阳极处理系统及其使用方法与流程-k8凯发

本发明涉及铝生产设施中的电解池的阳极替换和其他操作，并且具体地涉及用于处理铝生产电解池的阳极的系统和方法。

背景技术：

1、工业上通过使用霍尔-赫鲁特(hall-héroult)工艺进行熔炼来生产铝，该工艺涉及将氧化铝(三氧化二铝)溶解在由熔融冰晶石组成的电解质浴(electrolyte bath)中以生产99.5％-99.8％的纯铝。

2、电解过程是在称为锅的特制池中进行的。典型地，锅由具有耐火材料的隔热衬里的钢制成。阴极位于锅的内基座处。将呈碳棒或块形式的阳极悬置在锅中的电解质中并且将来自溶解的氧化铝的氧离子排放到阳极上。铝由在电解质/铝界面处还原的铝阴离子形成。形成的熔融铝在电解质下方下沉至锅的底部。

3、铝熔炉由发生电解的锅室中的大量锅(池)组成。典型的熔炉含有数百个锅。这些锅与一个锅的阴极串联连接，阴极电连接至下一个锅以形成电解电池列。该过程作为分批过程进行操作，其中，铝金属沉积在锅的底部并且周期性地虹吸掉。电解过程需要大量的电力，其中，电解电池列需要电流强度在150ka到500ka之间，以将电解液保持在大约950℃的操作温度下，并产生氧化铝还原反应。

4、由于从池发出的热量，电解电池列周围的工作环境可能对具有高环境温度的人员有害。此外，操作者可能暴露于气体排放物和有害颗粒。在该工艺过程中产生的气态排放物包括气态氟化氢与氟化钠、氟化铝、二氧化硫、二氧化碳以及冰晶石的未使用的颗粒。这可能是由于气态排放物(诸如二氧化硫和氟化氢等)与锅房中的水分反应并形成酸而变得复杂的。

5、随着时间的推移，这些氧离子与阳极反应并且逐渐消耗碳阳极，从而形成气态二氧化碳(co2)，并且必须替换所消耗的阳极。需要定期替换阳极以允许铝生产继续。

6、阳极重且庞大，这使得工作人员难以精确地提升、处理和定位。这可导致阳极与人员和锅装备碰撞。

7、在常规的阳极替换操作期间，工作人员还面临跌落锅中的风险、有毒气体排放、有害颗粒以及高温。工作人员还可能由于处理重阳极和装备而受伤。靠近未被覆盖的锅可以使操作者暴露于熔融的冰晶石的溅射或喷雾中。如果阳极未对准或未正确地替换，则锅室工作人员还可能面临触电的风险。

技术实现思路

1、本发明的方面的目的是提供一种锅维护系统，该锅维护系统能够在铝生产期间安全且精确地操作锅的部件。

2、本发明的方面的另外的目的是提供一种能够在铝生产期间安全且精确地处理和定位阳极的阳极处理系统。

3、本发明的至少一个方面的另一个目的是提供一种阳极处理系统和方法，该阳极处理系统和方法允许迅速且精确地安全移除过期的阳极并替换新的阳极。

4、本发明的方面的另外的目的是提供一种锅维护系统，该锅维护系统能够可靠地、自主地并且以高准确度进行阳极处理操作。

5、通过阅读以下说明，本发明的进一步的目标和目的将变得清楚。

6、根据本发明的第一方面，提供了一种用于铝生产设施的电解池的阳极替换系统，该系统包括：

7、支撑框架；

8、至少一个可移动构件，该至少一个可移动构件安装在支撑框架上，其中，至少一个可移动构件支撑至少一个阳极夹持设备；其中，至少一个阳极夹持设备中的每一个被配置成夹持至少一个阳极组件的轴；以及

9、传感器系统，该传感器系统被配置成生成或收集位置信息以控制至少一个阳极夹持设备的位置。

10、阳极组件可以包括阳极块和轴。传感器系统可以被配置成生成或收集位置信息以控制至少一个阳极组件、阳极块和/或阳极轴的位置。传感器系统可以被配置成生成或收集位置信息以控制至少一个可移动构件的位置。

11、该系统可以包括控制系统，该控制系统被配置成移动支撑框架、至少一个可移动构件、至少一个阳极夹持设备和/或至少一个阳极组件的位置。至少一个可移动构件可以是至少一个伸缩构件。至少一个可移动构件可以是机器人组件。

