一种电解铝打壳控制方法申请号：CN201510609979.7 申请日：20150923申请（专利权）人：[洛阳曦光气动液压元件有限公司]地
址：河南省洛阳市涧西区西苑路21号725所2号楼发明人：[郭金虎, 张磊刚, 李宝琛, 崔坷乐, 邵性斌, 申龙龙, 聂艳省, 张
敏, 何见辉]主分类号：C25C3/14公开（公告）号：CN105543897A公开（公告）日：20160504代理机构：河南广文
律师事务所代理人：[王自刚]www.patexplorer.com（19）中华人民共和国国家知识产权局（12）发明专利（10）授权
公告号 CN105543897A（45）授权公告日 20160504（21）申请号 CN201510609979.7（22）申请日
20150923（71）申请人 [洛阳曦光气动液压元件有限公司]地址 河南省洛阳市涧西区西苑路21号725所2号楼（72）发明人
[郭金虎, 张磊刚, 李宝琛, 崔坷乐, 邵性斌, 申龙龙, 聂艳省, 张敏, 何见辉]（74）专利代理机构 河南广文律师事务所
代理人 [王自刚]（54）发明名称 一种电解铝打壳控制方法（57）摘要 本发明介绍了一种电解铝打壳控制方法，智能控制柜根据接收的
电解质电压反馈信号和排气气压反馈信号控制打壳气缸的动作，接收的电解质电压反馈信号在控制打壳气缸的动作上优于排气气压反馈信号，电解质
电压反馈信号在正常范围内，按照电解质电压反馈信号控制；电解质电压反馈信号在正常范围内，按照排气气压反馈信号控制。本方法当监测到打壳
结果不正常时，二次加打，提高打壳成功率，降低堵料率，降低巡查强度；气缸打击锤头接触到电解质液面后，电解质液面的反馈电压正常，智能控
制柜随即结束打壳动作，节约用气量，节能减排；节约了施工成本和难度，实现了一体化集成作业。权 利 要 求 书1.一种电解铝打壳控制方
法，其特征是：通过在打壳气缸的活塞杆上设置电压传感器，用于在打击锤头接触电解质时，测量电解质的电压；在打壳气缸无杆腔的排气口处设置
气动压力传感器，用于监测打壳气缸无杆腔的排气气压；电压传感器和气动压力传感器分别将电解质电压反馈信号和排气气压反馈信号传输至智能控
制柜进行控制；智能控制柜根据接受的电解质电压反馈信号和排气气压反馈信号控制打壳气缸的动作，接收的电解质电压反馈信号在控制打壳气缸的
动作上优于排气气压反馈信号，电解质电压反馈信号在正常范围内，按照电解质电压反馈信号控制；电解质电压反馈信号在正常范围内，按照排气气
压反馈信号控制；工作过程为：A、启动智能控制柜发出打壳信号，通过电磁换向阀控制打壳气缸的活塞杆伸出，打击锤头打击电解质；B、电压传
感器在打击锤头接触电解质时，测量电解质的电压，并将测得的电解质电压反馈信号传输至智能控制柜；C、智能控制柜接收电解质电压反馈信号并
将该信号与预设的电解质电压正常信号范围进行对比；D、在电解质电压反馈信号处于预设的电解质电压正常信号范围时，发出结束打壳信号至电磁
换向阀，控制打壳气缸的活塞杆缩回至初始状态，完成打壳动作；E、在电解质电压反馈信号未处于预设的电解质电压正常信号范围时，智能控制柜
开始判断气动压力传感器反馈信号，当通过气动压力传感器反馈信号监测到气缸无杆腔有气体排出时，智能控制柜发出打壳控制信号继续打壳，直到
传感器反馈信号监测到气缸无杆腔无气体排出时，智能控制柜结束打壳控制信号，完成一次打壳过程；F、智能控制柜发出二次打壳控制信号，通过
