СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НА ЛЕТУ ВЫСОТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗНОГО АНОДА

1. Способ измерения на лету длины в направлении (z'z) анода (20) для производства алюминия огневым электролизом, причем упомянутый анод содержит штангу (22), которая, по существу, вытянута вдоль оси (А) с направлением (z'z) и ортогональное сечение которой является прямоугольником, стороны которого следуют направлениям (x'x) и (y'y), а также анодный блок (21) общей формой параллелепипедного прямоугольника, высота которого вытянута в направлении (z'z) и ортогональное сечение которого представляет стороны, по существу, параллельные сторонам сечения упомянутой штанги;
способ, в котором:
i) упомянутый анод подвешивают к захватному органу (13а), который на уровне точки крепления (О) схватывает анодную штангу (22) таким образом, чтобы она не могла поворачиваться вокруг своей оси (А);
причем упомянутый захватный орган направляется в своем движении таким образом, чтобы он перемещался вдоль вертикальной оси Z'Z, и таким образом, чтобы при схватывании нового анода направления (x'x) и (y'y) оставались, по существу, параллельными двум заданным горизонтальным направлениям (X'X) и (Y'Y), перпендикулярным между собой;
причем упомянутый захватный орган оборудуют датчиком перемещения, позволяющим измерять вертикальное положение точки крепления (О);
1
i
n
i
ii) упомянутый захватный орган перемещают вертикально таким образом, чтобы нижняя поверхность (21а) анодного блока (21) пересекала, по меньшей мере, одну плоскость (Р), образованную множеством из n пучков (f, …, f, …, f) звуковых или электромагнитных волн, и при помощи упомянутого датчика перемещения определяют вертикальное положение h (i=от 1 до n) упомянутой точки крепления каждый раз, когда один из упомянутых пучков создает возмущение пересечением нижней поверхности анода;
i
причем упомянутый способ отличается тем, что измеряют также угол наклона оси (z'z) анодной штанги по отношению к вертикали Z'Z, чтобы от этого угла наклона и измеренных значений h (i=от 1 до n) вывести расстояние между точкой крепления (О) и нижней поверхностью (21а) анодного блока.
2. Способ измерения на лету по п.1, в котором упомянутый захватный орган (13а) зафиксирован на органе (13b) позиционирования, который прикреплен к тележке (7) сервисной машины (6), причем упомянутая тележка передвигается по подвижному мосту (5), выполненному с возможностью поступательного сдвига над и вдоль ряда электролизных секций (2).
3. Способ измерения на лету по п.1 или 2, в котором упомянутый орган (13b) позиционирования является телескопическим кронштейном, расположенным вертикально и содержащим, по меньшей мере, две мачты, скользящие одна в другой, причем одна мачта (13b.2) приводится в движение приводом и направляется другой мачтой (13b.1), прикрепленной к упомянутой сервисной машине (6).
4. Способ измерения на лету по п.1, в котором упомянутый захватный орган (13а) является зажимом, шарнирные разветвления (130) которого поворачиваются вокруг горизонтальной оси, которая остается параллельной заданному направлению, обычно совпадающему с осью (X'X) или (Y'Y), и оборудованы средствами (131) крепления, которые направлены перпендикулярно к упомянутому направлению и являются комплементарными со средствами (22b) крепления, расположенными на двух находящихся напротив друг друга сторонах штанги.
5. Способ измерения на лету по п.4, в котором упомянутый захватный орган оборудован также плоскими листами, расположенными параллельно упомянутой поворотной оси шарнирных разветвлений и окаймляющими другие стороны штанги таким образом, чтобы при закрытом зажиме конец штанги (22) не мог подвергаться поперечному перемещению по отношению к органу (13b) позиционирования.
6. Способ измерения на лету по п.2, в котором упомянутый датчик перемещения жестко зафиксирован у части (13b.1) органа позиционирования, прикрепленного к сервисной машине (6).
7. Способ измерения на лету по любому из пп.1-6, в котором приводы, обеспечивающие перемещения захватного органа в вертикальном направлении Z'Z и в горизонтальной плоскости, как правило, в направлениях X'X и Y'Y, регулируют, управляя ускорениями и замедлениями таким образом, чтобы при опускании или подъеме анода в рамках этапа ii) он подвергался движению, возможно близкому к чистому вертикальному перемещению с осями (x'x), (x'x) и (y'y), которые сохраняют свои соответствующие направления в течение всего упомянутого перемещения.