12、至少一个阳极夹持设备可以被配置成接触轴的至少两个表面或侧部。至少一个阳极夹持设备可以被配置成接触轴的至少两个表面或侧部，以夹持轴并防止或减轻至少一个阳极组件在阳极移除或替换操作期间摆动。至少一个阳极夹持设备可以被配置成通过夹紧轴来夹持轴。至少一个阳极夹持设备可以被配置成通过在沿着轴的长度的任何点或位置处夹紧轴来夹持轴。至少一个阳极夹持设备可以被配置成接触轴的至少两个表面或侧部以夹紧轴。至少一个阳极夹持设备可以被配置成在轴的两个或更多个表面或侧部上应用或施加相反的力。至少一个阳极夹持设备可以被配置成使至少两个表面朝向彼此移动以在轴上施加相对的力。至少一个阳极夹持设备可以被配置成接合轴上的至少一个孔口。至少一个阳极夹持设备可以包括至少一个销。至少一个阳极夹持设备可以被配置成接合轴上的至少一个销孔。至少一个阳极夹持设备可以包括至少一个销，至少一个销被配置成接合轴上的至少一个销孔。至少一个阳极夹持设备可以被配置成锁定轴、校直轴和/或减少摆动。至少一个阳极夹持设备可以被配置成接合至少一个阳极组件的轴上的至少两个位置。至少一个阳极夹持设备可以被配置成接合轴上的至少一个销孔或孔口作为第一位置。至少一个阳极夹持设备可以被配置成夹持轴作为第二位置。至少一个阳极夹持设备可以被配置成在作为第二位置的轴上的任何位置处在轴的两个或更多个表面或侧部上应用或施加相反的力。

13、至少一个阳极夹持设备可以被配置成在接近和/或邻近阳极块的位置处夹紧和/或夹持至少一个阳极组件的轴。这可以促进至少一个阳极组件被牢固地且稳定地保持并且快速且安全地移动到电解浴中和从电解浴中移出。在靠近和/或邻近阳极块的位置处夹持阳极组件的轴可以有助于在熔融浴中精确移动和精确定位至少一个阳极组件。至少一个阳极夹持设备可以被配置成至少部分地围绕阳极组件的轴的一部分以夹持阳极组件的轴。至少一个阳极夹持设备可以被配置成至少部分地围绕阳极组件的轴的一部分的外表面以夹持阳极组件的轴。至少一个阳极夹持设备可以被配置成将夹持力施加至阳极轴的相对侧部。至少一个阳极组件可以是用过的阳极和/或替换阳极。至少一个阳极夹持设备可以包括至少一个夹持构件。至少一个夹持构件可以是可操作的以在打开状态与关闭状态之间移动。至少一个夹持构件可以是可操作的以移动到关闭状态以夹持阳极组件的至少一个轴。至少一个夹持构件可以是可操作的以移动到打开状态以释放阳极组件的至少一个轴。至少一个夹持构件可以是夹紧构件或夹爪构件。至少一个夹持构件可以被配置成故障保险关闭夹持构件。至少一个夹持构件可以被配置成在失去动力、驱动和/或失去控制信号的情况下移动到或保持在关闭状态中。至少一个阳极夹持设备可以包括两个或更多个接合表面。至少一个阳极夹持设备可以包括两个或更多个夹持构件。当至少一个阳极夹持设备包括两个或更多个接合表面时，它们可以被定位在夹持构件上。至少一个阳极夹持设备可以包括两个或更多个夹爪或夹紧构件。当至少一个阳极夹持设备包括两个或更多个接合表面时，它们可以位于夹爪或夹紧构件上。

14、至少一个阳极夹持设备可以包括一个或更多个夹爪构件。至少一个夹爪构件可以是可操作的以在打开状态和关闭状态之间移动。至少一个夹爪构件可以是可操作的以移动到关闭状态以夹持阳极的轴。至少一个夹爪构件可以是可操作的以移动到打开状态以释放阳极的轴。至少一个阳极夹持设备包括两个或更多个夹爪构件。两个或更多个夹爪中的至少一个夹爪可以是能够操作的以在打开状态与关闭状态之间移动。两个或更多个夹爪中的至少一个夹爪可以是可操作的以移动至关闭状态以夹持阳极的轴。两个或更多个夹爪中的至少一个夹爪可以是可操作的以移动至打开状态以释放阳极的轴。

