CN104178779A - 一种铝电解槽下料器工作状态的诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽下料器工作状态的诊断方法及系统，通过阳极电流分布系统获得的阳极电流分布信息及其变化，对下料器的打壳及下料动作执行与否进行分析判断，该系统包括指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块、分析模块及报警模块；所述指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块及报警模块均与分析模块相连。应用本发明能快速检出下料器的工作异常，提高槽内氧化铝浓度控制的准确性。

Description

一种铝电解槽下料器工作状态的诊断方法及系统

技术领域

本发明属于铝电解技术领域，具体涉及一种铝电解槽下料器工作状态的诊断方法及系统。

背景技术

现代大型铝电解槽均采用自动控制的方法辅助生产管理，在这一领域内最为核心的内容即槽内物料浓度的控制。由槽控机进行的槽电阻采样、氧化铝浓度分析与下料决策以及点式下料器进行的打壳下料动作组成的现代电解槽的下料系统，不仅使得每次投入的少量氧化铝可以快速溶解，还避免了一次投入氧化铝量过大引起的槽况剧烈波动，更为重要的是采用点式下料器的铝电解槽可以将槽内氧化铝浓度控制在一个较低的窄区间内，因而可以获得较高的电流效率和槽稳定性。

为把氧化铝浓度控制在较低的范围同时又不造成较多的阳极效应，下料器需要在接收槽控机下料指令后进行打壳动作，然后把定容器中的氧化铝从火眼处投入到电解质中。作为浓度控制的执行环节，下料器的打壳下料动作是决定浓度控制是否满足要求的关键环节。然而，由于下料器的工作环境恶劣、电解槽槽况各异，其工作状态往往很不稳定，壳面不能打开、下料器堵料、锤头不动作等均是较为常见的下料故障，进而造成槽内氧化铝浓度的异常。因此，对于槽内氧化铝浓度的控制来说，了解下料器的工作状态、及时检出下料器的异常具有非常重要的意义。事实上，由于缺少合适的传感器和必要的方法，现行铝电解槽的控制系统仍不能有效的对下料器的工作状态进行监控，所以下料器的工作异常往往需要人工定期巡视才能获知并解决。在这种情况下，如何利用现有的设备与手段对下料器的工作状态进行快速分析诊断，是提高下料器工作性能、及早发现并处置下料异常的关键所在。

发明内容

本发明针对现行铝电解槽下料器工作状态诊断困难提出一种铝电解槽下料器工作状态的诊断方法及系统，通过阳极电流分布系统获得的阳极电流分布信息及其变化，对下料器的打壳及下料动作执行与否进行分析判断，快速检出下料器的工作异常，提高槽内氧化铝浓度控制的准确性。

一种铝电解槽下料器工作状态的诊断方法，在槽控机发出打壳动作执行前和执行后的两个第一设定时间间隔内以及下料动作执行完后的第二设定时间间隔内，从阳极电流分布系统采集下料器四周各阳极在对应设定时间间隔内的电流值并计算对应时间间隔内的平均电流值及平均电流波动量，将获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较，并结合铝电解槽控机所获得的槽内氧化铝浓度，对下料器打壳及下料动作进行判断，得到铝电解槽下料器的实时工作状态。

对获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较的过程中，所述的下料器是铝电解槽控制系统所发送的打壳下料指令中的对应编号的下料器：

具体过程如下：

1)在打壳锤头执行打壳动作前后各0-5秒内，采集下料器四周各阳极上的电流并计算平均电流值及平均电流波动值，若执行打壳动作后0-5秒内所有阳极的平均电流值超过执行打壳动作前0-5秒内所有阳极上的平均电流值100安培以上，且平均电流波动值大于200安培时，则判定打壳头伸入电解质内，打壳动作执行成功；否则判定打壳动作发生异常；

2)在下料器执行完下料动作后的0-20秒内，采集下料器四周各阳极上的电流并计算平均电流值及平均电流波动值，并获取槽内氧化铝浓度，若所有阳极在该时间段内的平均电流值低于打壳动作执行前各阳极上的平均电流值200安培以上，且平均电流波动值大于300安培时，若槽内氧化铝浓度处于正常范围，则判定物料成功进入电解质，下料成功；否则，判定下料动作异常。

所述判断结果包括打壳下料正常、打壳正常下料异常、打壳异常下料异常。

根据铝电解槽下料器的异常工作状态触发报警系统进行报警。

一种铝电解槽下料器工作状态的诊断系统，实现所述的铝电解槽下料器工作状态的诊断方法，包括指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块、分析模块及报警模块；所述指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块及报警模块均与分析模块相连；

所述指令解析模块与槽控机的指令发送端相连，对槽控机发出的指令进行解析获得下料器编号和下料时间；

所述电流采集模块与阳极电流分布系统相连，采集相应编号的下料器四周的阳极电流；

所述氧化铝浓度采集模块与所述槽控机相连，采集槽内氧化铝浓度；

所述分析模块依据电流采集模块采集的阳极电流，在槽控机发出下料指令发出前和发出后的设定时间内，计算下料器四周各阳极上平均电流值及平均电流波动量，将获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较，并结合铝电解槽控机所获得的槽内氧化铝浓度，对下料器打壳及下料动作进行判断，得到铝电解槽下料器的实时工作状态；