8. Способ измерения на лету по любому из пп.1-6, в котором измерение осуществляют во время опускания анода.
1
i
n
9. Способ измерения на лету по любому из пп.1-6, в котором упомянутые n компланарных пучков (f, …, f, …, f) находятся в неподвижной, как правило, горизонтальной плоскости, расположенной на заданном расстоянии Н от контрольного уровня (N).
1
i
n
10. Способ измерения на лету по любому из пп.1-6, в котором упомянутые n компланарных пучков (f, …, f, …, f) находятся в плоскости переменной ориентации, причем генераторы сгруппированы на площадке, которая может обеспечить ориентацию по отношению к горизонтальной плоскости таким образом, чтобы упомянутая плоскость пучков стала перпендикулярной к направлению (z'z) анодной штанги.
11. Способ измерения на лету по любому из пп.1-6, в котором наклон штанги (22) оценивают путем измерения двух углов α и β, которые анодная штанга образует соответственно с двумя непараллельными вертикальными плоскостями, предпочтительно проходящими через упомянутую точку крепления (О) и перпендикулярными к двум горизонтальным направлениям (V'V) и (W'W), ортогональным между собой и называемым направлениями наведения.
12. Способ измерения на лету по п.11, в котором для каждой из упомянутых вертикальных плоскостей используют, по меньшей мере, одну камеру, устанавливая ее напротив упомянутой вертикальной плоскости на определенном расстоянии, обычно в несколько метров, от анода и ориентируя ее к анодной штанге таким образом, чтобы можно было измерять напрямую или при помощи программного обеспечения анализа изображения угол наклона штанги по отношению к вертикальной плоскости, проходящей через направление наведения (V'V или W'W).
13. Способ измерения на лету по п.11, в котором для каждой из упомянутых вертикальных плоскостей используют, по меньшей мере, одно средство наведения, например лазерный дальномер, устанавливая его напротив упомянутой вертикальной плоскости на определенном расстоянии, обычно в несколько метров, от анода и ориентируя его к анодной штанге вдоль направления наведения (V'V) (соответственно W'W) таким образом, чтобы можно было измерить расстояние, отделяющее анодную штангу от этого средства наведения вдоль упомянутого направления наведения.
14. Способ измерения на лету по п.13, в котором упомянутое направление (V'V) (соответственно W'W), по существу, параллельно направлению X'X (соответственно Y'Y), то есть образует с упомянутым направлением X'X (соответственно Y'Y) угол меньший 25°, предпочтительно меньший 15° и еще предпочтительнее меньший 10°.
15. Способ измерения на лету по п.13, в котором наклон определяют при помощи m средств наведения, установленных друг над другом на известном расстоянии Hj (j=1,m) от контрольного уровня (N) и одновременно измеряющих совокупность расстояний dj (j=1,m), отделяющих их от анодной штанги.
j
16. Способ измерения на лету по п.13, в котором измерение наклона производят при помощи только одного дальномера и в котором в течение вертикального перемещения анода производят m раз измерение расстояния dj, которое отделяет упомянутое средство от анодной штанги, определяя во время этого измерения положение h точки крепления.
17. Способ измерения на лету по п.11, в котором направления V'V и W'W совпадают с направлениями X'X и Y'Y и в котором для каждой из упомянутых вертикальных плоскостей используют группу горизонтальных компланарных пучков, в основном ориентированных в направлении (X'X) (соответственно Y'Y), причем упомянутые пучки предпочтительно являются параллельными между собой и ориентированы вдоль первого горизонтального направления (X'X, соответственно Y'Y), и каждый из них имеет известное положение вдоль перпендикулярного направления, называемого вторым горизонтальным направлением (Y'Y, соответственно X'X).