15、该系统可以包括至少一个盖维护功能模块。该系统可以包括盖夹持设备，盖夹持设备包括一个或更多个夹爪构件，该一个或更多个夹爪构件被配置成用于夹持一个或更多个锅盖的一个部段或一部分。盖夹持设备可以被配置成抓持盖手柄。该系统可以包括至少一个氧化铝粉末分配器。

16、该系统可以包括至少一个外壳维护功能模块。至少一个外壳维护功能模块可以是铲设备和/或外壳破碎器设备。至少一个外壳维护功能模块可以包括被配置成用于从电解池中收集或清除材料和/或碎片(例如氧化铝粉末或熔融冰晶石的溢出物)的装置。至少一个外壳维护功能模块可以是被配置成破碎固化的冰晶石的外壳的一个或更多个外壳破碎器设备。固化的冰晶石可以围绕待移除的一个或更多个阳极。至少一个外壳维护功能模块可以包括一个或更多个铲设备，一个或更多个铲设备被配置成从熔融电解浴中铲起或移除碎屑，诸如外壳碎片等。

17、支撑框架可以是可移动的支撑件。支撑框架可以是定位系统。定位系统可以由起重机支撑。该系统可以被配置成在支撑件上是竖直地和/或水平地可移动的。该支撑件可以是固定的或移动的支撑件。支撑件可以是车辆和/或车辆的部件。支撑件可以是起重机和/或起重机的部件。支撑件可以是高架起重机。支撑框架可以安装至起重机和/或车辆。

18、该系统可以被配置成通过一个或更多个弹簧可移动地安装在支撑件上。该系统可以通过弹簧悬挂系统安装在支撑件上。弹簧悬挂系统可以包括一个或更多个刚性或硬弹簧。弹簧悬架系统可以包括一个或更多个减振器。弹簧悬挂系统可以被配置成最小化或减轻作用在被转移至支撑件的至少一个阳极夹持器设备上的力。弹簧悬挂系统可以被配置成最小化或减轻作用在被转移到至少一个阳极夹持器设备的支撑件上的力。

19、支撑件可以具有纵向轴线。第一定位构件可移动地安装在支撑件上。第一定位构件可以包括第一轴线和第二轴线。第一定位构件可以被配置成沿着支撑件的纵向轴线移动，其中，第一轴线平行于支撑件的纵向轴线。第二定位构件可以安装至第一定位构件。第二定位构件可以被配置成横向于第一定位构件的第一轴线移动。

20、第二定位构件可以被配置成基本上垂直于第一定位构件的第一轴线移动，基本上垂直于第一定位构件的第一轴线可以是第一定位构件的第二轴线。第二定位构件因此可以被配置成横向于支撑件的纵向轴线移动。

21、第一定位构件可以通过一个或更多个机构沿着支撑件的纵向轴线移动，一个或更多个机构被配置成滑动、推动和/或拉动第一定位构件。第二定位构件可以通过被配置成滑动、推动和/或拉动第二定位构件的一个或更多个机构横向于第一定位构件的第一轴线移动。

22、至少一个可移动构件可以是伸缩构件。至少一个可移动构件可以被配置成在伸展状态与缩回状态之间移动。阳极替换系统可以包括至少一个驱动机构。至少一个驱动机构可以包括至少一个齿条与小齿轮驱动机构。阳极替换系统可以包括用于至少一个可移动构件的驱动机构。阳极替换系统可以包括用于定位系统的可移动部件中的每一个部件的驱动机构，定位系统的可移动部件包括定位系统支撑件、第一定位构件和/或第二定位构件。至少一个驱动机构可以包括至少一个驱动器件。至少一个驱动器件可以被配置成使至少一个可移动构件、定位系统支撑件、第一定位构件和/或第二定位构件移动。至少一个驱动器件可以是液压系统、气动系统和/或电气系统。至少一个驱动器件可以是液压系统、气动系统和/或电气系统的组合。至少一个驱动器件可以包括一个或更多个马达。一个或更多个马达可以包括一个或更多个电动马达。一个或更多个马达可以包括一个或更多个伺服马达。

23、至少一个驱动器件可以被配置成使至少一个可移动构件、定位系统支撑件、第一定位构件和/或第二定位构件在0.5mm至10mm之间的准确度内移动。至少一个驱动器件可以被配置成使至少一个可移动构件、定位系统支撑件、第一定位构件和/或第二定位构件在1mm与5mm之间的准确度内移动。至少一个驱动器件可以被配置成使至少一个可移动构件、定位系统支撑件、第一定位构件和/或第二定位构件在准确度 /-1mm内移动。

