CN101275248A - 一种控制电解槽物料平衡的方法 - Google Patents
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Abstract
一种控制电解槽物料平衡的方法，涉及一种铝电解过程，特别中间点式下料预焙铝电解槽的物料平衡控制方法。其特征在于其控制过程是利用槽控系统软测量测得的电解质中的氧化铝浓度，将其作为槽控系统氧化铝浓度控制的反馈值；将氧化铝浓度目标设定值作为氧化铝下料周期设定的切换条件，通过槽控系统控制氧化铝下料周期，实现氧化铝浓度控制在较窄的范围内。本发明的方法，能有效地控制电解槽氧化铝浓度在较窄的范围内，使电解槽的物料系统处于相对稳定状态，有利于稳定电解槽运行，有利于电解铝生产的节能降耗。
Description
技术领域
一种控制电解槽物料平衡的方法，涉及一种铝电解过程，特别中间点式下料预焙铝电解槽的物料平衡控制方法。
背景技术
铝电解槽控制的终极目标是使电解槽达到较好的物料平衡和热量平衡，取得较好的技术经济指标；电解槽中氧化铝浓度的控制是电解槽物料平衡控制的关键。传统控制方法是根据电阻变化率，采用过量、欠量、正常下料的控制策略，已有二十年了，这种策略对提高铝电解技术经济指标起到了巨大的推动作用，电流效率从89％左右，提高到94％左右。人们习惯于称这种控制为氧化铝浓度控制，这是因为槽电阻变化率与氧化铝浓度之间存在一定关系。但是，这种控制策略调整的槽电阻变化率值，与实际氧化铝浓度之间还有相当的距离，因此也有学者指出，这种控制不能叫做氧化铝浓度控制。因此，将氧化铝浓度有效的表征出来，控制策略调整目标的本身就是氧化铝浓度控制目标，无疑对铝电解控制策略的有效性，操作人员对电解槽运行状况的理解等方面起到积极的作用，对提高铝电解技术经济指标起到更大的推动作用。为了降低铝电解过程的能源消耗，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，提高槽寿命，有效提高铝电解槽内氧化铝浓度的控制精度，达到较好的技术经济指标十分重要。
发明内容
本发明的目的就是为了有效提高铝电解槽内氧化铝浓度的控制精度，达到较好的技术经济指标，提供一种控制电解槽物料平衡的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种控制电解槽物料平衡的方法，其特征在于其控制过程是利用槽控系统软测量测得的电解质中的氧化铝浓度，将其作为槽控系统氧化铝浓度控制的反馈值；将氧化铝浓度目标设定值作为氧化铝下料周期设定的切换条件，通过槽控系统控制氧化铝下料周期，实现氧化铝浓度控制在较窄的范围内。
本发明的一种控制电解槽物料平衡的方法，其特征在于其控制过程包括：
(1)槽控系统利用软测量方法测量出电解槽的氧化铝浓度值和修正值，并作为槽控系统氧化铝浓度控制的反馈值；
(2)在槽控系统中通过建立实际氧化铝浓度与相对氧化铝浓度的关系，将设定氧化铝浓度转化为槽电阻变化率，实现实际氧化铝浓度计算机控制；
(3)通过在监控主机上设定氧化铝浓度控制目标值，即设定相对氧化铝浓度，并通过网络下传到槽控机系统，槽控系统将氧化铝浓度测量值与目标值比较，计算得出电解槽控制的下料周期和下料间隔；
(4)槽控系统通过控制电解槽上的打壳、下料气缸动作周期和间隔来添加氧化铝量，实现电解槽内氧化铝重量百分比浓度在设定范围内。
本发明的一种控制电解槽物料平衡的方法，其特征在于所述在监控主机上设定氧化铝的重量百分比浓度控制目标值为1.5％～2.5％。
本发明的基本原理基于：铝电解槽控制的终极目标是使电解槽达到较好的物料平衡和热量平衡，取得较好的技术经济指标；电解槽中氧化铝浓度的控制是电解槽物料平衡控制的关键，具体地包括：
(1)利用软测量方法测量出的电解槽的氧化铝浓度值和修正值，并作为槽控系统氧化铝浓度控制的反馈值。
(2)确定相对氧化铝浓度与电解槽控制参数关系
在电解槽运行状况一定的情况下，建立了相对氧化铝浓度与槽电阻变化率的关系，也就是说，可以通过直接设定相对氧化铝浓度来实现电解槽相对氧化铝浓度的控制。
(3)确定电解槽实际氧化铝与槽电阻变化率的关系
根据电解质采样时间和测算得到的那一时刻的相对氧化铝浓度，分析得到的氧化铝浓度。根据大量数据求得氧化铝浓度后，就实际氧化铝浓度测量值与槽电阻变化率的关系。
(4)采用氧化铝浓度作为电解槽控制的目标值，在监控主机上设定，并通过网络下传到槽控机系统，实现氧化铝浓度的精确控制。
本发明的方法，铝电解槽控制系统，通常由监控工作站，槽控机，打壳下料系统，提升部分组成，槽控机包括：电压电流检测部分：检测电解槽的电压及系列电流变化值；通讯接口部分：接受上位机设定参数和上传运行参数；控制驱动部分：对打壳下料系统及提升部分的控制驱动；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；显示与按键操作部分：操控机的人机接口部分。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，本发明是将下列发明内容，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。