所述报警模块依据分析模块输出的下料器异常工作状态发出警报。

有益效果

本发明提供了一种铝电解槽下料器工作状态的诊断方法及系统，该方法通过在槽控机发出打壳动作执行前和执行后的两个第一设定时间间隔内以及下料动作执行完后的第二设定时间间隔内，从阳极电流分布系统采集下料器四周各阳极在对应设定时间间隔内的电流值并计算对应时间间隔内的平均电流值及平均电流波动量，将获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较，并结合铝电解槽控机所获得的槽内氧化铝浓度，对下料器打壳及下料动作进行判断，得到铝电解槽下料器的实时工作状态；该系统包括指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块、分析模块及报警模块；所述指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块及报警模块均与分析模块相连。

应用本发明具有如下优点：

1.诊断的数据来源无需安装额外的传感器，只需要从槽控机控制系统和阳极电流分布系统采集既有信息；

2.诊断结果可靠，可以减少人工巡视的工作量；

3.可以快速获得下料器的工作状态，并可向操控系统进行快速反馈，以及早对浓度控制指令进行修正或者补偿；

4.可以提醒人工及早介入、维修发生故障的下料器，减少槽内物料浓度的波动。

附图说明

图1为本发明所述诊断系统与铝电解槽下料器的连接示意图。

标号说明：1-槽控机，2-下料器诊断系统，3-打壳下料执行模块，4-阳极电流分布系统，5-阳极，6-铝导杆，7-下料器，8-打壳锤头，9-报警系统。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

一种铝电解槽下料器工作状态的诊断方法，在槽控机发出打壳动作执行前和执行后的两个第一设定时间间隔内以及下料动作执行完后的第二设定时间间隔内，从阳极电流分布系统采集下料器四周各阳极在对应设定时间间隔内的电流值并计算对应时间间隔内的平均电流值及平均电流波动量，将获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较，并结合铝电解槽控机所获得的槽内氧化铝浓度，对下料器打壳及下料动作进行判断，得到铝电解槽下料器的实时工作状态。

对获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较的过程中，所述的下料器是铝电解槽控制系统所发送的打壳下料指令中的对应编号的下料器：

具体过程如下：

1)在打壳锤头执行打壳动作前后各0-5秒内，采集下料器四周各阳极上的电流并计算平均电流值及平均电流波动值，若执行打壳动作后0-5秒内所有阳极的平均电流值超过执行打壳动作前0-5秒内所有阳极上的平均电流值100安培以上，且平均电流波动值大于200安培时，则判定打壳头伸入电解质内，打壳动作执行成功；否则判定打壳动作发生异常；

2)在下料器执行完下料动作后的0-20秒内，采集下料器四周各阳极上的电流并计算平均电流值及平均电流波动值，并获取槽内氧化铝浓度，若所有阳极在该时间段内的平均电流值低于打壳动作执行前各阳极上的平均电流值200安培以上，且平均电流波动值大于300安培时，若槽内氧化铝浓度处于正常范围，则判定物料成功进入电解质，下料成功；否则，判定下料动作异常。

所述判断结果包括打壳下料正常、打壳正常下料异常、打壳异常下料异常。

根据铝电解槽下料器的异常工作状态触发报警系统进行报警。

一种铝电解槽下料器工作状态的诊断系统2，实现所述的铝电解槽下料器工作状态的诊断方法，包括指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块、分析模块及报警模块；所述指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块及报警模块均与分析模块相连；

所述指令解析模块与槽控机的指令发送端相连，对槽控机发出的指令进行解析获得下料器编号和下料时间；

所述电流采集模块与阳极电流分布系统相连，采集相应编号的下料器四周的阳极电流；

所述氧化铝浓度采集模块与所述槽控机相连，采集槽内氧化铝浓度；

所述分析模块依据电流采集模块采集的阳极电流，在槽控机发出下料指令发出前和发出后的设定时间内，计算下料器四周各阳极上平均电流值及平均电流波动量，将获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较，并结合铝电解槽控机所获得的槽内氧化铝浓度，对下料器打壳及下料动作进行判断，得到铝电解槽下料器的实时工作状态；