24、传感器系统可以包括至少一个传感器。至少一个传感器可以位于支撑框架、至少一个可移动构件、至少一个阳极夹持设备和/或至少一个功能模块上。至少一个传感器可以位于锅和/或锅的部件上。至少一个传感器可以位于至少一个阳极上。至少一个传感器可以位于锅室中和/或位于电解电池列上。至少一个传感器可以被安装或定位在定位系统的部件(诸如该支撑件、第一定位构件或第二定位构件等)上。至少一个传感器可以位于或安装在起重机或车辆的部件上。至少一个传感器可以位于或安装在周围结构(诸如地板、墙壁和/或屋顶等)的部件上。支撑框架可以可移动地安装在支撑件、车辆、起重机、定位系统或定位系统的至少一个定位构件上。支撑件、车辆、起重机、定位系统或定位构件可以包括多个位置标记。多个位置标记可以选自条形码、数据矩阵码、快速响应码和/或颜色码。

25、传感器系统可以被配置成检测多个位置标记中的至少一个位置标记，以准确地定位和/或移动支撑件、车辆、起重机、定位系统和/或至少一个定位构件的位置。至少一个传感器可以选自：光学传感器、相机、视觉系统、飞行时间相机、深度传感器、距离传感器、激光器、超声装置(ultrasound)、动量传感器、加速度计、旋转位置传感器、陀螺仪位置传感器、全球定位传感器、红外传感器、热传感器、测力传感器和/或激光雷达(lidar)。

26、该系统可以包括至少一个处理单元。传感器系统可以连接至至少一个处理单元。该系统可以包括至少一个控制单元。传感器系统和/或至少一个处理单元可以连接至至少一个控制单元。

27、传感器系统可以被配置成生成锅、锅盖、盖手柄、盖台阶、锅中的阳极组件的2d和/或3d位置信息；待替换的阳极组件、替换阳极组件、一个或更多个阳极轴；电解电池列、锅室中的部件和/或锅室的一部分。传感器系统可以被配置成生成围绕值得注意的锅的工作区域中的潜在障碍物和/或人员的2d和/或3d位置信息。传感器系统可以被配置成生成阳极替换系统的部件相对于锅、电解电池列、锅室和/或锅室的一部分的2d和/或3d位置信息。传感器系统可以被配置成生成起重机、车辆、定位系统、第一定位构件、第二定位构件、支撑框架、至少一个可移动构件、至少一个阳极夹持设备和/或至少一个功能模块的部件的2d和/或3d位置信息。传感器系统可以被配置成生成替换阳极储存区域和用过的阳极储存区域的2d和/或3d位置信息。

28、传感器系统可以被配置成识别锅室中的特定阳极组件的位置。传感器系统可以被配置成检查一个或更多个特定阳极组件的状态或状况。传感器系统可以是可操作的以生产支撑件、第一定位构件和/或第二定位构件相对于至少一个可移动构件和/或至少一个阳极夹持设备的位置信息。传感器系统可以被配置成将位置信息传达至至少一个处理单元。至少一个处理单元可以被配置成处理用于阳极替换系统的移动路径。至少一个处理单元可以被配置成处理用于起重机、车辆、定位系统、第一定位构件、第二定位构件、支撑框架、至少一个可移动构件、至少一个阳极夹持设备、被夹持的阳极组件和/或至少一个功能模块的移动路径。至少一个处理单元可以被配置成基于由传感器系统产生的位置信息处理移动路径。传感器系统可以被配置成监测起重机、车辆、定位系统、第一定位构件、第二定位构件、支撑框架、至少一个可移动构件、至少一个阳极夹持设备的移动；监测夹持的阳极组件和/或至少一个功能模块以防止锅周围的工作区域中的碰撞。

29、位置信息可以包括起重机、车辆、定位系统、第一定位构件、第二定位构件、支撑框架、至少一个可移动构件、至少一个阳极夹持设备、被夹持的阳极组件和/或至少一个功能模块的位置的至少一个。

30、该系统可以包括至少一个控制单元，至少一个控制单元被配置成相对于锅、盖和/或阳极移动起重机、车辆、定位系统、第一定位构件、第二定位构件、支撑框架、至少一个可移动构件、至少一个阳极夹持设备、至少一个功能模块。传感器系统可以被配置成监测位置信息以防止在锅周围的工作区域中的碰撞。

