способ и система управления добавлениями порошкообразных материалов в ванну электролизера, предназначенного для получения алюминия

Формула изобретения

1. Способ управления добавлениями порошкообразных материалов в электролизер (1), предназначенный для получения алюминия электролизом в расплавленных солях и оборудованный по меньшей мере одним дозатором (20) порошкообразных материалов и по меньшей мере одним устройством (30) пробивания, содержащим привод (31) и пробойник (33), причем упомянутый электролизер содержит ванну (7) жидкого электролита и эксплуатируется таким образом, что поверх ванны (7) жидкого электролита образуется корка (10) глинозема и затвердевшего электролита, при этом в упомянутой корке (10) с помощью устройства (30) пробивания формируют по меньшей мере одно отверстие (11), и через по меньшей мере одно отверстие (11) вводят порошкообразный материал согласно определенной процедуре введения добавок, называемой нормальной процедурой подачи, отличающийся тем, что

выполняют устройство или каждое устройство (30) пробивания с по меньшей мере одним датчиком (40) положения, способным обнаружить по меньшей мере одно определенное нижнее положение Р,

в определенный момент t₀ генерируют электрический сигнал S, способный вызвать опускание пробойника (33) с помощью привода (31),

измеряют момент t, в который пробойник (33) достигает упомянутого определенного нижнего положения Р,

определяют значение по меньшей мере одного показателя функционирования подачи порошкообразных материалов, задаваемого функцией F(t₀, t),

определяют, является ли функционирование аномальным, исходя из по меньшей мере одного критерия функционирования и значения показателя или показателей F функционирования;

если функционирование не признано аномальным, сохраняют нормальную процедуру подачи,

если функционирование признано аномальным, запускают по меньшей мере одну корректирующую процедуру, называемую регулировкой/нормализацией, способную вернуть подачу порошкообразных материалов к нормальному функционированию.

2. Способ управления по п.1, отличающийся тем, что показатель функционирования задают функцией F(t-t₀) разности, называемой длительностью опускания D, между моментом t₀ и моментом t.

3. Способ управления по п.2, отличающийся тем, что функционирование признают аномальным, если длительность опускания оказывается выше определенного верхнего предела Sh в по меньшей мере Nh последовательных определениях.

4. Способ управления по п.3, отличающийся тем, что Nh представляет собой целое число, составляющее от 1 до 10.

5. Способ управления по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что функционирование признают аномальным, если длительность опускания оказывается выше определенного предела Sh' в по меньшей мере Nh' определениях из N, то есть, если отношение Nh'/N выше заданного значения Rh.

6. Способ управления по п.3, отличающийся тем, что предел Sh имеет фиксированное значение или значение, рассчитываемое с помощью множества последовательных или разделенных промежутками значений длительности D.

7. Способ управления по п.5, отличающийся тем, что предел Sh' имеет фиксированное значение или значение, рассчитываемое с помощью множества последовательных или разделенных промежутками значений длительности D.

8. Способ управления по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что функционирование признают аномальным, если длительность опускания оказывается ниже определенного нижнего предела Sb в по меньшей мере Nb последовательных определениях.

9. Способ управления по п.8, отличающийся тем, что Nb представляет собой целое число, составляющее от 1 до 10.

10. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что функционирование признают аномальным, если момент t не может быть измерен по истечении времени Т, превышающего определенный предел Tmax.

11. Способ управления по п.10, отличающийся тем, что предел Tmax составляет от 5 до 15 с.

12. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что показатель функционирования, называемый показателем отклонения, определяют исходя из разброса Е между по меньшей мере двумя значениями длительности опускания D, последовательными или разделенными промежуточными измерениями.

13. Способ управления по п.12, отличающийся тем, что упомянутый разброс Е задается алгебраической разностью между двумя значениями длительности опускания D, последовательными или разделенными промежуточными измерениями.

14. Способ управления по п.12, отличающийся тем, что упомянутый разброс Е задается средним или статистическим разбросом между по меньшей мере тремя значениями длительности опускания D, последовательными или разделенными промежуточными измерениями.

15. Способ управления по п.12, отличающийся тем, что функционирование признают аномальным, когда упомянутый разброс Е превышает определенный предел Se.

16. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что упомянутая процедура регулировки/нормализации включает в себя по меньшей мере одно автоматическое или ручное вмешательство, способное исправить функционирование устройства (30) пробивания.

17. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что упомянутый электролизер (1) оборудуют по меньшей мере двумя устройствами (30) пробивания, каждое из которых связано с отдельным дозатором (20) порошкообразных материалов, а упомянутая процедура регулировки/нормализации включает в себя прекращение, по меньшей мере временное, подачи порошкообразных материалов дозатором, связанным с тем устройством пробивания, функционирование которого признано аномальным.

18. Способ управления по п.17, отличающийся тем, что он включает в себя перераспределение подачи порошкообразных материалов на другой или другие дозаторы этого электролизера.

19. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, когда функционирование по меньшей мере одного устройства (30) пробивания признано аномальным, он также включает в себя изменение нормальной процедуры подачи.

20. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что определенное нижнее положение является положением, в котором пробойник (33) входит в контакт с ванной (7) жидкого электролита.

21. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что определенное нижнее положение является самым нижним положением, допускаемым приводом (31).

22. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что привод (31) устройства или каждого устройства (30) пробивания содержит по меньшей мере один силовой цилиндр, снабженный упомянутым датчиком (40).

23. Способ управления по п.22, отличающийся тем, что упомянутый датчик (40) представляет собой датчик конца хода.

24. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что датчик (40) положения выбирают из механических, электрических, оптических или магнитных датчиков и датчиков, содержащих любые комбинации этих средств.

25. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что электрический сигнал S подает команду на опускание пробойника электрическим, оптическим или пневматическим путем.

26. Способ управления по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что порошкообразные материалы выбирают из группы, состоящей из порошков на основе глинозема, порошков фторида алюминия и порошков на основе криолита.

27. Система (50) управления добавлениями порошкообразных материалов в электролизер (1), предназначенный для получения алюминия электролизом в расплавленных солях и оборудованный по меньшей мере одним дозатором (20) порошкообразных материалов и по меньшей мере одним устройством (30) пробивания, содержащим привод (31) и пробойник (33), причем электролизер содержит ванну (7) жидкого электролита и эксплуатируется таким образом, что поверх ванны (7) жидкого электролита образуется корка (10) глинозема и затвердевшего электролита, отличающаяся тем, что она включает в себя средство (51) генерирования электрического сигнала (S), способного вызвать в определенный момент t₀ опускание пробойника (33) с помощью привода (31), устройство (52) измерения момента t, в который пробойник (33) достигает определенного нижнего положения Р, причем устройство (52) содержит по меньшей мере один датчик (40) положения, способный обнаружить упомянутое нижнее положение Р, средство (53), называемое средством диагностики, для определения значения по меньшей мере одного показателя функционирования подачи F(t₀ , t), исходя из значения в момент t₀ и значения, полученного на момент t.

28. Система (50) управления по п.27, отличающаяся тем, что упомянутый датчик (40) встроен в по меньшей мере одно устройство(а) (30) пробивания.

29. Система (50) управления по п.28, отличающаяся тем, что упомянутый датчик (40) встроен в привод (31) каждого устройства (30) пробивания.

30. Система (50) управления по п.29, отличающаяся тем, что привод (31) включает в себя силовой цилиндр, оборудованный упомянутым датчиком (40).

31. Система (50) управления по любому из пп.27-30, отличающаяся тем, что упомянутый датчик (40) представляет собой датчик конца хода.

32. Система (50) управления по любому из пп.27-30, отличающаяся тем, что датчик (40) выбран из механических, электрических, оптических или магнитных датчиков и датчиков, содержащих любые комбинации этих средств.

33. Система (50) управления по любому из пп.27-30, отличающаяся тем, что система (50) управления согласно изобретению содержит регулятор (54).

34. Система (50) управления по п.33, отличающаяся тем, что регулятор (54) содержит специальные средства для осуществления автоматических вмешательств, предназначенных для исправления функционирования устройства (30) пробивания, когда показатель F(t₀, t) функционирования обнаруживает аномальное функционирование подачи.

35. Система (50) управления по любому из пп.27-30, отличающаяся тем, что порошкообразные материалы выбраны из группы, состоящей из порошков на основе глинозема, порошков фторида алюминия и порошков на основе криолита.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к получению алюминия электролизом в расплавленных солях согласно способу Холла-Эру. В частности, оно относится к управлению добавлениями порошкообразных материалов в ванну электролита электролизеров.

