項目背景
電解槽由槽體、陽極和陰極組成，多數用隔膜將陽極室和陰極室隔開。按電解液的不同分為水溶液電解槽、熔融鹽電解槽和非水溶液電解槽三類。當直流電通過電解槽時，在陽極與溶液界面處發生氧化反應，在陰極與溶液界面處發生還原反應，以制取所需產品。
煉制鋁的主要設備是鋁電解槽，鋁電解是一種在電解槽內進行的電化學反應，它以碳素材料作為陽極，鋁液作為陰極，直流電流由陽極導入，經過電解質和鋁液，由陰極導出。鋁電解槽生產系統中，因陰極板的平整度較差、陰陽極間距離不均勻而出現電流分布不均勻現象，繼而陰極板上產生結粒引發短路及極板溫度升高，這會造成電能消耗增大、鋁產量急劇下降。
傳統的檢測方法主要是熱電偶、熱電阻等接觸式測溫和通過人工使用點溫槍的手工測溫兩種方式，接觸式測溫需要將感溫元件緊貼在被測物物表面，易受傳輸距離、導線電阻等因素影響，手工測溫耗時費力，勞動強度大，安全性差，溫度數據時效性差。國外也有采用傳感器監測電解槽電壓，這種系統對于傳統工藝的電解槽檢測短路的效果差且成本昂貴，不適應當前的應用需求。
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設計目標
電解槽一旦發生故障，將會極大的影響電解槽的生產效率以及金屬的品級率，加之傳統的電解槽故障檢測方式已經難以適應大規模工業化電解槽生產現場，對于故障的檢測準確率和效率低下，無法給企業提供準確的故障信息和設備的最佳檢修時機，極易造成生產企業的大規模故障停產事故，并且定位故障位置較差。因此電解槽生產企業急需一種自動化監控設備，可以對電解槽實現全面、準確、實時、自動預警的在線監測。
隨著自動化技術和紅外熱成像技術的快速發展，利用紅外熱像儀監控電解槽設備故障已經發展成熟。根據電解槽行業故障數據記錄顯示，電解槽發生故障時會出現明顯的溫度變化，溫度急劇變化的位置就是故障位置，而通過肉眼等可見光的方式是無法敏感的捕捉溫度變化的區域，如何清晰的顯示電解槽溫度的變化是電解槽監控的關鍵點。
紅外熱像儀是專門用于測溫的機器，可以實現全方位的溫度檢測，滿足全天候、多角度、精準測溫、自動預報警等功能，如果電解槽發生溫度異常，可以提醒生產單位及時進行檢修，避免產生更大的安全問題，減少經濟損失以及人員損傷。同時生產單位根據溫度異常的數據進行整理分析，對安全問題進行歸納總結，為之后判斷安全問題提供參考。
?電解槽
2.1電解槽斷面示意圖
2.2電解槽三維結構模擬圖
工業鋁電解槽通常分為陰極結構、上部結構、母線結構和電氣絕緣四大部分，如圖2.1位電解槽斷面示意圖，圖2.2位電解槽三維結構模擬圖，陰極是指盛裝電解熔體（包括熔融電解質和鋁液）的容器，包括槽殼及其所包含的內襯砌體，槽體（金屬槽殼）之上的金屬結構部分，統稱上部結構，它可分為承重桁架、陽極提升裝置、打殼下料裝置、陽極母線和陽極組、集氣和排煙裝置。整流后的直流電通過鋁母線引入電解槽上，槽與槽之間通過鋁母線串聯而成，所以電解槽有陽極母線、陰極母線、立柱母線和軟帶母線。在電解槽系列上，系列電壓達數百伏至上千伏，盡管人們把零電壓設置在系列中間，但系列兩端電壓仍高達500V左右，一旦短路，易出現人身和設備事故，而且，電解用直流電，槽上設備用交流電，若直流竄入交流系統，會引起設備事故，需進行交、直流隔離。因此需要對電解槽進行全面監控，防止出現故障事故。
紅外熱像儀在電解槽監測中的作用
