镍电解槽电流分布检测方法的仿真研究.pdf

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1、第31卷第8期计算机仿真2014年8月文章编号：1006—9348(2014)08—0245—05镍电解槽电流分布检测方法的仿真研究王洪茂，铁军，薛济来，赵仁涛(1，北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083；2．北方工业大学，北京，100144)摘要：研究镍电解槽电流分布可为判断电解是否正常提供有力依据。传统人工检测镍电解槽电流方法耗时耗力、判断短路／断路效果不佳，且镍电解车间存在温度较高、环境恶劣、实际测量困难等问题。针对上述问题以某镍厂镍电解槽阴极导电棒为研究对象，利用多物理场仿真软件COMSOLMultiphysics~4．3a中的传热模块，建立合理的

2、物理模型并进行有限元的计算分析。通过数值仿真和现场测试相结合的方法，研究在镍电解中通电稳定情况下导电棒温度与电流分布之间的关系。通过图像处理方法分析现场拍摄采集的图像，得到与温度成一定线性关系的像素值的分布图，并与仿真图像作对比。仿真结果可为镍电解电流分布和准确判断极板短路／断路提供模型参考和理论依据。关键词：镍电解；仿真；传热；电流分布中图分类号：TP391．9文献标识码：BInvestigationofDetectionMethodforCurrentDistributioninNi——electrolyzerWANGHong—mao，TIEJun，XUEJi

3、—lai，ZHAORen—tao(1．SchoolofMetallurgicalandEcologicalEngineering，UniversityOfScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China；2．NorthChinaUniversityofTechnology，Beijing100144，China)ABSTRACT：ThecathodeelectroderodofNi—electrolyzerfromacertainindustryisinvestigatedwithestablishingHeatTra

4、nsferModulebyapplyingmulti—physics—basedsimulationsoftware．COMSOLMuhiphysics@4．3a．MoredetaileddescriptionofhowtocreateacorrectandreasonablephysicalmodelandFiniteElementCalculationarealsoadoptedfortheanalysisofthemode1．Bothnumericalsimulationandfieldtestingareusedforstudyingtherelation

5、—shipbetweencurrentdistributionandtemperatureofelectroderodofNi—electrolysiswhenotherconditionparametersofmodelarestable．Thesimulationandfieldtestingresuhsverifytheeffectivenessoftheproposedmethod．KEYWORDS：Nickelelectrolysis：Simulation：Heattransfer；Curentdistribution在检测过程中不可能全面并及时地对所有

6、导电棒和极板导l引言电状况进行有效的检测。此外，国外研究人员还提出了依据电解工艺是湿法冶炼的主要流程⋯。电解过程中，电极检测电流的磁场变化达到对电流分布实时监测目的，但由于间均匀的电流分布是获得高电流效率、高品质阴极产品的重监测设备庞大，建立系统成本较高，极大地限制了此方法的要保证。但是电解槽通电导电棒及极板在电解过程中很容研究与推广。而用红外热成像技术对阴极导电棒进行精确易发生短／断路现象，这不仅是对电能的浪费，还对最终电解测温，依据电流产生的热效应对镍电解槽温度分布进行实时产品的质量、产量和成本产生巨大影响。监测的方法，对节能降耗、提高监测工作效率有重要意义。

7、国内外现行极板导电状况检测方法以人工检测及移动本文应用大型数值仿真软件COMSOLMultiphysics式检测仪器为主，即“眼看、手摸”l2的方式，由于操作人员对镍电解中阴极导电棒进行建模计算，得到电流分布与温度工作经验层次不同等使得判别极板短／断路的效果不佳，且关系的仿真结果，从而为红外成像技术检测镍电解槽短／断路故障新方法给予理论支持和重要参考。收稿日期：2013—11—13修回日期：2013—12—18-——245．—-——c的条件下，其热辐射力很小，与对流换热的程度相比，相差1—2个数量级。r∞赡E6=ⅢwlⅧE¨=⋯rⅢ(9)Ju其中称为斯蒂芬一玻尔兹

8、曼常数，值