Уровень техники

Функционирование электролизера для получения алюминия электролизом в расплавленных солях из глинозема, растворенного в ванне электролита на основе криолита, приводит к постоянному изменению состава этой ванны. С одной стороны, глинозем расходуется в ходе реакций электролиза, а, с другой стороны, количество и состав ванны постепенно изменяются из-за вторичных механизмов, таких как поглощение компонентов криолита стенками электролизера или разложение фтористых компонентов при анодных эффектах. Следовательно, необходимо регулярно добавлять глинозем и составляющие ванну компоненты, такие как криолит (Na ₃AlF₆) или фторид алюминия (AlF ₃), чтобы стабилизировать параметры функционирования электролизера. Целью такой стабилизации является, в частности, достижение как можно большего выхода по току и предотвращение анодных эффектов, вызванных дефицитом глинозема в ванне, и накопления «осадков» глинозема на подине электролизера, вызванного избытком глинозема.

Глинозем и компоненты электролита обычно вводят в ванну в виде порошка. Известно несколько способов и устройств «питания» электролизеров порошкообразными материалами автоматизированным и регулируемым образом. Например, в следующих заявках на патент на имя фирмы «Алюминиюм Пешинэ» (Aluminium Pechiney) описываются способы управления добавлениями глинозема, фторида алюминия или других компонентов: FR 2749858 (соответствующая патенту US 6033550), FR 2581660 (соответствующая патенту US 4654129), FR 2487386 (соответствующая патенту US 4431491), FR 2620738 (соответствующая патенту US 4867851) и FR 2821363.

Чтобы иметь возможность вводить порошкообразный материал в ванну электролита, электролизеры оборудуют одним или несколькими дозаторами порошкообразных материалов, связанными с устройством пробивания корки глинозема и застывшего электролита, которая покрывает поверхность ванны при нормальном функционировании. Устройство пробивания содержит обычно силовой цилиндр и пробойник (или «плунжер»), закрепленный на конце держателя силового цилиндра. Плунжер опускается под действием силового цилиндра и разрушает корку глинозема и затвердевшего электролита. Эта операция может повториться несколько раз регулярным образом с тем, чтобы сохранять отверстие для ввода порошкообразных материалов открытым. Такие устройства описаны в заявках на патент FR 1457746 (соответствует патенту GB 1091373) и FR 2504158 (соответствует патенту US 4435255) и патенте US 3400062.

Однако при некоторых условиях устройство пробивания не позволяет обеспечить введение порошкообразного материала в ванну. В частности, бывает, что дыра закупоривается кусками глинозема, агломерированными с твердой ванной, что препятствует «питанию» ванны, т.е. подаче в нее порошкообразных материалов. Устройство пробивания может также быть неисправным. Предлагалось учитывать такие аномалии функционирования путем электрических измерений, способных обнаружить, действительно ли плунжер вошел в контакт с электролитом. Например, в заявке на патент FR 2483965 (соответствующей патенту US 4377452) на имя «Алюминиюм Пешинэ» контакт между электролитом и плунжером обнаруживают путем электрических измерений между пробойником и катодом. Если по истечении определенного промежутка времени не было выявлено контакта с электролитом, система подает, например, команду поднять плунжер или прекратить подачу. Этот способ неудобен тем, что он чувствителен к флуктуациям напряжения на электролизере, в частности при анодных эффектах. Американский патент US 4563255 на имя «Свис Алюминиум» (Swiss Aluminium) описывает сходное, но более сложное решение, в котором используются измерения полного сопротивления (импеданса).

Заявитель искал средства для обнаружения и учета аномалий в ходе подачи порошкообразных материалов в электролизер, которые не зависели бы от электрических измерений, проводимых непосредственно на электролизере.

Описание изобретения

Объектом изобретения является способ управления добавлениями порошкообразных материалов в электролизер, предназначенный для получения алюминия электролизом в расплавленных солях и оборудованный, по меньшей мере, одним дозатором порошкообразных материалов и, по меньшей мере, одним устройством пробивания, содержащим привод и пробойник, причем упомянутый электролизер содержит ванну жидкого электролита и эксплуатируется таким образом, что поверх ванны жидкого электролита образуется корка глинозема и затвердевшего электролита, при этом в упомянутой корке с помощью устройства пробивания формируют, по меньшей мере, одно отверстие, и через, по меньшей мере, одно отверстие вводят порошкообразный материал согласно определенной процедуре введения добавок, обозначаемой выражением «нормальная процедура подачи», и отличающийся тем, что:

- в определенный момент t₀ генерируют электрический сигнал S, способный вызвать опускание пробойника с помощью привода;

- измеряют момент t, когда пробойник достигает определенного нижнего положения P;

- определяют значение, по меньшей мере, одного показателя функционирования подачи порошкообразных материалов, задаваемого функцией F(t₀, t);

- определяют, является ли функционирование аномальным, исходя из, по меньшей мере, одного критерия функционирования и значения показателя или показателей F функционирования;

- если функционирование не признано аномальным, сохраняют нормальную процедуру подачи;

- если функционирование признано аномальным, запускают, по меньшей мере, одну корректирующую процедуру, называемую «регулировкой/нормализацией», способную вернуть подачу порошкообразных материалов к нормальному функционированию.

Порошкообразные материалы обычно представляют собой порошок на основе глинозема (такой как порошкообразный глинозем, чистый или фторированный), порошок фторида алюминия (AlF ₃) или порошок на основе криолита (называемый «порошковой ванной», который может необязательно содержать глинозем и/или одно или несколько других соединений).

Упомянутая процедура подачи может распространяться на добавки нескольких различных порошкообразных материалов.

Объектом изобретения является также система управления добавлениями порошкообразных материалов в электролизер, предназначенный для получения алюминия электролизом в расплавленных солях и оборудованный, по меньшей мере, одним дозатором порошкообразных материалов и, по меньшей мере, одним устройством пробивания, содержащим привод и пробойник, причем упомянутый электролизер содержит ванну жидкого электролита и эксплуатируется таким образом, что поверх ванны жидкого электролита образуется корка глинозема и затвердевшего электролита, отличающаяся тем, что она включает в себя:

- средство генерирования электрического сигнала S, способного вызвать в определенный момент t₀ опускание пробойника с помощью привода;

- устройство измерения момента t, в который пробойник достигает определенного нижнего положения P;

- средство определения значения, по меньшей мере, одного показателя F(t ₀, t) функционирования подачи, исходя из значения в момент t₀ и значения, полученного на момент t.

У заявителя возникла идея использовать показатель функционирования, основанный на движении пробойника и, в частности, на времени прохождения пробойником от начального положения P ₀ до определенного положения P. Такой показатель позволяет легко получить простой диагноз функционирования (хода) подачи на заданном уровне пробойника. Способ согласно изобретению позволяет также сохранить контроль над ходом подачи даже во время анодных эффектов. Он особенно прост для автоматизирования.

Ниже изобретение описывается подробно с помощью приложенных фигур.

На фигуре 1 показан типичный электролизер, предназначенный для получения алюминия электролизом в расплавленных солях, вид в вертикальном разрезе.

На фигуре 2 показан частичный вид внутри типичного электролизера, предназначенного для получения алюминия электролизом в расплавленных солях, вид в вертикальном разрезе.

На фигуре 3 показана система управления добавлениями порошкообразных материалов согласно изобретению.

На фигуре 4 показано функционирование способа управления согласно изобретению.

На фигурах 5 и 6 показаны конструкция и функционирование устройства пробивания, пригодного для осуществления изобретения.

Как показано на фигуре 1, электролизер (1) для получения алюминия электролизом в расплавленных солях, то есть огневым электролизом, включает в себя электролизную ванну (12), аноды (2) и средства (20, 30) подачи порошкообразных материалов. Аноды (2), обычно - предварительно обожженные аноды из углеродного материала, поддерживаются держателем (3) на анодной раме (9). Электролизная ванна (12) содержит металлический кожух (8), обычно из стали, нижние элементы футеровки (13, 14) и катодное устройство (5, 15). Катодное устройство (5, 15) содержит токоподводящие стержни (15), называемые катодными стержнями, к которым прикреплены электрические проводники (16, 17), служащие для подвода тока I₀ электролиза. Элементы футеровки (13, 14) и катодное устройство (5, 15) образуют внутри электролизной ванны (12) емкость, способную содержать ванну (7) электролита и слой (6) жидкого алюминия, когда электролизер находится в работе.

Обычно множество электролизеров располагают в линию и последовательно соединяют электрически с помощью соединительных проводников (16, 17). Электролизеры обычно размещают так, чтобы получить два или более параллельных ряда. Ток I ₀ электролиза протекает, таким образом, последовательно от одного электролизера к следующему.

