[00865674]基于激光测距技术的电解铝厂阳极定位系统的开发及推广应用

科学技术领域：先进制造与自动化技术在电解铝行业阳极定位过程中的应用。 立项背景：铝电解的生产中阳极炭块消耗很快，要经常更换并要求新极与其它旧极的下表面处在同一水平位置。新极与旧极的偏差过大就会产生效应异常，导致所电解出铝水质量不高，既影响产量，还浪费能源，这就需要在更换过程中进行阳极定位。国内在阳极定位中多采用人工划线确认高度的方式，该方式误差大、效率低，且工作环境危险，工人劳动强度大。如何实现阳极自动定位一直是企业期待解决的问题，国内相关企业和院所也进行了多年的研究和探索，但没能开发出能够满足在电解铝实际工业现场中应用的且能够长期稳定工作的阳极定位系统。国内只有法国ECL公司生产的行车在兰州某铝厂有相关阳极定位系统，但由于使用成本、维护成本及各种技术因素，设备已经搁置不用。 主要技术内容及创新点： 1、通过激光测距仪发出的光束来建立一虚拟平面，使阳极测高仪表可以感知阳极落于这一平面时的高度，利用重量传感器检测到阳极对机械臂产生预设的重量瞬间，由光栅编码尺组成的行程测量结构采集瞬时高度来进行高度采集，从而测出原旧阳极在电解槽上的安装高度、旧阳极的高度、新阳极的高度。通过阳极测高仪表对采集的高度计算后得出新的阳极安装高度给阳极定位系统并实现自动安装。该项目开发的阳极定位系统在电解铝工业现场的广泛应用填补了国内空白。 2、实现了阳极更换时即时自动定位，激光距离、重量、高度、高度差等数据能够实时读取。 3、本阳极定位系统能够同时更换两个阳极，提高了换极效率。 4、该系统利用抗氟化氢腐蚀玻璃镜片的高温激光器，激光器玻璃镜面可以长期使用而不用更换。 技术经济指标： 1、本阳极定位系统使其相对于残极高度差小于1mm，精度远高于人工划线的精度； 2、本阳极定位系统换极成功率由原来人工划线约50%提高到95%以上，换极时的异常效应能够减少90%以上，显著的节约了能源并提高了出铝的效率。 应用推广及效益情况：从2015年投入市场以来，现已在现场运行接近300台。经审计截至2017年年底实现销售额3169.74万元，实现净利润419.90万元。依托阳极定位系统，承德众恒科技有限公司也由一个初创企业成长为高新技术企业，于2017年10月27日获得高新技术企业证书。本阳极定位系统实现了自动测量和换极，全程不需要人工干预。此系统一套就能够减少4名在高温且有氟化氢气体工业现场的工人，为企业节省了人力物力。暴露在高温且存在有害气体的工作环境下对人身体的伤害和损害是巨大且长远的，未婚男子甚至会影响到下一代。以投入到生产中的阳极定位系统粗略计算，直接从有害工作场所替换下约1200人，具有明显的社会效益。