电磁换向阀控制打壳气缸的活塞杆伸出，打击锤头打击电解质；电压传感器在打击锤头接触电解质时，测量电解质的电压，智能控制柜接收电解质电
压反馈信号并将该信号与预设的电解质电压正常信号范围进行对比；电解质电压反馈信号处于预设的电解质电压正常信号范围时，发出结束打壳信号
至电磁换向阀，控制打壳气缸的活塞杆缩回至初始状态，完成打壳动作；G在电解质电压反馈信号未处于预设的电解质电压正常信号范围时，持续接
收排气气压反馈信号并将该信号与预设值进行比较，智能控制柜开始判断气动压力传感器反馈信号，当通过气动压力传感器反馈信号监测到气缸无杆
腔有气体排出时，智能控制柜发出打壳控制信号继续打壳，直到传感器反馈信号监测到气缸无杆腔无气体排出时，智能控制柜结束打壳控制信号，完
成二次打壳过程；H、智能控制柜自动发出下一次打壳控制信号，开始下一次的打壳动作，重复进行动作F、G，直到电解质反馈电压信号（l）恢
复到正常电压范围内；I、智能控制柜在控制上述动作重复预定次数后，如果电解质电压反馈信号未处于预设的电解质电压正常信号范围，控制设备
停机或者控制报警装置报警，等候人工处理。2.根据权利要求1所述电解铝打壳控制方法，其特征是：所述的打击锤头设置在打壳气缸的活塞杆的
首端，用于配合打壳气缸对电解质进行打壳工作。3.根据权利要求1所述电解铝打壳控制方法，其特征是：智能控制柜连接电磁换向阀，压缩空气
管道一端连通压缩空气源，另一端通过电磁换向阀连接打壳气缸的无杆腔和有杆腔；电磁换向阀用于控制压缩空气管道中的压缩空气通入打壳气缸的
无杆腔或有杆腔中；电磁换向阀控制压缩空气通入打壳气缸的无杆腔时，使打壳气缸的活塞杆伸出，打击锤头打击电解质；电磁换向阀控制压缩空气
通入打壳气缸的有杆腔时，使打壳气缸的活塞杆缩回，打击锤头离开电解质；电磁换向阀控制压缩空气常通打壳气缸的有杆腔。4.根据权利要求1
所述电解铝打壳控制方法，其特征是：所述的智能控制柜上连接有报警装置。5.根据权利要求1所述电解铝打壳控制方法，其特征是：所述的电解
质所在的铝电解槽为带电状态的铝电解槽，铝电解槽的下部为液态铝，上部为电解质。说 明 书一种电解铝打壳控制方法技术领域本发明涉及铝电
解技术领域，特别是一种电解铝打壳控制方法。背景技术现有铝电解槽打壳控制模式是在空压机所供的动力下，通过控制换向阀来对执行打壳气缸完
成打壳动作。现有控制模式特点与弊端：（1）打击锤头行程不变，每次打壳动作全行程打壳。（2）打壳行程不会随着液面高低而随之智能调整。
（3）打壳动作完成后，不能快速返回，沉浸在铝液里面时间过长，增加葫芦头数量，降低原铝品质。（4）能源消耗大。（5）打壳头上粘葫芦头
导致致下料不畅，堵料，增大壳面口，增加电解槽热能损失。（6）对打壳信号形不成闭环系统，对打壳信号只能做开放单向处理。（7）铝电解槽
槽上部施工量大。传统打壳模式的技术方案是：压缩空气通过空气管道，经过换向阀，常通打壳气缸有杆腔，打击锤头处于打壳气缸上端，打击锤头
处于非打击状态。当打壳控制信号来时，打壳信号通过控制换向阀换向接通控制气源，控制气源控制换向阀换向，压缩空气通过空气管道接通气缸无
杆腔，在压缩空气的作用下，打击锤头向铝电解槽电解质液打击。当打壳控制信号无时，打击锤头回升，回复到非打击状态。发明内容本发明所要解
决的技术问题是提供一种电解铝打壳控制方法，一方面能对打壳信号形成闭环回路，能够根据打壳反馈信号的情况进行二次打壳等深层次控制，同时
对打壳结果进行统计；另一方面也能够起到节能减排、降低污染，且能降低劳动强度、提高劳动效率的好处。为了实现解决上述技术问题的目的，本