При работе аноды (2) обычно частично погружены в ванну (7) жидкого электролита и при этом электролизеры эксплуатируются таким образом, чтобы поверх ванны электролита образовалась корка (10) из глинозема и затвердевшего электролита. Ток I₀ электролиза проходит через ванну (7) электролита посредством анодной рамы (9), анододержателей (3), анодов (2) и катодных элементов (5, 15). В целом, алюминий, полученный электролизом глинозема, содержащегося в ванне (7), постепенно осаждается на катодном устройстве (5) и образует слой (6) жидкого металла.

Нормальная процедура подачи включает в себя обычно добавление определенных количеств порошкообразных материалов через постоянные или переменные интервалы времени. Количества, которые обычно составляют добавляемые дозы, определяются, вообще говоря, исходя из проведенных на электролизере измерений, таких как измерения температуры, электрические измерения, анализы состава ванны и/или измерения высоты жидкой ванны.

Стараются также контролировать подачу глинозема таким образом, чтобы поддержать концентрацию глинозема в электролите в определенных пределах, обычно - между верхним пределом и нижним пределом. В большинстве известных промышленных процессов применяют косвенную оценку содержания глинозема в ванне электролита с помощью некоторого электрического параметра, характеризующего концентрацию глинозема в электролите. Этим параметром обычно является электрическое сопротивление R, которое определяют исходя из измерения напряжения U на клеммах электролизера и силы тока I₀ , который через них проходит. Путем калибровки можно вывести эталонную кривую изменения R в зависимости от содержания глинозема, и за счет измерения R (с частотой, определенной согласно хорошо известным методам) можно узнать концентрацию глинозема в любой момент. Заявки на патент FR 2749858 (соответствующая патенту US 6033550), FR 2581660 (соответствующая патенту US 4654129) и FR 2487386 (соответствующая патенту US 4431491) на имя «Алюминиюм Пешинэ» описывают способы регулирования, в которых используются измерения электрического сопротивления. В этих способах используют измеренные значения сопротивления R и, в частности, изменение этих значений во времени для определения скорости подачи глинозема для применения в любой момент.

Вообще говоря, стараются также контролировать поступление порошковой ванны, фторида алюминия или любого другого соединения таким образом, чтобы поддерживать определенное количество электролита и особые физические, химические и электрохимические свойства (такие как температура плавления и кислотность) в определенных пределах. В большинстве известных промышленных процессов для контроля ванны используют измерения температуры ванны и/или результаты предшествующих добавлений электролита и фторида алюминия. Заявки на патент FR 2821363 и FR 2487386 (соответствующая патенту US 4431491) на имя «Алюминиюм Пешинэ» описывают способы регулирования, использующие такие измерения.

В рамках настоящего изобретения определенная процедура введения добавок может представлять собой любой способ регулирования добавлений порошкообразных материалов в ванну электролита электролизера, такой как описанные в упомянутых выше патентах.

Обращаясь к фигуре 2, электролизеры (1), пригодные для осуществления способа управления согласно изобретению, содержат, по меньшей мере, один дозатор (20) порошкообразных материалов и, по меньшей мере, одно устройство (30) пробивания. Эти элементы обычно закреплены на анодном устройстве (4).

Дозатор или дозаторы (20) порошкообразных материалов обычно включают в себя бункер (21), предназначенный для содержания запаса порошкообразного материала, и желоб (22), прикрепленный к нижней части бункера и предназначенный для доставки порошкообразного материала до места вблизи отверстия (11) в корке (10).

Каждое устройство (30) пробивания содержит привод (31) и пробойник (33) (называемый также «плунжером»), закрепленный на конце штока (32) привода. Привод (31) обычно является пневматическим приводом, таким как пневмоцилиндр.

Дозатор порошкообразных материалов может быть связан с одним или несколькими определенными устройствами пробивания или наоборот, устройство пробивания может быть связано с одним или несколькими дозаторами определенных порошкообразных материалов. Электролизеры часто оборудуют одним или несколькими устройствами, перегруппировывающими дозатор порошкообразных материалов и устройство пробивания; эти устройства известны под названием устройства пробивания и питания (по-английски «Crust-breaking and Feeding Device»).