18. Способ измерения на лету по п.11, в котором измерение наклона анодной штанги относительно вертикальной плоскости, перпендикулярной к первому горизонтальному направлению (X'X, соответственно Y'Y), производят в течение вертикального перемещения упомянутого анода следующим образом:
i
i
а) в течение опускания анода каждый раз, когда при пересечении нижней поверхности анодного блока происходит возмущение пучка f группы, ориентированной по этому первому горизонтальному направлению (X'X, соответственно Y'Y), измеряют вертикальное положение (h) точки крепления;
i
б) зная разность высоты Н, существующую между плоскостью пучков и контрольным уровнем (N), и принимая точку крепления О за исходную опорную точку в плоскости OYZ, перпендикулярной к X'X (соответственно в плоскости OXZ, перпендикулярной к Y'Y), устанавливают, что ординатой по Z'Z точки возмущения пучка является (h-H);
i
i
i
в) зная положение Y (соответственно X) вдоль второго горизонтального направления (Y'Y, соответственно X'X) каждого из пучков f, осуществляя линейную регрессию по всем определенным точкам выводят форму и средний угол наклона проекции кромки блока, пересекающей упомянутые пучки, на OYZ (соответственно OXZ).
19. Способ измерения на лету по п.11, в котором оценку каждой составляющей (α или β) наклона анодной штанги относительно вертикали Z'Z производят, используя этап способа, отличный от этапа, используемого для другой составляющей, причем этап способа, относящийся к каждой составляющей, выбирают среди этапов способа, заявленных в пп.12, 13-16 или 17 и 18, но его ограничивают оценкой только этой составляющей (α или β).
20. Способ измерения на лету по п.11, в котором после определения наклона штанги при помощи углов α и β, которые штанга образует с плоскостями, соответственно перпендикулярными к горизонтальным направлениям V'V и W'W,
а) обеспечивают плоскость, образованную n пучками, используемыми на этапе ii), причем плоскость первоначально горизонтальная и находящаяся на расстоянии Н от контрольного уровня,
а1) поворот на угол α вокруг первой оси, которую располагают параллельно W'W и на расстоянии f вдоль направления V'V от точки крепления (О),
а2) затем поворот на угол β'=arctan(cos α tan β) вокруг второй оси, полученной в результате поворота W'W на угол α,
i
б) обеспечивают во время этапа ii) n значений h вертикального положения упомянутой точки крепления во время прерывания n пучков, вычисляют среднее из упомянутых значений для определения положения  точки, характеризующей преодоление плоскости пучков плоской частью нижней поверхности анодного блока,
0
в) оценивают длину L анода при помощи следующего выражения:
,
где  является координатой по W'W центра тяжести точек возмущения n пучков.
1
i
n
i
i
21. Способ измерения на лету по п.11, в котором n компланарных пучков (f, …, f, …, f), используемых на этапе ii), образуют горизонтальную виртуальную плоскость, расположенную на расстоянии Н от контрольного уровня (N), и в котором в течение спускания анода, каждый раз, когда упомянутые n пучков создают возмущение пересечением нижней поверхности анодного блока, измеряют вертикальное положение (h) упомянутой точки крепления, затем определяют среднее значение  вертикальных положений h и высоту анода при помощи следующего приближенного выражения:
,
где β'=arctan(cosα tanβ),  является координатой по W'W центра тяжести точек возмущения (В1, …Bi, …, Bn) пучков, и F является поправочным членом, в частности, связанным с влиянием формы периферии плоской зоны нижней поверхности анодного блока и предпочтительно определенным заранее при помощи статистических измерений.
1
i
n
22. Способ измерения на лету по п.21, в котором n упомянутых компланарных пучков (f, …, f, …, f) группируют и ориентируют таким образом, чтобы они пересекали только одну кромку анодного блока, причем n генераторов электромагнитных или звуковых пучков обычно располагают таким образом, чтобы они испускали n компланарных пучков с наклоном менее 25°, предпочтительно менее 15°, еще предпочтительнее менее 10° по отношению к направлению, параллельному X'X или Y'Y.
23. Способ измерения на лету по п.11, в котором средства, используемые для измерения наклона штанги, и компланарные пучки, используемые на этапе ii), работают только вдоль одного направления наведения.
24. Способ измерения на лету по п.23, в котором дальномер или дальномеры наводят на анодную штангу вдоль направления с наклоном менее 25°, предпочтительно менее 15°, еще предпочтительнее менее 10° по отношению к упомянутому одному направлению наведения.
25. Способ измерения на лету по п.24, в котором компланарные пучки наводят анод вдоль направления с наклоном менее 25°, предпочтительно менее 15°, еще предпочтительнее менее 10° по отношению к упомянутому одному направлению наведения.