发明采用了如下技术方案：一种电解铝打壳控制方法，其特征是：通过在打壳气缸的活塞杆上设置电压传感器，用于在打击锤头接触电解质时，测量
电解质的电压；在打壳气缸无杆腔的排气口处设置气动压力传感器，用于监测打壳气缸无杆腔的排气气压；电压传感器和气动压力传感器分别将电解
质电压反馈信号和排气气压反馈信号传输至智能控制柜进行控制；智能控制柜根据接受的电解质电压反馈信号和排气气压反馈信号控制打壳气缸的动
作，接收的电解质电压反馈信号在控制打壳气缸的动作上优于排气气压反馈信号，电解质电压反馈信号在正常范围内，按照电解质电压反馈信号控制
；电解质电压反馈信号在正常范围内，按照排气气压反馈信号控制；工作过程为：A、启动智能控制柜发出打壳信号，通过电磁换向阀控制打壳气缸
的活塞杆伸出，打击锤头打击电解质；B、电压传感器在打击锤头接触电解质时，测量电解质的电压，并将测得的电解质电压反馈信号传输至智能控
制柜；C、智能控制柜接收电解质电压反馈信号并将该信号与预设的电解质电压正常信号范围进行对比；D、在电解质电压反馈信号处于预设的电解
质电压正常信号范围时，发出结束打壳信号至电磁换向阀，控制打壳气缸的活塞杆缩回至初始状态，完成打壳动作；E、在电解质电压反馈信号未处
于预设的电解质电压正常信号范围时，智能控制柜开始判断气动压力传感器反馈信号，当通过气动压力传感器反馈信号监测到气缸无杆腔有气体排出
时，智能控制柜发出打壳控制信号继续打壳，直到传感器反馈信号监测到气缸无杆腔无气体排出时，智能控制柜结束打壳控制信号，完成一次打壳过
程；F、智能控制柜发出二次打壳控制信号，通过电磁换向阀控制打壳气缸的活塞杆伸出，打击锤头打击电解质；电压传感器在打击锤头接触电解质
时，测量电解质的电压，智能控制柜接收电解质电压反馈信号并将该信号与预设的电解质电压正常信号范围进行对比；电解质电压反馈信号处于预设
的电解质电压正常信号范围时，发出结束打壳信号至电磁换向阀，控制打壳气缸的活塞杆缩回至初始状态，完成打壳动作；G在电解质电压反馈信号
未处于预设的电解质电压正常信号范围时，持续接收排气气压反馈信号并将该信号与预设值进行比较，智能控制柜开始判断气动压力传感器反馈信号
，当通过气动压力传感器反馈信号监测到气缸无杆腔有气体排出时，智能控制柜发出打壳控制信号继续打壳，直到传感器反馈信号监测到气缸无杆腔
无气体排出时，智能控制柜结束打壳控制信号，完成二次打壳过程；H、智能控制柜自动发出下一次打壳控制信号，开始下一次的打壳动作，重复进
行动作F、G，直到电解质反馈电压信号（l）恢复到正常电压范围内；I、智能控制柜在控制上述动作重复预定次数后，如果电解质电压反馈信号
未处于预设的电解质电压正常信号范围，控制设备停机或者控制报警装置报警，等候人工处理；实际操作中，一般预定次数数值设定为3至5次。具
体的：所述打击锤头设置在打壳气缸的活塞杆的首端，用于配合打壳气缸对电解质进行打壳工作。具体的：所述电压传感器不影响活塞杆的伸缩。具
体的：所述智能控制柜通过电磁换向阀控制打击气缸的活塞杆伸缩的具体结构为，智能控制柜连接电磁换向阀，压缩空气管道一端连通压缩空气源，
另一端通过电磁换向阀连接打壳气缸的无杆腔和有杆腔；电磁换向阀用于控制压缩空气管道中的压缩空气通入打壳气缸的无杆腔或有杆腔中；电磁换
向阀控制压缩空气通入打壳气缸的无杆腔时，使打壳气缸的活塞杆伸出，打击锤头打击电解质；电磁换向阀控制压缩空气通入打壳气缸的有杆腔时，