При нормальном функционировании в упомянутой корке (10) между анодами (2) с помощью одного или нескольких устройств (30) пробивания формируют (или необязательно поддерживают открытым), по меньшей мере, одно отверстие (11), и через отверстие (11) (или через, по меньшей мере, одно отверстие, если их несколько) в ванну (7) электролита вводят порошкообразный материал. С этой целью шток (32) привода (31) и, следовательно, пробойник (33) имеют, по меньшей мере, одно первое положение, называемое «положением ожидания», и, по меньшей мере, одно второе положение, называемое «положением пробивания». Обычно первое положение является верхним положением, а второе положение является нижним положением. Активизация привода (31) вызывает опускание или поднятие штока (32) и, таким образом, переход штока из первого во второе положение или наоборот. Размеры устройства таковы, что, когда шток находится в первом положении, пробойник не препятствует стеканию порошкообразного материала, выходящего из желоба (22), а когда шток находится во втором положении, пробойник (33) проходит через нормальную толщину упомянутой корки (10), что позволяет образовать отверстие (11), пригодное для ввода порошкообразного материала в ванну (7) электролита.

Как показано на фигуре 3, привод (31) активизируется путем подачи текучей среды (39), обычно - подачи сжатого воздуха, которая контролируется с помощью вентиля (38), обычно - электровентиля. Привод (31) соединен с источником (39) через, по меньшей мере, одну специальную линию (35) подачи, которая обычно разделяется на две вблизи или на уровне привода с тем, чтобы иметь возможность вызывать опускание и поднятие пробойника.

В рамках способов подачи порошкообразных материалов в электролизеры изобретение более конкретно относится к управлению введением упомянутых порошкообразных материалов в ванну (7) электролита, что особенно зависит от качества отверстий (11) в корке (10) затвердевшего электролита и от функционирования устройств (30) пробивания, используемых для их формирования и их поддержания. Способ управления согласно изобретению может использоваться периодически (например, он может применяться только тогда, когда регулирование проводится в непрерывном режиме).

Согласно изобретению, функционирование которого показано на фигуре 4, генерируют электрический сигнал S, способный вызвать опускание пробойника (33) с помощью привода (31). Этот сигнал генерируется в определенный момент t₀, совместимый с общим регулированием подачи порошкообразных материалов. Сигнал S обычно имеет форму ступеньки (как показано на фигуре 4). В ответ на этот сигнал пробойник (33) перемещается приводом (31) из начального положения P₀ в конечное положение Pf, проходя обычно через определенное положение P, называемое нижним положением, которое может отличаться от конечного положения Pf (смотри фигуры 4-6). Согласно изобретению измеряют момент t, в который пробойник достигает упомянутого определенного положения P, и определяют значение, по меньшей мере, одного показателя F функционирования подачи исходя из значения в момент t ₀ и значения, полученного на момент t.

Электрический сигнал S может передавать команду на опускание пробойника электрическим, оптическим, пневматическим или другим путем, обычно - посредством средства (34) передачи, которое схематически показано на фигуре 3.

Определенное нижнее положение P обычно является положением, в котором пробойник (33) входит в контакт с ванной (7) жидкого электролита, или самым нижним положением, допускаемым приводом (31). Эти положения соответствуют обычно упомянутому второму положению, то есть положению пробивания.

Начальное положение P₀ пробойника, то есть положение пробойника (33) в момент, когда генерируют сигнал S на смещение пробойника, является обычно упомянутым положением ожидания.

Положение пробойника (33) может быть указано относительно заданной точки отсчета Y₀.

Как показано на фигурах 3 и 4, привод (31) приводится в действие с помощью электрического сигнала V_G, который действует, непосредственно или опосредованно, на вентиль (38), обычно - электровентиль. Электрический сигнал V_G включает в себя сигнал S, предназначенный для запуска смещения пробойника. Положение пробойника (33) измеряется с помощью, по меньшей мере, одного датчика (40, 40') положения, который может быть встроен в устройство (30) пробивания. Один или каждый датчик (40, 40') положения генерирует сигнал S_A, характеризующий положение пробойника (33) или особые положения пробойника (33). Сигнал S_A может быть электрическим, оптическим или другим сигналом. Впоследствии этот сигнал используется для определения момента t, в который пробойник достигает определенного нижнего положения P.

Показатель F функционирования может задаваться просто функцией разности, называемой «длительностью опускания» D (= t-t₀) от момента t ₀ до момента t, то есть F(t-t₀).