所述报警模块依据分析模块输出的下料器异常工作状态发出警报。

本实施例中，槽控机1在向打壳下料执行模块3发送下料指令的同时向下料器诊断系统发送相同的指令，下料执行模块3在接收到下料指令后驱动打壳锤头8进行打壳和下料器7的加料，而下料器诊断系统在接收到指令后进入解析程序。在进入解析程序后，下料器诊断系统标记下料器7的具体编号和指令执行时间，随后进入定时等待20s以收集阳极电流数据。等待结束后，下料器诊断系统分别向槽控机1及阳极电流分布系统4请求打壳前后各0-5s和下料后20s的下料点临近的阳极5的电流数据。槽控机1及阳极电流分布系统4在接到下料器诊断系统的数据请求后想下料器诊断系统发送相应的数据。下料器诊断系统在接收到电流数据后启动分析诊断程序，首先对接收到的数据进行滤波及平滑处理获得诊断时间内的平均值，再计算各阳极电流的绝对值在下料前后的绝对变化及其波动值。在完成计算后，利用所计算得到的值对打壳锤头8是否正常伸至电解质中和物料是否成功进入电解质两个问题进行分析与诊断，诊断结果包括打壳下料正常、打壳正常下料异常、打壳异常等。

诊断方法为：打壳动作是否正常的诊断方法为在执行打壳动作后0-5秒内判断下料点附近的平均阳极电流增大量，增大量相比于打壳动作执行前在100安培以上，波动值在200安培以上时认定打壳头伸入电解质内，打壳动作执行成功；下料是否成功的诊断方法为在执行下料动作后0-20秒内判断下料点附近阳极电流的减小量，减小量相对于打壳动作前大于200安培以上，波动之在300安培以上时认定物料成功进入电解质，下料成功。

完成诊断后，下料器诊断系统根据诊断结果分别向槽控机1和报警装置9发送结果信息。槽控机1在接收到下料器工作正常的反馈后保持其原有的下料策略，若接收到的是故障信息则向槽控机的监控人员发出故障报警并调整相应的下料策略。报警装置9在接收到下料器诊断系统的诊断结果后根据故障类型在其人机接口进行故障显示，其人机接口可以是LED面板指示灯以及语音广播等方式。

按照本发明所述的方法应用于铝电解槽下料器工作状态诊断时可以实时准确的获知下料器的各种异常状态，并且设备简单、成本较低。本发明的应用可以使得工作人员快速处理下料器出现的各种问题，并且进一步发展改善铝电解槽的氧化铝浓度控制。

Claims (4)

1.一种铝电解槽下料器工作状态的诊断方法，其特征在于，在槽控机发出打壳动作执行前和执行后的两个第一设定时间间隔内以及下料动作执行完后的第二设定时间间隔内，从阳极电流分布系统采集下料器四周各阳极在对应设定时间间隔内的电流值并计算对应时间间隔内的平均电流值及平均电流波动量，将获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较，并结合铝电解槽控机所获得的槽内氧化铝浓度，对下料器打壳及下料动作进行判断，得到铝电解槽下料器的实时工作状态。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽下料器工作状态的诊断方法，其特征在于，对获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较的过程中，所述的下料器是铝电解槽控制系统所发送的打壳下料指令中的对应编号的下料器：

具体过程如下：

1)在打壳锤头执行打壳动作前后各0-5秒内，采集下料器四周各阳极上的电流并计算平均电流值及平均电流波动值，若执行打壳动作后0-5秒内所有阳极的平均电流值超过执行打壳动作前0-5秒内所有阳极上的平均电流值100安培以上，且平均电流波动值大于200安培时，则判定打壳头伸入电解质内，打壳动作执行成功；否则判定打壳动作发生异常；

2)在下料器执行完下料动作后的0-20秒内，采集下料器四周各阳极上的电流并计算平均电流值及平均电流波动值，并获取槽内氧化铝浓度，若所有阳极在该时间段内的平均电流值低于打壳动作执行前各阳极上的平均电流值200安培以上，且平均电流波动值大于300安培时，若槽内氧化铝浓度处于正常范围，则判定物料成功进入电解质，下料成功；否则，判定下料动作异常。

3.根据权利要求2所述的铝电解槽下料器工作状态的诊断方法，其特征在于，根据铝电解槽下料器的异常工作状态触发报警系统进行报警。

4.一种铝电解槽下料器工作状态的诊断系统，其特征在于，实现权利要求1-3任一项所述的铝电解槽下料器工作状态的诊断方法，包括指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块、分析模块及报警模块；所述指令解析模块、电流采集模块、氧化铝浓度采集模块及报警模块均与分析模块相连；

所述指令解析模块与槽控机的指令发送端相连，对槽控机发出的指令进行解析获得下料器编号和下料时间；

所述电流采集模块与阳极电流分布系统相连，采集相应编号的下料器四周的阳极电流；

所述氧化铝浓度采集模块与所述槽控机相连，采集槽内氧化铝浓度；

所述分析模块依据电流采集模块采集的阳极电流，在槽控机发出下料指令发出前和发出后的设定时间内，计算下料器四周各阳极上平均电流值及平均电流波动量，将获得的平均电流值及平均电流波动值与正常工作时的平均电流值及平均电流波动值分别进行比较，并结合铝电解槽控机所获得的槽内氧化铝浓度，对下料器打壳及下料动作进行判断，得到铝电解槽下料器的实时工作状态；

所述报警模块依据分析模块输出的下料器异常工作状态发出警报。