使打壳气缸的活塞杆缩回，打击锤头离开电解质；电磁换向阀控制压缩空气常通打壳气缸的有杆腔。具体的：所述智能控制柜上连接有报警装置。具
体的：所述的电解质所在的铝电解槽为带电状态的铝电解槽，铝电解槽的下部为液态铝，上部为电解质。这是因为铝电解槽在使用中，要一直保持带
电状态，电解槽也要维持一定温度，液态铝位于铝电解槽的下部，上部为电解质。电解质可以在温度较低时凝固，因而需要打壳。通过采用上述技术
方案，本发明具有以下的有益效果：1、传统打壳控制方法是接收到打壳信号后开始打壳，打壳信号结束后打壳锤头返回，完成打壳，不对打壳结果
进行监控；本方法对打壳结果进行了信号反馈和数据统计，当监测到打壳结果不正常时，智能控制柜主动二次加打，提高打壳成功率，降低堵料率，
降低工人的巡查强度。2、传统打壳控制方法打壳深度不受液面高低变化影响，每次打壳是全行程打壳，接触电解质液面后不会主动返回，浸入到电
解质里面时间过长；在本方法控制下，气缸打击锤头接触到电解质液面后，智能控制柜监测到电解质液面的反馈电压后，如果电压数值正常，智能控
制柜随即结束打壳动作；这样打壳气缸不用全行程工作，即可完成打壳动作；不仅可以减少打击锤头葫芦头的数量，降低工人劳动强度，而且使打壳
气缸的行程能随着电解质液面高低随之变化，可以最大限度的减少打壳气缸行程，节约用气量，起到节能减排的效果。3、在本方法控制模式下，气
动传感器随时监测打壳气缸无杆腔的排气状态，当打壳气缸无杆腔的排气气压值低于设定数值时，智能控制柜结束打壳信号，打击锤头随便快速返回
。4、在传统控制方法，一台电解槽需要6根控制气源管道；本方法里面的打壳控制信号、排气气压反馈信号和电解质反馈电压信号可以通过一根多
芯控制电缆控制，节约了施工成本和难度，实现了一体化集成作业，安装方便，使用可靠，维护简单。附图说明图1是传统电解铝打壳控制装置的结
构示意图。图2是本发明的结构示意图。图中：1-打壳气缸，2-打击锤头，3-压缩空气管道，4-压缩空气源，5-智能控制柜，6-电磁换
向阀，7-电压传感器，8-气动压力传感器，9-电解质，10-报警装置，11-换向阀。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利进一步
解释说明。但本专利的保护范围不限于具体的实施方式。实施例1如附图所示，本专利的一种电解铝打壳控制方法，通过在打壳气缸1的活塞杆上设
置电压传感器7，用于在打击锤头2接触电解质9时，测量电解质9的电压；在打壳气缸1无杆腔的排气口处设置气动压力传感器8，用于监测打壳
气缸1无杆腔的排气气压；电压传感器7和气动压力传感器8分别将电解质电压反馈信号和排气气压反馈信号传输至智能控制柜5进行控制；智能控
制柜5根据接受的电解质电压反馈信号和排气气压反馈信号控制打壳气缸1的动作，接收的电解质电压反馈信号在控制打壳气缸1的动作上优于排气
气压反馈信号，电解质电压反馈信号在正常范围内，按照电解质电压反馈信号控制；电解质电压反馈信号在正常范围内，按照排气气压反馈信号控制
。具体结构为：智能控制柜5连接电磁换向阀6，压缩空气管道3一端连通压缩空气源4，另一端通过电磁换向阀6连接打壳气缸1的无杆腔和有杆
腔；电磁换向阀6用于控制压缩空气管道3中的压缩空气通入打壳气缸1的无杆腔或有杆腔中；电磁换向阀6控制压缩空气通入打壳气缸1的无杆腔
时，使打壳气缸1的活塞杆伸出，打击锤头2打击电解质9；电磁换向阀6控制压缩空气通入打壳气缸1的有杆腔时，使打壳气缸1的活塞杆缩回，