В одном варианте осуществления изобретения функционирование может быть признано аномальным, если длительность опускания D оказывается выше определенного верхнего предела Sh при, по меньшей мере, Nh последовательных определениях. Число Nh обычно является целым числом, составляющим от 1 до 10.

В одном подварианте этого варианта осуществления изобретения функционирование может быть признано аномальным, если длительность опускания оказывается выше определенного предела Sh' в, по меньшей мере, Nh' определениях из N, то есть если отношение Nh'/N выше заданного значения Rh. В этом случае речь идет о «плотности» аномалий, задаваемой отношением Nh'/N, которая может быть выражена в процентах.

Пределы Sh и Sh' могут принимать фиксированное значение или значение, рассчитываемое с помощью множества значений длительности D, последовательных или разделенных промежуточными значениями. Например, Sh может быть рассчитано по соотношению Sh = <D> + K, где <D> представляет собой скользящее среднее из Mh последних значений D, причем Mh обычно превышает 10, а K представляет собой постоянную, предназначенную для того, чтобы избежать выявления ошибочных аномалий в функционировании.

В другом варианте осуществления изобретения функционирование может быть признано аномальным, если длительность опускания оказывается ниже определенного нижнего предела Sb в, по меньшей мере, Nb последовательных определениях. Число Nb обычно является целым числом, составляющим от 1 до 10.

Чтобы повысить скорость отклика способа управления, функционирование может быть признано аномальным, если момент t не может быть измерен по истечении времени T, превышающего определенный предел T _max. Предел T_max обычно составляет от 5 до 15 сек.

В другом варианте изобретения показатель функционирования, называемый показателем отклонения, может быть определен, исходя из разброса E между, по меньшей мере, двумя значениями длительности D, последовательными или разделенными промежуточными значениями. Упомянутый разброс E может быть рассчитан различными способами. Например, разброс E может быть задан алгебраической разностью между двумя значениями длительности D, последовательными или разделенными промежуточными значениями. Разброс E может также быть задана средним или статистическим различием между, по меньшей мере, тремя значениями длительности D, последовательными или разделенными промежуточными значениями. Функционирование обычно признают аномальным, если упомянутый разброс E превышает определенный предел Se.

Является ли функционирование аномальным, определяют исходя из, по меньшей мере, одного критерия функционирования и значения показателя или показателей функционирования. Если функционирование не признано аномальным, сохраняют нормальную процедуру подачи; если функционирование признано аномальным, запускают, по меньшей мере, одну корректирующую процедуру, называемую «регулировкой/нормализацией», способную вернуть подачу порошкообразных материалов к нормальному функционированию.

Упомянутая процедура регулировки/нормализации обычно включает в себя, по меньшей мере, одно автоматическое или ручное вмешательство, способное скорректировать (исправить) функционирование устройства (30) пробивания. Ручное вмешательство обычно включает в себя операции технического обслуживания. Автоматическое вмешательство обычно включает в себя последовательные пробивания (то есть ряд последовательных и близких по времени активизаций привода (31)) или повышение давления текучей среды, нагнетаемой в привод (31), или подстройку давления, развиваемого приводом (31), к значению в момент t (а более точно - к длительности опускания D пробойника (33)).

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения электролизер (1) включает в себя, по меньшей мере, два устройства (30) пробивания, причем каждое из них связано с отдельным дозатором (20) порошкообразных материалов, а процедура регулировки/нормализации включает в себя прекращение, по меньшей мере временное, подачи дозатором, связанным с тем устройством пробивания, функционирование которого признано аномальным. В таком случае соответствующая подача порошкообразных материалов предпочтительно перераспределяется на другой или другие дозаторы этого электролизера.

Преимущественным образом, когда функционирование, по меньшей мере, одного устройства (30) пробивания признано аномальным, способ управления может также включать в себя изменение нормальной процедуры подачи.

Изобретение предпочтительно осуществляют с помощью системы (50) управления подачей порошкообразных материалов, содержащей:

- средство (51) генерирования электрического сигнала S, способного вызвать в определенный момент t₀ опускание пробойника (33) с помощью привода (31);

- устройство (52) измерения момента t, в который пробойник (33) достигает определенного нижнего положения P;

- средство (53), называемое «средством диагностики», для определения значения, по меньшей мере, одного показателя F(t₀, t) функционирования подачи исходя из значения в момент t₀ и значения, полученного на момент t.