本发明的方法，能有效地控制电解槽氧化铝浓度在较窄的范围内，使电解槽的物料系统处于相对稳定状态，有利于稳定电解槽运行，有利于电解铝生产的节能降耗。
具体实施方式
一种控制电解槽物料平衡的方法，其控制过程是利用槽控系统软测量测得的电解质中的氧化铝浓度，将其作为槽控系统氧化铝浓度控制的反馈值；将氧化铝浓度目标设定值作为氧化铝下料周期设定的切换条件，通过槽控系统控制氧化铝下料周期，实现氧化铝浓度控制在较窄的范围内。其控制过程包括：
(1)槽控系统利用软测量方法测量出电解槽的氧化铝浓度值和修正值，并作为槽控系统氧化铝浓度控制的反馈值。
(2)在槽控系统中通过建立实际氧化铝浓度与相对氧化铝浓度的关系，将设定氧化铝浓度转化为槽电阻变化率，实现实际氧化铝浓度计算机控制。
(3)通过在监控主机上设定氧化铝重量百分比浓度控制目标值(1.5％～2.5％)，也即设定相对氧化铝浓度，并通过网络下传到槽控机系统，槽控系统将氧化铝浓度测量值与目标值比较，计算得出电解槽控制的下料周期和下料间隔。
(4)槽控系统通过控制电解槽上的打壳、下料气缸动作周期和间隔来添加氧化铝量，实现电解槽内氧化铝重量百分比浓度在(1.5％～2.5％)范围内。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
1#铝电解槽，其系列电流150kA，经测算电解槽内电解质量为4吨，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。
我们在电解槽计算机控制系统中，将氧化铝浓度控制的目标值设定为2％，槽控系统通过将氧化铝浓度测量值与目标值比较，计算得出电解槽控制的下料周期和下料间隔，控制电解槽上的打壳、下料气缸动作周期和间隔来添加氧化铝量，实现电解槽内氧化铝浓度在规定的范围内。在控制过程中，进行人工取样分析，其分析结果如下：
| 浓度范围 | 0-1.0 | 1.0-1.5 | 1.5-2.0 | 2.0-2.5 | 2.5-3.0 | 3.0-3.5 | 3.5-4.0 |
| 样本数 | 1 | 19 | 21 | 18 | 1 | 0 | 0 |
其氧化铝浓度控制在(1.5％～2.5％)范围的百分比为97％。取得了较好的控制效果；完全能满足铝电解生产控制的需要。
实施例2
2#铝电解槽，其系列电流为300kA，经测算电解槽内电解质量为8吨，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。
我们在电解槽计算机控制系统中，将氧化铝浓度控制的目标值设定为1.9％，槽控系统通过将氧化铝浓度测量值与目标值比较，计算得出电解槽控制的下料周期和下料间隔，控制电解槽上的打壳、下料气缸动作周期和间隔来添加氧化铝量，实现电解槽内氧化铝浓度在规定的范围内。在控制过程中，进行人工取样分析，其分析结果如下：
| 浓度范围 | 0-1.0 | 1.0-1.5 | 1.5-2.0 | 2.0-2.5 | 2.5-3.0 | 3.0-3.5 | 3.5-4.0 |
| 样本数 | 1 | 18 | 25 | 16 | 0 | 0 | 0 |
其氧化铝浓度控制在(1.5％～2.5％)范围的百分比为98％。取得了较好的控制效果，完全能满足铝电解生产控制的需要。
Claims (3)
1.一种控制电解槽物料平衡的方法，其特征在于其控制过程是利用槽控系统软测量测得的电解质中的氧化铝浓度，将其作为槽控系统氧化铝浓度控制的反馈值；将氧化铝浓度目标设定值作为氧化铝下料周期设定的切换条件，通过槽控系统控制氧化铝下料周期，实现氧化铝浓度控制在较窄的范围内。
2.根据权利要求1所述的一种控制电解槽物料平衡的方法，其特征在于其控制过程包括：
(1)槽控系统利用软测量方法测量出电解槽的氧化铝浓度值和修正值，并作为槽控系统氧化铝浓度控制的反馈值；
(2)在槽控系统中通过建立实际氧化铝浓度与相对氧化铝浓度的关系，将设定氧化铝浓度转化为槽电阻变化率，实现实际氧化铝浓度计算机控制；
(3)通过在监控主机上设定氧化铝浓度控制目标值，即设定相对氧化铝浓度，并通过网络下传到槽控机系统，槽控系统将氧化铝浓度测量值与目标值比较，计算得出电解槽控制的下料周期和下料间隔；
(4)槽控系统通过控制电解槽上的打壳、下料气缸动作周期和间隔来添加氧化铝量，实现电解槽内氧化铝重量百分比浓度在设定范围内。
3.根据权利要求1所述的一种控制电解槽物料平衡的方法，其特征在于所述在监控主机上设定氧化铝的重量百分比浓度控制目标值为1.5％～2.5％。
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