CN101275246A - 一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，涉及一种铝电解生产过程中电解槽下料系统运行状态及下料系统故障在线监测方法。其特征在于该检测过程是通过槽控机根据下料间隔、下料周期以及电解槽槽电阻随时间的变化率、氧化铝浓度变化状态参数，实时判断下料系统运行状态并及时检测下料系统故障，然后在监控系统上显示故障状态并通过车间语音广播系统广播。本发明的方法，通过对下料系统状态的实时检测，及时发现下料系统故障，使下料系统故障能及时得到维护和维修，减少因下料系统故障对整个电解槽系统运行的影响，提高了电解槽控制效果，达到节能降耗的目的。
Description
技术领域
一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，涉及一种铝电解生产过程中电解槽下料系统运行状态及下料系统故障在线监测方法。
背景技术
电解铝工业经历了多年的发展历程，到目前为止，电解铝生产已全部采用预焙阳极铝电解槽工艺技术。对于预焙阳极铝电解槽来讲，氧化铝的添加是电解槽生产与控制的关键环节，都是通过中间点式下料系统来完成的。电解槽下料系统的运行状态好坏直接影响电解氧化铝浓度的控制以及整个电解槽的技术经济指标。由于电解生产是在高温、高粉尘、强磁场的环境下，设备的故障率较高，目前几乎所有中间点式下料系统都没有在线监测系统，全部由人工巡检来发现故障。这种运行方式下，下料系统的故障不能及时的发现并且得到及时处理，氧化铝不能按照控制系统要求添加到电解槽中，使电解槽缺料而引发阳极效应。阳极效应发生时电解质与炭块之间的表面张力增大，利于炭渣的分离，使电解质变得清亮，电阻减少，能够补充槽子热量的不足，电解生产管理人员可以通过阳极效应发生的频次判断槽子的生产状态是否正常，但同时阳极效应的发生会造成大量电能的损失(普通效应电压可以达到30～40伏，效应延续时间3～5分钟，对于一台160KA的电解槽而言一个效应就会浪费约320度电)，破坏电解槽稳定阳极生产的条件(系列电流波动，电解温度从正常值950℃左右上升到990℃～1000℃，槽帮熔化变薄，增加了侧部碳块被浸蚀的可能性，而且温度和槽帮要50分钟才能基本恢复到正常值)，阳极效应时还产生破坏臭氧层的PFCs(CF4、C2F6)气体，它们产生温室效应的作用比CO2平均高8000倍左右，对生态环境产生十分恶劣的影响，同时造成电解质中氟化盐的损失。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效降低能源消耗、减少PFCs等有害气体的排放量、保证电解生产的平稳高效运行、提高电流效率和槽寿命，使电解操作人员及时掌握电解槽下料系统的运行状态，有效提高铝电解控制水平，达到较好的技术经济指标的铝电解槽下料系统故障实时检测方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现的。
一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于该检测过程是通过槽控机根据下料间隔、下料周期以及电解槽槽电阻随时间的变化率、氧化铝浓度变化状态参数，实时判断下料系统运行状态并及时检测下料系统故障，然后在监控系统上显示故障状态并通过车间语音广播系统广播。
槽控机通常是按照正常加料周期—欠量加料周期—过量加料周期—正常加料周期，交替进行控制，在控制过程中同时监测电解槽中的氧化铝浓度的变化以及电解槽槽电阻随时间的变化率。
当槽控机控制运行在欠量加料周期时，正常状态下电解槽中氧化铝浓度将变低；如氧化铝浓度不变或变高则下料系统可能出现漏料现象；当操控机控制运行在过量加料周期时，正常状态下电解槽中氧化铝浓度将变高；如氧化铝浓度不变或变低则下料系统可能出现堵料现象。
通过对下料系统状态的实时检测，及时发现下料系统故障，下料系统故障能及时得到维护和维修，减少因下料系统故障对整个电解槽系统运行的影响，提高了电解槽控制效果，达到节能降耗的目的。
本发明的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于所述的槽控机包括：
(1)电压电流检测部分：检测电解槽的电压及系列电流变化值；
(2)通讯接口部分：接受上位机设定参数和上传运行参数；
(3)控制驱动部分：对打壳下料系统及提升部分的控制驱动；
(4)CPU微处理器与存储器部分：对检测信号解析与计算以及数据存储并根据控制策略发出控制指令控制打壳下料系统及提升部分的动作；
(5)显示与按键操作部分：操控机的人机接口部分；
(6)监控主机部分：设定槽控机运行控制参数，并通过现场控制总线对电解槽的工艺操作和物料配给进行集中控制，同时进行数据图表生成、存储、打印输出，一台监控主机监控多台槽控机；其系统软件分槽控机程序和上位监控机程序组成，槽控机程序是固化在槽控机的存储器中，上位监控机程序是存放在上位监控机内，通过编程将其以软件功能模块的方式存储在槽控机和监控主机中，由控制系统来实现。
本发明的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于所述的槽控机是按照正常加料周期—欠量加料周期—过量加料周期—正常加料周期，交替进行控制，在控制过程中同时监测电解槽中的氧化铝浓度的变化以及电解槽槽电阻随时间的变化率。以上监测的方法以程序模块方式存储在槽控机的EPROM程序片。
本发明的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于所述的槽控机在运行在欠量加料周期时，正常状态下电解槽中氧化铝浓度将变低，如氧化铝浓度在设定时间内不变或变高则下料系统可能出现漏料现象；当运行在过量加料周期时，正常状态下电解槽中氧化铝浓度将变高；如氧化铝浓度在设定时间内不变或变低则下料系统可能出现堵料现象；以上时间根据电解槽容量的大小不同，判断时间不同，时间的设置在上位监控机上设置；以此来监测和判断下料系统的运行状态。
本发明的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于槽控机监测到的下料系统状态通过现场控制总线传输到监控机进行显示和报警。
