專利名稱:一種控制電解槽物料平衡的方法
一種控制電解槽物料平衡的方法技術(shù)領(lǐng)域一種控制電解槽物料平衡的方法,涉及一種鋁電解過程,特別中間點式下 料預(yù)焙鋁電解槽的物料平衡控制方法。
技術(shù)背景鋁電解槽控制的終極目標(biāo)是使電解槽達(dá)到較好的物料平衡和熱量平衡,取 得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo);電解槽中氧化鋁濃度的控制是電解槽物料平衡控制的 關(guān)鍵。傳統(tǒng)控制方法是根據(jù)電阻變化率,采用過量、欠量、正常下料的控制策 略,己有二十年了,這種策略對提高鋁電解技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起到了巨大的推動作 用,電流效率從89%左右,提高到94%左右。人們習(xí)慣于稱這種控制為氧化鋁 濃度控制,這是因為槽電阻變化率與氧化鋁濃度之間存在一定關(guān)系。但是,這 種控制策略調(diào)整的槽電阻變化率值,與實際氧化鋁濃度之間還有相當(dāng)?shù)木嚯x, 因此也有學(xué)者指出,這種控制不能叫做氧化鋁濃度控制。因此,將氧化鋁濃度 有效的表征出來,控制策略調(diào)整目標(biāo)的本身就是氧化鋁濃度控制目標(biāo),無疑對 鋁電解控制策略的有效性,操作人員對電解槽運(yùn)行狀況的理解等方面起到積極 的作用,對提高鋁電解技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起到更大的推動作用。為了降低鋁電解過 程的能源消耗,減少PFCs等有害氣體的排放量,保證電解生產(chǎn)的平穩(wěn)高效運(yùn)行, 提高電流效率,提高槽壽命,有效提高鋁電解槽內(nèi)氧化鋁濃度的控制精度,達(dá) 到較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)十分重要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了有效提高鋁電解槽內(nèi)氧化鋁濃度的控制精度,達(dá)到 較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),提供一種控制電解槽物料平衡的方法。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種控制電解槽物料平衡的方法,其特征在于其控制過程是利用槽控系統(tǒng) 軟測量測得的電解質(zhì)中的氧化鋁濃度,將其作為槽控系統(tǒng)氧化鋁濃度控制的反 饋值;將氧化鋁濃度目標(biāo)設(shè)定值作為氧化鋁下料周期設(shè)定的切換條件,通過槽 控系統(tǒng)控制氧化鋁下料周期,實現(xiàn)氧化鋁濃度控制在較窄的范圍內(nèi)。本發(fā)明的一種控制電解槽物料平衡的方法,其特征在于其控制過程包括-(1) 槽控系統(tǒng)利用軟測量方法測量出電解槽的氧化鋁濃度值和修正值,并 作為槽控系統(tǒng)氧化鋁濃度控制的反饋值;(2) 在槽控系統(tǒng)中通過建立實際氧化鋁濃度與相對氧化鋁濃度的關(guān)系,將 設(shè)定氧化鋁濃度轉(zhuǎn)化為槽電阻變化率,實現(xiàn)實際氧化鋁濃度計算機(jī)控制;(3) 通過在監(jiān)控主機(jī)上設(shè)定氧化鋁濃度控制目標(biāo)值,即設(shè)定相對氧化鋁濃 度,并通過網(wǎng)絡(luò)下傳到槽控機(jī)系統(tǒng),槽控系統(tǒng)將氧化鋁濃度測量值與目標(biāo)值比 較,計算得出電解槽控制的下料周期和下料間隔;(4) 槽控系統(tǒng)通過控制電解槽上的打殼、下料氣缸動作周期和間隔來添加 氧化鋁量,實現(xiàn)電解槽內(nèi)氧化鋁重量百分比濃度在設(shè)定范圍內(nèi)。本發(fā)明的一種控制電解槽物料平衡的方法,其特征在于所述在監(jiān)控主機(jī)上 設(shè)定氧化鋁的重量百分比濃度控制目標(biāo)值為1.5%~2.5%。本發(fā)明的基本原理基于鋁電解槽控制的終極目標(biāo)是使電解槽達(dá)到較好的 物料平衡和熱量平衡,取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo);電解槽中氧化鋁濃度的控制 是電解槽物料平衡控制的關(guān)鍵,具體地包括(1) 利用軟測量方法測量出的電解槽的氧化鋁濃度值和修正值,并作為槽 控系統(tǒng)氧化鋁濃度控制的反饋值。(2) 確定相對氧化鋁濃度與電解槽控制參數(shù)關(guān)系 在電解槽運(yùn)行狀況一定的情況下,建立了相對氧化鋁濃度與槽電阻變化率的關(guān)系,也就是說,可以通過直接設(shè)定相對氧化鋁濃度來實現(xiàn)電解槽相對氧化鋁 濃度的控制。