26. Способ измерения на лету по любому из пп.23-25, в котором упомянутые средства, используемые для измерения наклона штанги, и компланарные пучки, используемые на этапе ii), группируют в подвижный и автономный блок измерения, который можно разместить вблизи зоны секции электролиза, в которой анод должен быть заменен, и они работают вдоль направления X'X, перпендикулярного к анодной раме.
27. Способ измерения на лету по п.26, в котором угол наклона штанги (22) оценивают, измеряя только составляющую α угла наклона анодной штанги относительно вертикальной плоскости, перпендикулярной к оси (X'X), и просто контролируют, чтобы составляющая β угла наклона оставалась меньше заданного значения, как правило, 1°.
28. Способ измерения на лету по п.27, в котором упомянутые генераторы n пучков группируют на площадке, которая может поворачиваться вокруг оси, и в котором:
а) подвижный блок размещают напротив точки крепления таким образом, чтобы ось поворота площадки генераторов компланарных пучков была параллельной (Y'Y), на расстоянии f от точки крепления (О) вдоль направления (X'X), причем пучки располагают таким образом, чтобы центр тяжести точек возмущения пучков находился на вертикали точки крепления или вблизи нее, как правило, на расстоянии менее 10 мм от нее;
б) сначала измеряют наклон α анодной штанги (22), затем плоскость пучков поворачивают на упомянутый угол α по отношению к горизонтальной плоскости;
i
в) после этого анод перемещают вертикально до момента возмущения пучков нижней поверхностью анодного блока, каждый раз при возмущении пучка i определяют положение h точки крепления и на его основании выводят среднее положение  точки крепления, соответствующее возмущению плоскости пучков;
0
г) на его основании выводят длину L анода при помощи следующего выражения:
29. Способ измерения на лету по п.27, в котором подвижный блок размещают напротив точки крепления (О) таким образом, чтобы средства наведения, используемые для оценки наклона анодной штанги, находились на расстоянии f от точки крепления в направлении (X'X), в котором плоскость пучков является горизонтальной и в котором генераторы группируют таким образом, чтобы они генерировали n компланарных звуковых или электромагнитных пучков, причем n, по меньшей мере, равно двум, предпочтительно трем, компланарны и имеют небольшой наклон по отношению к X'X, в котором компланарные пучки ориентируют таким образом, чтобы центр тяжести точек возмущения находился вблизи вертикали точки крепления, и в котором
i
а) каждый раз, когда отмечается возмущение пучка i при пересечении нижней поверхности анода, измеряют вертикальное положение h упомянутой точки крепления,
i
б) определяют среднее значение  вертикальных положений h, соотнося это положение с центром тяжести точек возмущения, взятым на кромке плоской зоны нижней поверхности анодного блока,
в) оценивают высоту анода при помощи следующей упрощенной формулы:
где α выражен в радианах, а F является коэффициентом, определяемым на основании статистических измерений.
30. Подвижный бок измерения, группирующий, по меньшей мере:
n генераторов электромагнитных или звуковых пучков, расположенных таким образом, чтобы они испускали n компланарных пучков с наклоном менее 25°, предпочтительно менее 15°, еще предпочтительнее менее 10° по отношению к направлению наведения, причем n равно, по меньшей мере, двум и предпочтительно трем,
n приемников, причем каждый приемник выполнен с возможностью обнаружения возмущения соответствующего испускаемого пучка,
по меньшей мере, один дальномер, наводимый в направлении с наклоном менее 25°, предпочтительно менее 15°, еще предпочтительнее менее 10° по отношению к упомянутому направлению наведения,
и камеру, которую наводят в направлении с наклоном менее 25°, предпочтительно менее 15°, еще предпочтительнее менее 10° по отношению к упомянутому направлению наведения таким образом, чтобы измерять наклон анодной штанги по отношению к вертикальной плоскости, проходящей через направление наведения.
31. Подвижный блок измерения по п.30, отличающийся тем, что упомянутое направление наведения является, по существу, горизонтальным.
32. Применение способа измерения на лету высоты анода по любому из пп.1-29 в рамках процесса замены использованных анодов в секции для производства алюминия огневым электролизом.
33. Применение способа измерения на лету по п.32, в котором используют подвижный блок измерения по п.30 или 31, помещая его вблизи зоны, в которой должен быть заменен анод, перемещающийся вдоль узкого прохода между двумя секциями электролиза, и ориентируя упомянутый блок измерения таким образом, чтобы направление наведения совпадало с направлением (X'X) малой стороны упомянутой секции электролиза.