铝电解槽阳极电流检测方法的研究.pdf

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1、有色金属(冶炼部分)(http：／／ysy1．bgrimm．cn)2014年第3期doi：10．3969／J．issn．1007—7545．2014．03．005铝电解槽阳极电流检测方法的研究赵仁涛，紫京浩，张志芳，铁军(北方工业大学机电工程学院自动化系，北京1O0144)摘要：提出一种通过测量有限长矩形导体周围磁场来计算导体内电流的方法。该方法基于毕奥一萨伐尔(Biot—Savart)定律，通过MATLAB仿真，建立了能对有限长矩形导体周围磁感应强度求精确解的三重积分模型，并拟合数据得出形状系数的简化解析式。在此基础上，提出了一种能够消除干扰磁场的方法并给出了

2、数学表达式。最后，推导出电流计算模型。理论验证和现场数据分析表明，该方法可以实时监测阳极电流分布。关键词：阳极电流；磁场；电流模型；数据拟合；MATLAB仿真中图分类号：TF821文献标志码：A文章编号：1007—7545(2O14)O3—0014-05StudyonDetectionMethodofAnodeCurrentinAluminumCellZHAORen—tao，ZIJing—hao，ZHANGZhi—fang，TIEJun(MechanicalandElectricalEngineeringDepartment，NorthChinaUniversi

3、tyofTechnology，Beijing100144，China)Abstract：Amethodtomeasuremagneticfieldaroundconductortocalculatecurrentinfiniterectanglecon—ductorwasputforwardbasedonBiot—Savart1aw．ThetripleintegralmodelforaprecisecalculationofmagneticinductionintensityaroundtheconductorwasestablishedbyMATLABsimu

4、lationandthesimpli—fiedanalysisformulaofshapefactorwasobtainedbyfittingdata．Amethodtoeliminateinterferencefieldswasproposed，themathematicalexpressionswereprovided，andtheanodecurrentcalculationmodelfora—luminumreductioncellwasderived．Thefeasibilityofthismethodinreal—timemonitoringofan

5、odecurrentdistributionisverifiedbyboththeoreticalverificationandfieldmeasurementsanalysis．Keywords：anodecurrent；magneticfield；currentmodel；datafitting；MATLABsimulation我国铝电解企业都把提高电流效率和节能减排以判断电解槽的运行状况、阳极电化学反应性能和作为重要指标之一¨1]，提高电流效率首先要解决的槽底破损等。]。问题就是如何准确测量阳极电流分布。电流分布随在考虑到现场强干扰磁场、高温的情况下，本文

6、槽况变化而变化，是电解过程中最难掌握的参数之通过阳极导杆内电流产生的磁场来检测阳极导杆内一。铝液波动、炉膛形状改变、电解质成分、极间距的电流大小，通过模型确立、实验室验证和实际现场离和铝水平都与电流分布有密切的联系。在焙烧过数据的分析，验证了该方法的可行性与准确性。程中通过监测电流分布的变化，可以及时发现和调1矩形导体周围磁场的计算整阳极的接触状态，避免局部过热导致的焙烧不均匀。在正常电解生产过程中，通过测量电流分布，可1．1磁场理论基础收稿日期：2013—08—28基金项目：国家科技部科技支撑计划项目(2012BAEB09)作者简介：赵仁涛(1970一)，男，

7、河北冀州人，博士研究生，副教授2014年第3期有色金属(冶炼部分)(http：／／ysy1．bgrimm．cn)·15·在实际应用中，阳极导杆、立柱母线、水平母线、1跨接母线等导电导体的截面均为矩形且长度有限。(z2一z1)(y2一1)x-ld因此，推导有限长矩形截面导体的磁感应强度解析(6)表达式是很有必要的_5]。1．2磁感应强度的理论计算图1为长方形载流导体的模型，电流密度方向假设在xoy平面上进行电流测量，则B的大小与z轴的正方向一致，并且在xoy平面上均匀分布。能够准确地反映出导体中电流的大小。利用MAT—其跨度在z轴方向上由z到X，在Y轴方向上由YL

8、AB对(5)式求解，可以