(3)確定電解槽實際氧化鋁與槽電阻變化率的關(guān)系根據(jù)電解質(zhì)采樣時間和測算得到的那一時刻的相對氧化鋁濃度,分析得到的 氧化鋁濃度。根據(jù)大量數(shù)據(jù)求得氧化鋁濃度后,就實際氧化鋁濃度測量值與槽 電阻變化率的關(guān)系。(4)采用氧化鋁濃度作為電解槽控制的目標(biāo)值,在監(jiān)控主機(jī)上設(shè)定,并通過 網(wǎng)絡(luò)下傳到槽控機(jī)系統(tǒng),實現(xiàn)氧化鋁濃度的精確控制。本發(fā)明的方法,鋁電解槽控制系統(tǒng),通常由監(jiān)控工作站,槽控機(jī),打殼下 料系統(tǒng),提升部分組成,槽控機(jī)包括電壓電流檢測部分檢測電解槽的電壓 及系列電流變化值;通訊接口部分接受上位機(jī)設(shè)定參數(shù)和上傳運(yùn)行參數(shù);控 制驅(qū)動部分對打殼下料系統(tǒng)及提升部分的控制驅(qū)動;CPU微處理器與存儲器部分對檢測信號解析與計算以及數(shù)據(jù)存儲并根據(jù)控制策略發(fā)出控制指令控制 打殼下料系統(tǒng)及提升部分的動作;顯示與按鍵操作部分操控機(jī)的人機(jī)接口部 分。監(jiān)控主機(jī)部分設(shè)定槽控機(jī)運(yùn)行控制參數(shù),并通過現(xiàn)場控制總線對電解槽 的工藝操作和物料配給進(jìn)行集中控制,同時進(jìn)行數(shù)據(jù)圖表生成、存儲、打印輸 出, 一臺監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控多臺槽控機(jī)。其系統(tǒng)軟件分槽控機(jī)程序和上位監(jiān)控機(jī)程 序組成,槽控機(jī)程序是固化在槽控機(jī)的存儲器中,上位監(jiān)控機(jī)程序是存放在上 位監(jiān)控機(jī)內(nèi),本發(fā)明是將下列發(fā)明內(nèi)容,通過編程將其以軟件功能模塊的方式 存儲在槽控機(jī)和監(jiān)控主機(jī)中,由控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。本發(fā)明的方法,能有效地控制電解槽氧化鋁濃度在較窄的范圍內(nèi),使電解 槽的物料系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài),有利于穩(wěn)定電解槽運(yùn)行,有利于電解鋁生產(chǎn) 的節(jié)能降耗。
具體實施方式
一種控制電解槽物料平衡的方法,其控制過程是利用槽控系統(tǒng)軟測量測得 的電解質(zhì)中的氧化鋁濃度,將其作為槽控系統(tǒng)氧化鋁濃度控制的反饋值;將氧 化鋁濃度目標(biāo)設(shè)定值作為氧化鋁下料周期設(shè)定的切換條件,通過槽控系統(tǒng)控制 氧化鋁下料周期,實現(xiàn)氧化鋁濃度控制在較窄的范圍內(nèi)。其控制過程包括(1) 槽控系統(tǒng)利用軟測量方法測量出電解槽的氧化鋁濃度值和修正值,并 作為槽控系統(tǒng)氧化鋁濃度控制的反饋值。(2) 在槽控系統(tǒng)中通過建立實際氧化鋁濃度與相對氧化鋁濃度的關(guān)系,將 設(shè)定氧化鋁濃度轉(zhuǎn)化為槽電阻變化率,實現(xiàn)實際氧化鋁濃度計算機(jī)控制。(3) 通過在監(jiān)控主機(jī)上設(shè)定氧化鋁重量百分比濃度控制目標(biāo)值 (1.5%~2.5%),也即設(shè)定相對氧化鋁濃度,并通過網(wǎng)絡(luò)下傳到槽控機(jī)系統(tǒng),槽控系統(tǒng)將氧化鋁濃度測量值與目標(biāo)值比較,計算得出電解槽控制的下料周期和 下料間隔。(4) 槽控系統(tǒng)通過控制電解槽上的打殼、下料氣缸動作周期和間隔來添加 氧化鋁量,實現(xiàn)電解槽內(nèi)氧化鋁重量百分比濃度在(1.5% 2.5%)范圍內(nèi)。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。 實施例11#鋁電解槽,其系列電流150kA,經(jīng)測算電解槽內(nèi)電解質(zhì)量為4噸,多次標(biāo) 定下料器下料量為1.67kg,每臺電解槽有4個下料器, 一周內(nèi)每天的下料次數(shù)為290次,欠量周期內(nèi)時間間隔為500s,過量周期內(nèi)下料間隔為180s。我們在電解槽計算機(jī)控制系統(tǒng)中,將氧化鋁濃度控制的目標(biāo)值設(shè)定為2%, 槽控系統(tǒng)通過將氧化鋁濃度測量值與目標(biāo)值比較,計算得出電解槽控制的下料 周期和下料間隔,控制電解槽上的打殼、下料氣缸動作周期和間隔來添加氧化 鋁量,實現(xiàn)電解槽內(nèi)氧化鋁濃度在規(guī)定的范圍內(nèi)。