31、传感器系统可以被配置成生成位置信息以标识工作环境中的至少一个物体以定位至少一个功能模块在物体上或与物体执行一个或更多个任务。传感器系统可以包括视觉系统。视觉系统可以被配置成获得关于阳极替换系统的多个部件、至少一个可移动构件、至少一个阳极夹持设备和/或其周围环境的准确位置数据。视觉系统可以被配置成生成2d和/或3d位置信息。视觉系统可以包括至少一个传感器。至少一个视觉系统传感器可以选自：光学传感器、相机、飞行时间相机、深度传感器、距离传感器和/或激光器。视觉系统可以包括至少一个相机。优选地，视觉系统包括至少一个飞行时间相机。

32、阳极夹持器设备可以被配置成使用来自传感器系统和/或视觉系统的数据将替换阳极组件定位在锅中的最佳位置处。传感器系统的视觉系统可以被配置成相对于锅结构上的标记或位置追踪用过的阳极上的标记或位置。传感器系统的视觉系统可以被配置成追踪和/或测量用过的阳极的阳极块在从锅移除时的高度。阳极夹持器设备可以包括一个或更多个机构以调节阳极夹持器设备的倾斜角度和/或调节附接的阳极组件的竖直位置高度。

33、传感器系统可以包括多个传感器。传感器系统、至少一个处理单元和至少一个控制单元可以是用于定位和控制阳极替换系统的引导、导航和控制系统的一部分。

34、该系统可以是自主系统。该系统可以是自动化系统。该系统可以是半自主系统或半自动化系统。系统可以由使用者控制远程操纵器来控制。

35、根据本发明的第二方面，提供了一种用于铝生产设施的电解池的阳极替换系统，该系统包括：

36、至少一个可移动构件，至少一个可移动构件被配置成安装在支撑框架上；

37、至少一个阳极夹持器设备，至少一个阳极夹持设备被附接至至少一个可移动构件；其中，至少一个阳极夹持设备中的每一个被配置成夹持阳极组件的轴；以及

38、传感器系统，该传感器系统被配置成生成或收集位置信息以控制至少一个阳极夹持设备的位置。

39、阳极替换系统可以包括至少一个外壳维护功能模块和/或至少一个盖维护功能模块。至少一个盖维护功能模块可以是盖夹持设备。至少一个外壳维护功能模块可以是铲设备和/或外壳破碎器设备。

40、阳极替换系统可以包括至少一个夹持构件。阳极替换系统可以包括两个或更多个可移动构件。至少一个阳极夹持器设备和至少一个外壳维护功能模块可以安装在相同或不同的可移动构件上。

41、本发明的第二方面的实施例可以包括本发明的第一方面或其实施例的一个或更多个特征，或反之亦然。

42、根据本发明的第三方面，提供了一种用于在铝生产设施中处理阳极的阳极夹持设备处理件，包括：

43、支撑框架；

44、至少一个夹持构件，其中，至少一个夹持构件被配置成夹持至少一个阳极组件的轴。

45、至少一个夹持构件可以被配置成在打开状态与关闭状态之间是可移动的。至少一个夹持构件可以被配置成在沿着至少一个阳极组件的轴的任何位置处夹持至少一个阳极组件的轴。

46、至少一个夹持构件可以是可操作的以夹持阳极组件的至少一个轴。阳极夹持器设备可以包括至少一个致动器，至少一个致动器被配置成使至少一个夹持构件在打开状态与关闭状态之间移动。至少一个致动器可以是电气、液压或气动致动器。阳极夹持器设备可以被配置成可移动地安装在阳极替换系统的可移动构件上。阳极夹持器设备可以被配置成可移动地安装在可伸缩构件上。

47、至少一个夹持构件可以被配置成在处于关闭位置时夹持阳极轴的一个部段或一部分。至少一个阳极夹持设备可以被配置成围绕或至少部分地围绕阳极组件的轴的一部分以夹持阳极组件的轴。至少一个阳极夹持设备被配置成当处于夹持状态时对阳极轴的相对侧施加夹持力。至少一个夹持构件可以被配置成在阳极夹位置处夹持阳极轴的一个部段或一部分。至少一个夹持构件可以被配置成在紧邻阳极夹位置处夹持阳极轴的一个部段或一部分。通过在阳极夹位置或靠近阳极夹位置的轴上的位置处夹持阳极，可牢固地保持并精确地定位阳极轴，直到它被夹紧在锅上的适当位置。阳极夹持器设备可以包括两个或更多个夹持构件。所述至少一个夹持构件可以是夹爪构件。