本发明的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于当下料系统出现有故障，监控机通过广播系统向车间广播，其功能在上位机程序实现。
本发明的提供了一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，能有效降低能源消耗，减少PFCs等有害气体的排放量，保证了电解生产的平稳高效运行，提高电流效率，提高了槽寿命，使电解操作人员及时掌握电解槽下料系统的运行状态，有效提高铝电解控制水平，达到较好的技术经济指标。
具体实施方式
一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，该检测过程是通过槽控机根据下料间隔、下料周期以及电解槽槽电阻随时间的变化率、氧化铝浓度变化状态参数，实时判断下料系统运行状态并及时检测下料系统故障，然后在监控系统上显示故障状态并通过车间语音广播系统广播。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施实例1
铝电解车间，其系列电流150kA，经多次标定下料器下料量为1.67kg，每台电解槽有4个下料器，一周内每天的下料次数为290次，欠量周期内时间间隔为500s，过量周期内下料间隔为180s。槽控系统采用该方法监测下料系统运行状态；系统运行时间2个月，其统计结果如下：
| 电解槽号 | 1# | 3# | 5# | 7# | 9# | 11# | 13# |
| 故障发生 | 3 | 4 | 5 | 3 | 2 | 3 | 1 |
| 故障检出 | 3 | 4 | 6 | 3 | 2 | 3 | 1 |
其控制系统误检率4％。取得了较好的诊断效果；完全能满足铝电解生产下料系统状态实时监测和系统故障诊断的要求。
实施实例2
铝电解车间，其系列电流300kA，经多次标定下料器下料量为1.67kg，每台电解槽有4个下料器，一周内每天的下料次数为580次，欠量周期内时间间隔为400s，过量周期内下料间隔为120s。槽控系统采用该方法进行检测下料系统运行状态。
槽控系统采用该方法监测下料系统运行状态；系统运行时间2个月，其统计结果如下：
| 电解槽号 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# | 7# |
| 故障发生 | 2 | 5 | 4 | 3 | 3 | 2 | 3 |
| 故障检出 | 2 | 5 | 4 | 4 | 3 | 2 | 3 |
其控制系统误检率4％。取得了较好的诊断效果；完全能满足铝电解生产下料系统状态实时监测和系统故障诊断的要求。
使用该方法对控制电解槽氧化铝浓度的预测，有利于生产工艺和操作人员及时掌握电解槽下料系统运行状态，有利于电解铝生产的管理和控制。
上述的实施实例仅仅是本发明的典型实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应在本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已全部记载在权利要求书中。
Claims (6)
1.一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于该检测过程是通过槽控机根据下料间隔、下料周期以及电解槽槽电阻随时间的变化率、氧化铝浓度变化状态参数，实时判断下料系统运行状态并及时检测下料系统故障，然后在监控系统上显示故障状态并通过车间语音广播系统广播。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于所述的槽控机包括：
(1)电压电流检测部分：检测电解槽的电压及系列电流变化值；
(2)通讯接口部分：接受上位机设定参数和上传运行参数；
(3)控制驱动部分：对打壳下料系统及提升部分的控制驱动；
(4)CPU微处理器与存储器部分：对检测信号解析与计算以及数据存储并根据控制策略发出控制指令控制打壳下料系统及提升部分的动作；
(5)显示与按键操作部分：操控机的人机接口部分；
(6)监控主机部分：设定槽控机运行控制参数，并通过现场控制总线对电解槽的工艺操作和物料配给进行集中控制，同时进行数据图表生成、存储、打印输出，一台监控主机监控多台槽控机；其系统软件分槽控机程序和上位监控机程序组成，槽控机程序是固化在槽控机的存储器中，上位监控机程序是存放在上位监控机内，通过编程将其以软件功能模块的方式存储在槽控机和监控主机中，由控制系统来实现。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于所述的槽控机是按照正常加料周期—欠量加料周期—过量加料周期—正常加料周期，交替进行控制，在控制过程中同时监测电解槽中的氧化铝浓度的变化以及电解槽槽电阻随时间的变化率。以上监测的方法以程序模块方式存储在槽控机的EPROM程序片。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于所述的槽控机在运行在欠量加料周期时，正常状态下电解槽中氧化铝浓度将变低，如氧化铝浓度在设定时间内不变或变高则下料系统可能出现漏料现象；当运行在过量加料周期时，正常状态下电解槽中氧化铝浓度将变高；如氧化铝浓度在设定时间内不变或变低则下料系统可能出现堵料现象；以上时间根据电解槽容量的大小不同，判断时间不同，时间的设置在上位监控机上设置；以此来监测和判断下料系统的运行状态。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于槽控机监测到的下料系统状态通过现场控制总线传输到监控机进行显示和报警。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽下料系统故障实时检测方法，其特征在于当下料系统出现有故障，监控机通过广播系统向车间广播，其功能在上位机程序实现。
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