在控制過程中,進(jìn)行人工取 樣分析,其分析結(jié)果如下濃度范圍O-l.O1.0-1.51.5-2.02. 0-2. 52. 5-3. 03. 0-3. 53. 5-4. 0樣本數(shù)1192118100其氧化鋁濃度控制在(1.5%~2.5%)范圍的百分比為97%。取得了較好的控 制效果;完全能滿足鋁電解生產(chǎn)控制的需要。 實施例22#鋁電解槽,其系列電流為300kA,經(jīng)測算電解槽內(nèi)電解質(zhì)量為8噸,多次 標(biāo)定下料器下料量為1.67kg,每臺電解槽有4個下料器, 一周內(nèi)每天的下料次 數(shù)為580次,欠量周期內(nèi)時間間隔為400s,過量周期內(nèi)下料間隔為120s。我們在電解槽計算機(jī)控制系統(tǒng)中,將氧化鋁濃度控制的目標(biāo)值設(shè)定為 1.9%,槽控系統(tǒng)通過將氧化鋁濃度測量值與目標(biāo)值比較,計算得出電解槽控制 的下料周期和下料間隔,控制電解槽上的打殼、下料氣缸動作周期和間隔來添 加氧化鋁量,實現(xiàn)電解槽內(nèi)氧化鋁濃度在規(guī)定的范圍內(nèi)。在控制過程中,進(jìn)行 人工取樣分析,其分析結(jié)果如下濃度范圍0-1.01. 0-1. 51.5-2.02. 0-2. 52. 5-3. 03. 0-3. 53. 5-4. 0樣本數(shù)1182516000其氧化鋁濃度控制在(1.5% 2.5%)范圍的百分比為98%。取得了較好的控 制效果,完全能滿足鋁電解生產(chǎn)控制的需要。
權(quán)利要求
1.一種控制電解槽物料平衡的方法,其特征在于其控制過程是利用槽控系統(tǒng)軟測量測得的電解質(zhì)中的氧化鋁濃度,將其作為槽控系統(tǒng)氧化鋁濃度控制的反饋值;將氧化鋁濃度目標(biāo)設(shè)定值作為氧化鋁下料周期設(shè)定的切換條件,通過槽控系統(tǒng)控制氧化鋁下料周期,實現(xiàn)氧化鋁濃度控制在較窄的范圍內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種控制電解槽物料平衡的方法,其特征在于其 控制過程包括(1) 槽控系統(tǒng)利用軟測量方法測量出電解槽的氧化鋁濃度值和修正值,并 作為槽控系統(tǒng)氧化鋁濃度控制的反饋值;(2) 在槽控系統(tǒng)中通過建立實際氧化鋁濃度與相對氧化鋁濃度的關(guān)系,將 設(shè)定氧化鋁濃度轉(zhuǎn)化為槽電阻變化率,實現(xiàn)實際氧化鋁濃度計算機(jī)控制;(3) 通過在監(jiān)控主機(jī)上設(shè)定氧化鋁濃度控制目標(biāo)值,即設(shè)定相對氧化鋁濃 度,并通過網(wǎng)絡(luò)下傳到槽控機(jī)系統(tǒng),槽控系統(tǒng)將氧化鋁濃度測量值與目標(biāo)值比 較,計算得出電解槽控制的下料周期和下料間隔;(4) 槽控系統(tǒng)通過控制電解槽上的打殼、下料氣缸動作周期和間隔來添加 氧化鋁量,實現(xiàn)電解槽內(nèi)氧化鋁重量百分比濃度在設(shè)定范圍內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種控制電解槽物料平衡的方法,其特征在于所 述在監(jiān)控主機(jī)上設(shè)定氧化鋁的重量百分比濃度控制目標(biāo)值為1.5%~2.5%。
全文摘要
一種控制電解槽物料平衡的方法,涉及一種鋁電解過程,特別中間點式下料預(yù)焙鋁電解槽的物料平衡控制方法。其特征在于其控制過程是利用槽控系統(tǒng)軟測量測得的電解質(zhì)中的氧化鋁濃度,將其作為槽控系統(tǒng)氧化鋁濃度控制的反饋值;將氧化鋁濃度目標(biāo)設(shè)定值作為氧化鋁下料周期設(shè)定的切換條件,通過槽控系統(tǒng)控制氧化鋁下料周期,實現(xiàn)氧化鋁濃度控制在較窄的范圍內(nèi)。本發(fā)明的方法,能有效地控制電解槽氧化鋁濃度在較窄的范圍內(nèi),使電解槽的物料系統(tǒng)處于相對穩(wěn)定狀態(tài),有利于穩(wěn)定電解槽運(yùn)行,有利于電解鋁生產(chǎn)的節(jié)能降耗。
文檔編號C25C3/00GK101275248SQ20071030361
公開日2008年10月1日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者彤 劉, 張保偉, 王鑫健 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司