48、阳极夹持器设备可以包括至少一个传感器。至少一个传感器可以安装在阳极夹持器设备的支撑框架上。至少一个传感器可以安装在至少一个可移动构件上，阳极夹持器设备安装在至少一个可移动构件上。至少一个传感器可以被配置成测量阳极组件、阳极块和/或阳极轴的高度。至少一个传感器可以被配置成测量、计算或估计在锅中的阴极的上表面与锅中的用过的阳极的下表面之间的距离。

49、阳极夹持器设备可以被配置成将替换阳极定位在锅中的阴极的上表面与锅中的替换阳极的下表面之间的期望或最佳距离处。替换阳极的下表面到阴极的上表面的期望或最佳距离可以等于用过的阳极的下表面到阴极的上表面的距离。

50、阳极夹持器设备可以被配置成将替换阳极定位在浴中的竖直偏移处。竖直偏移可以是阳极从浴中期望的、计算的或最佳的距离升高的距离。期望的、计算的或最佳的距离可以是阴极的上表面与用过的阳极块的下表面之间的距离。竖直偏移可以用于减轻替换阳极的冲击加热。将替换阳极定位在竖直偏移处可延长替换阳极的寿命。偏移可以在偏移范围内，偏移范围可以在 /-5mm至 /-30mm的范围内。偏移范围可以是大约 /-20mm。竖直偏移可在浴中所需、计算或最佳距离以上5mm至30mm的范围内。优选地，竖直偏移是10mm。

51、阳极夹持器设备可以被配置成使用来自至少一个传感器的反馈来将替换阳极定位在期望或最佳距离处。至少一个传感器和至少一个处理单元可以被配置成测量、计算和/或确定替换阳极组件的期望竖直偏移。

52、至少一个传感器可以被配置成相对于锅结构上的标记或位置来追踪用过的阳极上的标记或位置。至少一个传感器可以被配置成追踪和/或测量用过的阳极的阳极块在从锅移除时的高度。传感器系统可以参考从用过的阳极上的标记或位置到阳极组件的底部的距离。

53、传感器系统中的至少一个传感器可以被配置成测量和/或追踪替换阳极的至少一个位置数据点。至少一个位置数据点可以是在x、y和/或z轴上的轴位置。至少一个位置数据点可以是替换阳极的表面相对于熔融电解质的高度的位置。至少一个位置数据点可以是替换阳极的阳极轴的端部相对于熔融电解质的高度的位置。

54、阳极夹持器设备可以包括一个或更多个机构以控制倾斜调节，以调节阳极夹持器设备的角度和/或调节连接的阳极相对于水平和/或垂直平面的角度。阳极夹持器设备可以包括一个或更多个机构以调节阳极夹持器设备的倾斜角度。阳极夹持器设备可以包括一个或更多个机构以调节附接的阳极组件的竖直位置高度。一个或更多个机构可以包括活塞。阳极夹持器设备可以包括一个或更多个机构以调节夹持到锅结构的阳极的竖直位置。

55、阳极夹持器设备可以包括用于控制高度调节的一个或更多个机构。一个或更多个机构可以被配置成在调节范围内调节阳极的高度。调节范围可以是从 /-5mm至 /-100mm的值。在一个实施例中，调节范围可以是从 /-20mm至 /-40mm的值。可选地，调节范围的极限可以为近似 /-30mm。一个或更多个机构可以包括活塞。阳极夹持器设备可以被配置成在阳极组件安装在锅中期间调节阳极组件的高度和/或位置。阳极夹持器设备可以被配置成在将阳极组件夹持在锅中期间调节阳极组件的高度和/或位置。阳极夹持器设备可以被配置成在阳极组件已经被夹持到锅结构之后调节阳极组件的高度和/或位置。阳极夹持器设备可以被配置成响应于锅和/或锅中的阳极组件的操作效率信息而调节锅中的阳极组件的高度和/或位置。阳极夹持器设备可以被配置成调节锅中一个或更多个阳极组件的高度和/或位置，以提高锅的操作效率。

