(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 112033566 A(43)申请公布日 2020.12.04
(21)申请号 202010674421.8(22)申请日 2020.07.14
(71)申请人 中铝智能科技发展有限公司
地址 311100 浙江省杭州市余杭区南苑街
道新城路108号801室(72)发明人 曹斌 黄若愚
(74)专利代理机构 杭州杭诚专利事务所有限公
司 33109
代理人 尉伟敏(51)Int.Cl.
G01K 11/32(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
(54)发明名称
铝电解槽分布式光纤测温系统(57)摘要
本发明公开了一种铝电解槽分布式光纤测温系统，包括测温装置以及测温光纤，还包括温度监视系统，所述温度监视系统连接测温装置，所述测温光纤包括高温感温光纤和低温感温光纤，所述低温感温光纤设置于电解槽底部，所述高温感温光纤设置于电解槽侧部。本发明的实质性效果包括：测温装置发射激光信号经测温光纤返回形成闭环，通过检测光信号历经不同测温点的返回时间精准定位各测温点，并通过分析瑞利线和拉曼线的变化检测各测温点温度，实现对铝电解槽底部或侧部的温度检测，并在温度监视系统中可视化连续显示各点的温度，对异常温度进行报警。为铝电解生产运行和作业指导提供了有力的数据保证，能够有效地提高生产稳定性和降低漏槽发生率。
CN 112033566 ACN 112033566 A
权 利 要 求 书
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1.一种铝电解槽分布式光纤测温系统，包括测温装置以及测温光纤，其特征在于，还包括温度监视系统，所述温度监视系统连接测温装置，所述测温光纤包括高温感温光纤和低温感温光纤，所述低温感温光纤设置于电解槽底部，所述高温感温光纤设置于电解槽侧部。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽分布式光纤测温系统，其特征在于，所述高温感温光纤通过高温粘结剂布设于电解槽侧部，高温感温光纤外设有保护罩。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽分布式光纤测温系统，其特征在于，还包括磁性保护罩，所述磁性保护罩吸附于电解槽侧部，且保护罩将高温感温光纤罩扣于电解槽侧部。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽分布式光纤测温系统，其特征在于，所述测温装置包括：
激光源，包含用于发射激光的激光器；收集模块，包含若干透镜组，接收激光；分光模块，包括光栅或陷波滤光片，滤除瑞利散射和杂散光；测温主机，连接分光模块以及测温光纤，用于多通道的光信号传递及处理；检测模块，连接测温主机以及温度监视系统，包括光电倍增管检测器、半导体阵列检测器或多通道的电荷藕合器件。
5.根据权利要求3所述的一种铝电解槽分布式光纤测温系统，其特征在于，所述磁性保护罩内设有气流通道，所述气流通道的出气孔设置在磁性保护罩顶部并朝向磁性保护罩上表面，所述气流通道的进气孔设置在磁性保护罩的中部或下部。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽分布式光纤测温系统，其特征在于，所述测温光纤为铠装光纤。
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CN 112033566 A
说 明 书
铝电解槽分布式光纤测温系统
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技术领域
[0001]本发明涉及铝电解过程信息检测技术领域，尤其涉及一种铝电解槽分布式光纤测温系统。
背景技术
[0002]铝电解槽壳温度是其生产过程中必不可少的巡检项之一，通常主要是依靠人工手持带热电偶的测温仪表对侧部（散热孔和阴极钢棒）和槽底进行测量，尤其是运行不稳定等异常状态下的“病槽”更需要重点关注，加大测温频率，以评判是否会发生漏槽等事故，提前做好应急预案。
[0003]然而依靠人工测温，由于测温点空间狭窄，环境恶劣，这样会导致一是测温时接触不好，采集的数据不稳定，二是人工劳动强度大，尤其是对重点槽的多次测量，人工长时间在高温狭窄环境中，会影响到其身体健康。[0004]目前，除了人工手持测温仪测温外，还有开发出基于AGV的槽底温度巡检系统（机器人）、轨道式温度巡检系统和固定安装式热电偶测温系统。如公开（公告）号：CN2012575U的实用新型公开了一种铝电解槽壳体温度在线监测装置。上述几个测温系统一是成本高，安装困难，尤其是在一些由母线遮挡的位置基本尚不可安装；二是只能测量槽底温度，并且一套系统不能同时监测整个系列电解槽；三是槽底路面状况差，AVG或其它路面行走形式的测温系统路径规划复杂。[0005]综上所述，需要进一步开发和优化铝电解槽槽壳温度在线检测系统，提高易用性、可靠性和易维护性，降低成本，从而进一步提高铝电解槽预测性维护水平，实现大幅降低漏槽发生率和延长槽寿命的目的。
发明内容
[0006]针对现有技术适用性差，维护成本高的问题，本发明提供了一种铝电解槽分布式光纤测温系统，通过高温与低温区域的差异化检测，提高分析精度，并降低系统的复杂性和成本。
[0007]以下是本发明的技术方案。
[0008]一种铝电解槽分布式光纤测温系统，包括测温装置以及测温光纤，还包括温度监视系统，所述温度监视系统连接测温装置，所述测温光纤包括高温感温光纤和低温感温光纤，所述低温感温光纤设置于电解槽底部，所述高温感温光纤设置于电解槽侧部。测温装置发射激光信号经测温光纤返回形成闭环，通过检测光信号历经不同测温点的返回时间精准定位各测温点，并通过分析瑞利线和拉曼线的变化检测各测温点温度，实现对铝电解槽底部或侧部（包括散热孔和阴极钢棒）的温度检测，并在温度监视系统中可视化连续显示各点的温度，对异常温度进行报警。[0009]作为优选，所述高温感温光纤通过高温粘结剂布设于电解槽侧部，高温感温光纤外设有保护罩。保护罩为防止电解生产掉渣破坏光纤。
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说 明 书