電解槽在運行過程中，當出現電極板排列不均勻、陽極泥附著到陰極表面上時，會發生兩極間短路現象，造成該極板上瞬時電流過大，溫度異常升高，電解精煉的目的是進一步去除火法精煉難以除去、對鋁的導電性能和機械性能有損害的雜質，并且回收火法精煉鋁中含有的有價元素，但是電解槽極板間短路會嚴重影響電解效率和冶煉金屬的品級率，因此，采取手段對電解槽進行在線監測，發現故障及時維修十分重要。紅外熱像儀通過接收物體的紅外輻射，經過系統處理顯示帶溫度的紅外熱像圖，并將實時的紅外熱圖像傳輸至監控中心，溫度越高，紅外輻射能量越強。若電解槽極板上的溫度過高，在紅外熱像圖上會發現該處顏色與周圍明顯不同，從而迅速的定位出發生故障的位置，按照監控中心的指揮，技術人員可以及時檢修電解槽及配套設備故障區域。利用紅外熱像儀對電解槽進行實時監控，不僅可以保證企業的連續、穩定性生產，而且可以可以更好的發現設備故障，及時檢修，延長設備使用壽命，為企業創造更大效益。
熱像儀選型
根據電解槽的工作溫度，選用Yoseen X系列紅外熱像儀，分辨率為384×288，該熱像儀屬于在線式測溫型紅外熱像儀，通過接收物體發射的紅外線，經過一系列的處理，可形成物體表面的熱圖像，并進行相關部位的溫度測量，有助于發現電解槽故障隱患。滿足電解槽溫度的實時、全天候、精準測溫要求，選擇測溫檔為雙檔。
?防護罩
考慮到工業電解槽為強酸強堿應用場合，采用聚四氟乙烯護罩，有效防止電解液蒸發對設備的損壞和腐蝕，且考慮到現場為北方氣候，冬天容易出現霧氣影響，防護罩密封性要強，同時增強防護罩的防雨水功能，必要時增加干燥劑，防止霧氣、水汽干擾。
單光耐腐護罩
?系統組成
紅外熱成像電解槽監控系統由中心監控管理系統、傳輸系統、紅外熱成像系統、供電系統組成。
（1）中心監控管理系統
主要實現視頻信號的圖像顯示、錄像控制，遠程控制、數據壓縮處理、網絡傳輸、系統控制管理、防火預警及數據庫管理。向指揮調度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現場實時圖像，并提供向上級部門連網功能
（2）傳輸系統
提供系統互聯及信息交互的聯網能力，監控系統的傳輸方式主要有電纜傳輸、光纜傳輸等，結合現場的實際情況以及產品的特點，系統采用網線傳輸的方式，實時、快速完成傳輸要求。
（3）紅外熱成像系統
提供早期預警信號，監測視場中物體的最高溫度，超過設定的報警溫升，系統報警。
（4）供電系統
提供系統運行的基本電力保障，電系統根據各監控點的具體情況，滿足正常的供電需求，同時保證輸電線的安全。
（5）聲光報警系統
通過熱像儀后面的兩個輸出接口可以外接繼電器，有1個繼電器輸出與1個輸入，輸出可以接外部聲光報警，輸入支持電平檢測，可以聯動報警。報警是后端收到溫度數據后進行判定，再控制是否報警；前端只提供數據，不做報警判定。
?系統功能
?高溫預警功能
（1）通過紅外熱成像等設備，對指定區域進行巡視、圖像采集和溫度數據分析，實時進行最高點溫度搜索，實時顯示當前視場的最高點溫度。
（2）可將采集到的紅外圖像存儲下來，送入數據庫，在數據庫管理系統的支持下分析比較，利用設定的判據，確定是否發出防火預警信號。
一般功能
（1）監視功能
實時顯示紅外熱成像設備的圖像。監控工作站實時顯示前端圖像。
（2）控制報警功能
能對所接入的任一紅外熱成像儀進行控制，實現超溫報警。
（3）離線分析功能
通過時間序列記錄報警溫度數據和實時圖像數據，可離線對存儲的數據進行檢索和分析。
（4）網絡功能
遠程實時顯示紅外熱成像設備的圖像。
遠程實時接收高溫預警信號及其它到報警信息。
遠程查詢及回放前端歷史圖像以及保存的預警錄像。
支持流協議（RTP/RTCP、RTSP）。
網絡中斷自動檢測恢復。