56、阳极夹持器设备可以包括至少一个夹紧锁定构件。至少一个夹紧锁紧构件可以被配置成接纳和/或保持阳极夹的一个或更多个凸耳。

57、本发明的第三方面的实施例可以包括本发明的第一方面或第二方面或其实施例的一个或更多个特征，或反之亦然。

58、根据本发明的第四方面，提供了一种替换铝生产设施的锅中的阳极组件的方法，该方法包括：

59、提供阳极替换系统，阳极替换系统包括：

60、至少一个阳极夹持器设备，至少一个阳极夹持设备被配置成夹持阳极组件的轴；以及

61、传感器系统；

62、为锅中的至少一个阳极轴生成位置数据；

63、致动至少一个阳极夹持器设备以夹持所述至少一个阳极轴；以及提升至少一个阳极轴以将阳极组件从锅移除；

64、将替换阳极组件定位在锅中。

65、该方法可以包括测量和/或计算用过的阳极组件在锅中的位置。该方法可以包括使用由传感器系统获取的数据来验证替换阳极被定位在锅浴中的正确位置、取向和/或高度处。

66、该方法可以包括使用由传感器系统获取的数据来测量和/或计算用过的阳极块的下表面与锅中的阴极的上表面之间的距离。该方法可以包括将替换阳极块的下表面定位在离阴极与用过的阳极块的下表面和锅中的阴极的上表面之间的距离相同的距离处。

67、该方法可以包括使用视觉系统生成锅中的至少一个阳极和阳极轴的位置数据。该方法可以包括使用照相机系统生成锅中的至少一个阳极和阳极轴的位置数据。该方法可以包括使用tof相机系统生成锅中的至少一个阳极和阳极轴的位置数据。

68、阳极替换系统可以包括支撑框架和安装在支撑框架上的至少一个可移动构件，其中，至少一个可移动构件支撑至少一个阳极夹持设备。

69、阳极替换系统可移动地安装在起重机上。阳极替换系统可以可移动地安装在车辆上。支撑框架可以可移动地安装在高架起重机上。该方法可以包括相对于锅移动高架起重机。支撑框架可以安装在定位构件(诸如可移动地安装在高架起重机上的小车等)上。

70、支撑框架可以可移动地安装在定位系统或定位系统的定位构件上。定位系统可以可移动地安装在起重机或车辆上。定位系统可以包括具有纵向轴线的支撑件。第一定位构件可移动地安装在支撑件上。第一定位构件可以包括第一轴线和第二轴线。第一定位构件可以被配置成沿着支撑件的纵向轴线移动，其中，第一轴线平行于支撑件的纵向轴线。第二定位构件可以安装至第一定位构件。第二定位构件可以被配置成横向于第一定位构件的第一轴线移动。支撑框架可以可移动地安装在第一定位构件或第二定位构件上。

71、该方法可以包括检测至少一个位置标记以准确地定位和/或移动支撑件、第一定位构件和/或第二定位构件的位置。该方法可以包括移动第一定位构件和/或第二定位构件以与至少第二位置定位标记对准，从而准确地重新定位支撑框架和/或阳极替换系统的位置。

72、位置标记可以选自：条形码、数据矩阵码、快速响应(qr)码和/或颜色码。该方法可以包括使用传感器系统检测至少一个位置标记。传感器系统包括选自以下至少一个传感器：光学传感器、相机、视觉系统、飞行时间相机、深度传感器、距离传感器、激光器、超声装置、动量传感器、加速度计、旋转位置传感器、陀螺仪位置传感器、全球定位传感器、红外传感器、热传感器、测力传感器和/或激光雷达。该方法可以包括生成用于起重机、车辆、支撑框架、定位系统、第一定位构件、第二定位构件、阳极替换系统、至少一个可移动构件和/或至少一个阳极夹持设备的位置数据。