打击锤头2离开电解质9；电磁换向阀6控制压缩空气常通打壳气缸1的有杆腔。打击锤头2设置在打壳气缸1的活塞杆的首端，用于配合打壳气缸
1对电解质9进行打壳工作。工作过程为：A、启动智能控制柜5发出打壳信号，通过电磁换向阀6控制打壳气缸1的活塞杆伸出，打击锤头2打击
电解质9；B、电压传感器7在打击锤头2接触电解质9时，测量电解质9的电压，并将测得的电解质电压反馈信号传输至智能控制柜5；C、智能
控制柜5接收电解质电压反馈信号并将该信号与预设的电解质电压正常信号范围进行对比；D、在电解质电压反馈信号处于预设的电解质电压正常信
号范围时，发出结束打壳信号至电磁换向阀6，控制打壳气缸1的活塞杆缩回至初始状态，完成打壳动作；E、在电解质电压反馈信号未处于预设的
电解质电压正常信号范围时，智能控制柜5开始判断气动压力传感器8反馈信号，当通过气动压力传感器8反馈信号监测到气缸1无杆腔有气体排出
时，智能控制柜5发出打壳控制信号继续打壳，直到传感器反馈信号监测到气缸1无杆腔无气体排出时，智能控制柜5结束打壳控制信号，完成一次
打壳过程；F、智能控制柜5发出二次打壳控制信号，通过电磁换向阀6控制打壳气缸1的活塞杆伸出，打击锤头2打击电解质9；电压传感器7在
打击锤头2接触电解质9时，测量电解质9的电压，智能控制柜5接收电解质电压反馈信号并将该信号与预设的电解质电压正常信号范围进行对比；
电解质电压反馈信号处于预设的电解质电压正常信号范围时，发出结束打壳信号至电磁换向阀6，控制打壳气缸1的活塞杆缩回至初始状态，完成打
壳动作；G在电解质电压反馈信号未处于预设的电解质电压正常信号范围时，持续接收排气气压反馈信号并将该信号与预设值进行比较，智能控制柜
5开始判断气动压力传感器8反馈信号，当通过气动压力传感器8反馈信号监测到气缸1无杆腔有气体排出时，智能控制柜5发出打壳控制信号继续
打壳，直到传感器反馈信号监测到气缸1无杆腔无气体排出时，智能控制柜5结束打壳控制信号，完成二次打壳过程；H、智能控制柜5自动发出下
一次打壳控制信号，开始下一次的打壳动作，重复进行动作F、G，直到电解质9反馈电压信号恢复到正常电压范围内；G、智能控制柜5在控制上
述动作重复预定次数后，如果电解质电压反馈信号未处于预设的电解质电压正常信号范围，控制设备停机或者控制报警装置10报警，等候人工处理
。一般预定次数数值设定为3至5次。本方法对打壳结果进行了信号反馈和数据统计，当监测到打壳结果不正常时，智能控制柜5主动二次加打，提高打壳成功率，降低堵料率，降低工人的巡查强度。在本方法控制下，气缸1打击锤头2接触到电解质9液面后，智能控制柜5监测到电解质9液面的反馈电压后，如果电压数值正常，智能控制柜5随即结束打壳动作；这样打壳气缸1不用全行程工作，即可完成打壳动作；不仅可以减少打击锤头2葫芦头的数量，降低工人劳动强度，而且使打壳气缸1的行程能随着电解质9液面高低随之变化，可以最大限度的减少打壳气缸1行程，节约用气量，起到节能减排的效果。本方法控制模式下，气动传感器随时监测打壳气缸1无杆腔的排气状态，当打壳气缸1无杆腔的排气气压值低于设定数值时，智能控制柜5结束打壳信号，打击锤头2随便快速返回。在传统控制方法，一台电解槽需要6根控制气源4管道；本方法里面的打壳控制信号、排气气压反馈信号和电解质9反馈电压信号可以通过一根多芯控制电缆控制，节约了施工成本和难度，实现了一体化集成作业，安装方便，使用可靠，维护简单。说 明 书 附 图1 |
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