压，测量到所述电解槽中电解液温度、槽电压，与所述测量模块测量到的电极电流信息一起通过无线方式发射到接收系统进行展示和分析。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，布置于槽间垫板的测量孔内，不与电解液接触，且不会干涉阴极和阳极的维护，位于电极导电棒正下方的霍尔传感器，检测导电棒上通过的电流产生的磁场强度，无线路由模块完成测量模块中所有霍尔传感器测量磁场数据的计算处理并给出对应电极电流，在不影响电解槽正常生产操作的情况下，可以实现电解槽中电极电流的在线测量，为提高电解电流效率、降低产品能耗提供技术支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统示意图；

图2为本发明多个U型槽折叠示意图；

图3为本发明的槽间垫板示意图；

图4为本发明电极电流的测量原理图。

附图标记：1-测量电路板；2-霍尔传感器；3-无线路由模块；4-电源线及天线馈线；5-柔性塑料条；6-电源线及数据线；7-U型槽；8-槽间垫板；9-测量孔；10-导电排；11-上游阳极板；12-上游阴极板；13-上游阴极导电棒的导电端；14-上游阳极导电棒的非导电端；15-下游阳极导电棒的导电端；16-下游阴极导电棒的非导电端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，以解决上述现有技术存在的问题，其布置于槽间垫板的测量孔内，能够实现电极电流在线测量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1～图4所示，电解槽工作时，相邻两个电解槽之间设有一个槽间垫板8，槽间垫板8沿宽度方向分为上游侧和下游侧，且槽间垫板8两侧设有齿台，齿台下部位置处开设有测量孔9，两侧齿台之间的凹槽内设置有导电排10。上游电解槽的上游阳极板11上的电流通过电解液传递到上游阴极板12，再经上游阴极导电棒的导电端13传导到导电排10，然后传递到当前电解槽的下游阳极导电棒的导电端15上，实现两个电解槽之间电流的传输；上游阳极板11通过上游阳极导电棒的非导电端14与槽间垫板8连接，下游阴极导电板通过下游阴极导电棒的非导电端16与槽间垫板8连接。电解槽的工作方式，以及相邻电解槽与槽间垫板8的配合连接方式均属于现有技术，因此本发明仅简要概述此部分，不做过多赘述。

基于此，本发明提供一种用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，包括穿设于测量孔9内的测量模块，测量模块包括多个通过电源线及数据线6依次串联的测量电路板1，测量电路板1上的霍尔传感器2位于对应的下游阳极导电棒的导电端15的正下方，以检测其上通过电流时产生的磁场强度；无线路由模块3与测量模块一端电连接，用于为测量模块供电并传输测量模块的测量数据。

本发明在测量时外接的电源线向测量模块供电，在下游阳极导电棒的导电端15上产生的磁场被安装到测量孔9中的测量电路板1上的霍尔传感器2检测到，经过无线路由模块3计算处理得到电流的大小，再通过馈线连接到外部的天线，向接收系统发送测量结果，进行展示和分析。本发明的测量模块可以用于锌电解沉积、铜电解精炼等水溶液电解槽电极电流的在线测量，从而为电极短路和断路以及电极电流分布不均的快速检测和诊断提供依据。

进一步优选的，本发明在一个具体实施例中，为了便于固定和安装，因此每个测量电路板1均分别被固定在独立的U型槽7中，无线路由模块3也被固定在一个单独的U型槽7中，一个测量系统的所有U型槽7之间通过柔性塑料条5进行连接，实现图2所示放置和运送过程的折叠，在生产现场定位对齐展开，放置到图3所示槽间垫板8的测量孔9中以进行电流测量。

当测量系统安装到槽间垫板8的测量孔9中后，测量孔的一端完全封闭，另一端引出连接无线路由模块3的电源线及天线馈线4，其中两根电源线连接到当前电解槽的上下游导电排上获取电能，天线馈线则连接到无线天线以接受测量指令和发送测量数据。

具体测量时，安装到槽间垫板8的测量孔9中的U型槽7确保测量电路板1上的霍尔传感器2正位于待测下游阳极导电棒的导电端15的正下方，上游电解槽的上游阳极板11上的电流通过电解液传递到上游阴极板12，再经上游阴极导电棒的导电端13传导到导电排10，然后传递到当前电解槽的下游阳极导电棒的导电端15上，其在下游阳极导电棒的导电端15上产生的磁场被安装到测量孔9中的测量电路板1上的霍尔传感器2检测到，经过无线路由模块3计算处理得到电流的大小，再经过天线馈线线和天线发送到接收系统进行展示和分析。

无线路由模块3还可以通过电源线及天线馈线4加入测量电解液温度的热电阻信号，并与电源线本身包含的槽电压、测量的电极电流一起发送到接受系统进行展示和分析处理。本发明的U型槽7由铝合金或有机塑料等非磁性材质加工而成，槽间垫板8由环氧树脂玻璃钢等材料加工而成。

通过本发明的测量系统，能够在不影响电解槽正常生产操作的条件下进行电极电流的在线测量，并有效克服电解车间高腐蚀环境的影响，为进一步诊断电极的短路、断路和电极之间的电流分布不均、提高电解电流效率、降低产品成本奠定基础。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，其特征在于，包括：

槽间垫板，用于支撑并连接相邻两电解槽的传输端，能够传输相邻两电解槽的电流，且所述槽间垫板内开设有沿所述槽间垫板长度方向布置的测量孔；

测量模块，其穿设于所述测量孔内，包括多个通过导线依次串联的测量电路板，所述测量电路板上的霍尔传感器位于待测量传输端的正下方，以检测传输端上通过电流时产生的磁场强度；

无线路由模块，与所述测量模块一端电连接，用于为所述测量模块供电并传输所述测量模块的测量数据。

2.根据权利要求1所述的用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，其特征在于，所述无线路由模块和每个所述测量电路板之间均固定包覆有一个U型槽。

3.根据权利要求2所述的用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，其特征在于，所述U型槽包括底板和两个对称布置的侧板，所述无线路由模块和测量电路板固定设置于对应U型槽的底板内侧，所述U型槽的底板外侧与所述测量孔的内壁抵接。

4.根据权利要求3所述的用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，其特征在于，相邻两U型槽位于同一侧的侧板之间通过柔性塑料条连接。

5.根据权利要求1所述的用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，其特征在于，所述导线为电源线及数据线。

6.根据权利要求1所述的用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，其特征在于，所述无线路由模块外接有电源线，所述电源线连接到当前电解槽的上下游导电排上获取电能。

7.根据权利要求1所述的用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，其特征在于，所述无线路由模块外接有天线馈线，所述天线馈线连接到无线天线，以接受测量指令和发送测量数据。

8.根据权利要求1所述的用于水溶液电解槽的电极电流在线测量系统，其特征在于，还包括用于测量电解液温度的热电阻，所述热电阻与所述无线路由模块电连接，能够将电解液温度数据经无线路由模块收集并传输。