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作为优选，还包括磁性保护罩，所述磁性保护罩吸附于电解槽侧部，且保护罩将高
温感温光纤罩扣于电解槽侧部。由于电解槽处在强磁场环境中，通过磁性材料制成的保护罩可以直接吸附在电解槽上，免去光纤的额外固定措施，易于维护。[0011]作为优选，所述测温装置包括：激光源，包含用于发射激光的激光器；收集模块，包含若干透镜组，接收激光；分光模块，包括光栅或陷波滤光片，滤除瑞利散射和杂散光；测温主机，连接分光模块以及测温光纤，用于多通道的光信号传递及处理；检测模块，连接测温主机以及温度监视系统，包括光电倍增管检测器、半导体阵列检测器或多通道的电荷藕合器件。使用成熟技术提高装置的稳定性和使用寿命。[0012]作为优选，所述磁性保护罩内设有气流通道，所述气流通道的出气孔设置在磁性保护罩顶部并朝向磁性保护罩上表面，所述气流通道的进气孔设置在磁性保护罩的中部或下部。由于电解槽附近的温度较高，气流通道内的空气受热向上移动，并从出气口流出，可以吹去保护罩表面的掉渣使其滑落，防止长时间堆积。[0013]作为优选，所述测温光纤为铠装光纤。[0014]本发明的实质性效果包括：可靠精准获取铝电解槽侧部和槽底温度分布参数，一方面避免了人工长时间在高温狭窄环境下，逐槽手持测温仪器并手工记录采集相关数据，极大地降低人工劳动强度；另一方面，本发明系统具有安装简易快捷、维护方便以及成本低廉等特点，提高了易用性和安全性；再者，使用本系统一次安装，通常情况下无需更换任何零部件，使用寿命长，即使出现光纤被外来因素损坏情况，只需熔接受损部分光纤，不影响系统的正常运行。此外，本发明系统能快速精确定位到温度异常位置，为漏槽预判和应急处理提供了准确可靠的信息。总之，本发明系统为铝电解生产运行和作业指导提供了有力的数据保证，能够有效地提高生产稳定性和降低漏槽发生率。附图说明
[0015]图1是本发明实施例的系统框图；
图2是本发明实施例的一种磁性保护罩示意图；图3是本发明实施例的另一种磁性保护罩示意图；图中包括：1-测温光纤、2-测温装置、3-温度监视系统、11-磁性保护罩、12-气流通道。具体实施方式
[0016]下面将结合实施例，对本申请的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本发明，在下文中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本发明的主旨。[0017]实施例一：
如图1所示是一种铝电解槽分布式光纤测温系统，包括测温装置2、测温光纤1及温度监视系统3，测温光纤为铠装光纤。温度监视系统连接测温装置，测温光纤包括高温感温光纤和低温感温光纤，低温感温光纤设置于电解槽底部，高温感温光纤设置于电解槽侧部。测温装置发射激光信号经测温光纤返回形成闭环，通过检测光信号历经不同测温点的返回时间精准定位各测温点，并通过分析瑞利线和拉曼线的变化检测各测温点温度，实现对铝电解
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说 明 书
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槽底部或侧部（包括散热孔和阴极钢棒）的温度检测，并在温度监视系统中可视化连续显示各点的温度，对异常温度进行报警。
[0018]高温感温光纤通过高温粘结剂布设于电解槽侧部，高温感温光纤外设有如图2所示的磁性保护罩11。保护罩为防止电解生产掉渣破坏光纤。磁性保护罩吸附于电解槽侧部，且保护罩将高温感温光纤罩扣于电解槽侧部。由于电解槽处在强磁场环境中，通过磁性材料制成的保护罩可以直接吸附在电解槽上，免去光纤的额外固定措施，易于维护。[0019]本实施例的测温装置包括：激光源，包含用于发射激光的激光器；收集模块，包含若干透镜组，接收激光；分光模块，包括光栅或陷波滤光片，滤除瑞利散射和杂散光；测温主机，连接分光模块以及测温光纤，用于多通道的光信号传递及处理；检测模块，连接测温主机以及温度监视系统，包括光电倍增管检测器、半导体阵列检测器或多通道的电荷藕合器件。使用成熟技术提高装置的稳定性和使用寿命。[0020]实施例二：
本实施例与上一实施例在整体上一致，区别在于，磁性保护罩内设有气流通道，气流通道的出气孔设置在磁性保护罩顶部并朝向磁性保护罩上表面，气流通道的进气孔设置在磁性保护罩的中部或下部。由于电解槽附近的温度较高，气流通道内的空气受热向上移动，并从出气口流出，可以吹去保护罩表面的掉渣使其滑落，防止长时间堆积。[0021]本实施例可靠精准获取铝电解槽侧部和槽底温度分布参数，一方面避免了人工长时间在高温狭窄环境下，逐槽手持测温仪器并手工记录采集相关数据，极大地降低人工劳动强度；另一方面，本发明系统具有安装简易快捷、维护方便以及成本低廉等特点，提高了易用性和安全性；再者，使用本系统一次安装，通常情况下无需更换任何零部件，使用寿命长，即使出现光纤被外来因素损坏情况，只需熔接受损部分光纤，不影响系统的正常运行。此外，本发明系统能快速精确定位到温度异常位置，为漏槽预判和应急处理提供了准确可靠的信息。总之，本发明系统为铝电解生产运行和作业指导提供了有力的数据保证，能够有效地提高生产稳定性和降低漏槽发生率。[0022]通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将具体装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。[0023]另外，在本申请实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。[0024]以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
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说 明 书 附 图
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图1
图2
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说 明 书 附 图
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图3
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