Устройство (52) измерения обычно содержит, по меньшей мере, один датчик (40) положения, способный обнаружить упомянутое нижнее положение P. Датчик (40) положения предпочтительно способен выдавать сигнал S_A в момент t, когда пробойник (33) достигает определенного нижнего положения P. Это устройство может необязательно содержать, кроме того, преобразователь (48) для генерирования специального электрического сигнала V_t исходя из сигнала S _A.

Датчик (40) положения может быть встроен в устройство(а) (30) пробивания, в частности, в его(их) привод(ы) (31), то есть одно или каждое устройство (30) пробивания может содержать, по меньшей мере, один датчик (40) положения, способный обнаруживать, по меньшей мере, упомянутое нижнее положение. Итак, привод (31), пригодный использоваться для осуществления изобретения, предпочтительно содержит, по меньшей мере, один датчик (40) положения, способный обнаружить, по меньшей мере, упомянутое нижнее положение P штока (32) привода. Например, привод (31) одного или каждого устройства (30) пробивания может содержать силовой цилиндр, снабженный упомянутым датчиком (40) положения. Датчик (40) может быть, например, датчиком конца хода.

Датчик или датчики (40) положения может(могут) быть выбран(ы) из механических, электрических, оптических или магнитных датчиков и датчиков, содержащих любые комбинации этих средств.

Устройство (52) измерения может содержать, по меньшей мере, один дополнительный датчик (40') положения, который(ые) может(могут) быть встроен(ы) в устройство(а) (30) пробивания. Например, оно может необязательно содержать датчик (40'), способный обнаружить положение P₀ ожидания штока (32) привода.

На фигурах 5 и 6 показаны приводы (31), пригодные использоваться для осуществления изобретения. Приводы (31) обычно подсоединены к преобразователю (41, 41') сигнала (такому как универсальный измерительный прибор) и носителю (45, 45') сигнала (такому как электрический кабель, электромагнитная волна или оптический луч), предназначенному для передачи средству (53) диагностики информации о положении пробойника (33), необязательно - посредством преобразователя (48), способного генерировать сигнал V_t.

В случае, показанном на фигуре 5, привод (31) содержит непрерывный датчик (40) положения. Это датчик может содержать, например, сопротивление (42), первый скользящий контакт (43) (обычно прикрепленный к корпусу (37) привода), второй скользящий контакт (44) (обычно прикрепленный к штоку (32) или к поршню (36) привода) и универсальный измерительный прибор (41).

В случае, показанном на фигуре 6, привод (31) содержит два дискретных датчика положения (40, 40'), способных обнаружить особые положения штока (32) привода и, тем самым, пробойника (33). Например, каждый датчик (40, 40') положения может иметь отдельную электромеханическую систему. Каждая система содержит штырь (46, 46') и размыкающий контакт (47, 47'), приводимый в действие при прохождении поршня (36) на уровне внутренней части штырей.

Средство (53) диагностики может представлять собой, например, вычислительное устройство или компаратор C. Как показано на фигуре 3, средство (53) обычно использует сигнал S_A или V_t, содержащий информацию о моменте t и сгенерированный датчиком положения, и сигнал V_G, содержащий сигнал S, связанный с моментом t₀.

Система (50) управления согласно изобретению обычно включает в себя регулятор (54), который может быть встроен в общую систему управления электролизером (1), которая не показана. Генератор (51) электрического сигнала обычно управляется регулятором (54). Регулятор (54) преимущественно содержит специальные средства для проведения автоматических вмешательств, предназначенных для коррекции функционирования устройства (30) пробивания, когда показатель F(t₀, t) функционирования обнаруживает аномальное функционирование подачи. В частности, регулятор (54) может иметь машинную программу (компьютерную программу) управления автоматическими вмешательствами (эта программа может, например, генерировать серию последовательных и близких по времени сигналов активации привода (31) с тем, чтобы вызвать последовательные пробивания). Регулятор (54) может также содержать средства управления давлением текучей среды, нагнетаемой в привод(ы) (31) устройства или устройств (30) пробивания, чтобы осуществить автоматическое вмешательство, включающее в себя изменение упомянутого давления.

Способ и система согласно изобретению могут быть применены для обнаружения аномального функционирования электролизера или серии электролизеров (электролизной серии).

Изобретение позволяет обеспечить более высокую надежность подачи порошкообразных материалов в электролизеры.