73、本发明的第四方面的实施例可以包括本发明的第一方面至第三方面或其实施例中的任一个的一个或更多个特征，或反之亦然。

74、根据本发明的第五方面，提供了一种替换铝生产设施的锅中的阳极的方法，该方法包括：

75、提供阳极处理系统，阳极处理系统包括：

76、至少一个阳极夹持器设备，至少一个阳极夹持设备被配置成夹持至少一个阳极的轴；以及

77、传感器系统；

78、测量和/或计算锅中的阴极的上表面与锅中的用过的阳极的下表面之间的竖直距离；

79、致动至少一个阳极夹持器设备以夹持用过的阳极的轴；

80、将用过的阳极从锅中移除；

81、使用传感器系统将替换阳极的下表面定位在距离锅中的阴极该竖直距离处。

82、该方法可以包括在竖直距离上方高达20mm的竖直偏移下将替换阳极定位在锅中。该方法可以包括在竖直距离上方高达10mm的竖直偏移下将替换阳极定位在锅中。

83、本发明的第五方面的实施例可以包括本发明的第一方面至第四方面或其实施例中的任一个的一个或更多个特征，或反之亦然。

84、根据本发明的第六方面，提供了一种用于从铝生产设施的锅中移除阳极组件的方法，该方法包括：

85、提供阳极替换系统，阳极替换系统包括：

86、至少一个阳极夹持器设备；

87、传感器系统；

88、为锅中的至少一个阳极轴生成位置数据；

89、致动至少一个阳极夹持器设备以夹持至少一个阳极轴；以及

90、提升至少一个阳极轴以将阳极组件从锅中移除。

91、该方法可以包括将阳极组件从锅移动到用过的阳极储存区域。

92、本发明的第六方面的实施例可以包括本发明的第一方面至第五方面或其实施例中的任一个的一个或更多个特征，反之亦然。

93、根据本发明的第七方面，提供了一种在铝生产设施中处理替换阳极组件的方法，该方法包括：

94、提供阳极替换系统，阳极替换系统包括：

95、至少一个阳极夹持器设备；以及

96、传感器系统；

97、生成阳极储存区域中的至少一个阳极的位置数据；

98、使用传感器数据定位至少一个阳极夹持器设备以夹持位于阳极储存区域中的至少一个阳极组件的轴；以及

99、致动阳极替换系统以将阳极组件从阳极储存区域移动到锅。

100、本发明的第七方面的实施例可以包括本发明的第一方面至第六方面或其实施例中的任一个的一个或更多个特征，或反之亦然。

101、根据本发明的第八方面，提供了一种调节铝生产设施的锅中的阳极的位置的方法，该方法包括：

102、提供阳极替换系统，阳极替换系统包括：

103、至少一个阳极夹持器设备；

104、传感器系统；

105、使用传感器数据来识别锅内的阳极的最佳位置；

106、将至少一个阳极夹持器设备定位成夹持锅中的至少一个阳极组件的轴；以及

107、将阳极移动到最佳位置；

108、使用传感器系统验证阳极处于最佳位置。

109、阳极组件可以是安装在锅中的现有阳极组件。阳极组件可以是安装在锅中的替换阳极组件。

110、该方法可以包括响应于锅和/或锅中的阳极组件的操作效率信息而调节锅中的阳极组件的高度和/或位置。该方法可以包括调节锅中的一个或更多个阳极组件的高度和/或位置以提高锅的操作效率。

111、本发明的第八方面的实施例可以包括本发明的第一方面至第七方面或其实施例中的任一个的一个或更多个特征，或反之亦然。

112、根据本发明的第九方面，提供了一种调节铝生产设施的锅中的阳极的取向的方法，该方法包括：

113、提供阳极替换系统，阳极替换系统包括：

114、至少一个阳极夹持器设备；

115、传感器系统；

116、检测阳极组件和/或锅结构上的一个或更多个参考点或标记；

117、基于一个或更多个参考点或标记计算阳极组件的所期望的取向；

118、调节阳极组件的取向以匹配所期望的取向。

119、该方法可以包括调节由至少一个阳极夹持器设备夹持的替换阳极组件的取向。

120、该方法可以包括调节存在于锅中的阳极组件的取向。至少一个阳极夹持器设备可以被配置成夹持存在于锅中的阳极组件的轴，以将阳极定位在期望的方向上。

121、本发明的第九方面的实施例可以包括本发明的第一方面至第八方面或其实施例中的任一个的一个或更多个特征，或反之亦然。

122、根据本发明的第十方面，提供了一种用于维护铝生产设施的锅的系统，该系统包括：

123、支撑框架；

124、至少一个可移动构件，至少一个可移动构件安装在支撑框架上，其中，至少一个可移动构件包括至少一个阳极夹持设备；其中，至少一个阳极夹持设备中的每一个被配置成夹持至少一个阳极组件的轴；以及

125、传感器系统，传感器系统被配置成生成或收集位置信息以控制至少一个阳极夹持设备的位置。

126、本发明的第十方面的实施例可以包括本发明的第一方面至第九方面或其实施例中的任一个的一个或更多个特征，反之亦然。