CN117737797A

CN117737797A - 一种铝电解槽设定电压的计算方法

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Publication number: CN117737797A
Application number: CN202311664922.8A
Authority: CN
Inventors: 刘伟; 赵志彬
Original assignee: Shenyang Aluminium And Magnesium Engineering And Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shenyang Aluminium And Magnesium Engineering And Research Institute Co Ltd
Priority date: 2023-12-06
Filing date: 2023-12-06
Publication date: 2024-03-22

Abstract

本发明公开一种铝电解槽设定电压的计算方法，包括以下步骤：根据电解槽的历史数据计算得到压差变化情况、高频噪声变化情况、低频噪声变化情况；将得到的压差变化情况、高频噪声变化情况和低频噪声变化情况进行权重计算得到判断因子；对判断因子的数值进行逻辑判断，计算新的设定电压；对得到的新的设定电压进行安全保护。本发明以铝电解历史设定电压、工作电压、高频噪声、低频噪声为依据，运用科学的算法对设定电压进行计算，形成数学模型；能够快速精准地对设定电压进行计算，解决长久以来该参数依据生产管理者经验的现状，提高电解生产管理的智能化、数字化水平。

Description

一种铝电解槽设定电压的计算方法

技术领域

本发明涉及有色冶金工业的铝电解技术领域，具体为一种铝电解槽设定电压的计算方法。

背景技术

电解铝生产是我国铝行业的重要组成部分，在有色冶金工业生产中占据着较高的比重。近年来，我国的电解铝生产技术在取得较大突破的同时，也暴露出很多严重的问题，如：电解槽控制水平较低、生产工艺无标准监控等，严重制约我国电解生产管理的智能化、数字化水平的提升。

铝电解的设定电压是电解槽生产管理最为关键的生产工艺参数之一，直接关系到电解槽的热平衡管理和磁流体稳定性管理。但是当前设定电压的计算还没有标准的算法或监控手段，长久以来该参数的设定依据于生产管理者的经验。即使在相同的管理思路下，不同的管理者对同一台电解槽下达的设定电压也有可能出现偏差，很难得到统一。

随着近年来我国铝电解工业向着智能化、数字化升级的需求日益迫切，这个问题也愈发突出。

发明内容

本发明公开一种铝电解槽设定电压的计算方法，该方法以铝电解历史设定电压、工作电压、高频噪声、低频噪声为依据，运用科学的算法对设定电压进行计算，形成数学模型；能够快速精准地对设定电压进行计算，解决长久以来该参数依据生产管理者经验的现状，提高电解生产管理的智能化、数字化水平。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括以下步骤：

步骤1：根据电解槽的历史数据计算得到压差变化情况；

步骤2：根据电解槽的历史数据计算得到高频噪声变化情况；

步骤3：根据电解槽的历史数据计算得到低频噪声变化情况；

步骤4：将得到的压差变化情况、高频噪声变化情况和低频噪声变化情况进行权重计算得到判断因子；

步骤5：对判断因子的数值进行逻辑判断，计算新的设定电压；

步骤6：对得到的新的设定电压进行安全保护。

所述步骤1所述的根据电解槽的历史数据计算得到压差变化情况，具体为：

101)获取铝电解槽工作电压和设定电压的历史数据，则压差＝工作电压－设定电压；

102)将前M天的压差存入数组ΔV[M]，并将设定电压存入数组V_set[M]，M≥3；

计算压差变化情况ΔV：

ΔV＝a_M-1×(ΔV[M-1]-ΔV[M-2])+a_M-2×(ΔV[M-2]-ΔV[M-3]+aM-3×ΔV[M-3]-ΔV[M-4].......+a1×ΔV[1]-ΔV[0]；

103)计算设定电压的加权平均值V_set：

V_set＝a_M-1×V_set[M-1]+a_M-2×V_set[M-2]+a_M-3×V_set[M-

3.......+a1×Vset1；

其中：a_M-1，a_M-2，a_M-3.....a₁为权重系数，

a_M-1+a_M-2+a_M-3.....+a₁＝1。

所述步骤2所述的根据电解槽的历史数据计算得到高频噪声变化情况具体为：

将前M天的高频噪声存入数组HN[M]，M≥3；

计算高频噪声变化情况ΔHN：

ΔHN＝b_M-1×(ΔHN[M-1]-ΔHN[M-2])+b_M-2×(ΔHN[M-2]-ΔHN[M-3]+bM-3×ΔHN[M-3]-ΔHN[M-4].......+b1×ΔHN[1]-ΔHN[0]；

其中，b_M-1，b_M-2，b_M-3.....b₁为权重系数，

b_M-1+b_M-2+b_M-3.....+b₁＝1。

所述步骤3所述的根据电解槽的历史数据计算得到低频噪声变化情况具体为：

将前M天的低频噪声存入数组LN[M]，M≥3；

计算低频噪声变化情况ΔLN：

ΔLN＝c_M-1×(ΔLN[M-1]-ΔLN[M-2])+c_M-2×(ΔLN[M-2]-ΔLN[M-3]+cM-3×ΔLN[M-3]-ΔLN[M-4].......+c1×ΔLN[1]-ΔLN[0]；

其中，c_M-1，c_M-2，c_M-3.....c₁为权重系数，

c_M-1+c_M-2+c_M-3.....+c₁＝1。

所述步骤4所述的将得到的压差变化情况、高频噪声变化情况和低频噪声变化情况进行权重计算得到判断因子具体为：

根据压差变化情况ΔV，高频噪声变化情况ΔHN和低频噪声变化情况ΔLN计算判断因子TRG；

TRG＝d₁×ΔV+d₂×ΔHN+d₃×ΔLN；

其中，d₁，d₂，d₃为权重系数，

d₁+d₂+d₃＝1。

所述步骤5所述的对判断因子的数值进行逻辑判断，计算设定电压具体为：

确定判断因子TRG的判定上限TRG_{up_limit}和判定下限TRG_{down_limit}，确定设定电压调整幅度V_adj；

若TRG≤TRG_{down_limit}，则设定电压V_{set_new}＝V_set-V_adj；

若TRG≥TRG_{up_limit}，则设定电压V_{set_new}＝V_set+V_adj；

若TRG_{down_limit}<TRG<TRG_{up_limit}，则建议设定电压为V_{set_new}＝V_set。

所述步骤6所述的对得到的设定电压进行安全保护具体为：

确定设定电压的设定上限V_{up_limit}和设定下限V_{down_limit}；

若计算得到的设定电压V_{set_new}>V_{up_limit}，则V_{set_new}＝V_{up_limit}；

若计算得到的设定电压V_{set_new}<V_{down_limit}，则V_{set_new}＝V_{down_limit}。

本发明具有以下有益效果及优点：

本发明针对现代电解槽，提出一种科学的设定电压计算方法，以铝电解历史设定电压、工作电压、高频噪声、低频噪声为依据，运用科学的算法对设定电压进行计算，形成数学模型，固化到控制系统中，减少了电解生产管理中人工干扰，能够快速精准地对设定电压进行计算，解决长久以来该参数依据生产管理者经验的现状，提高电解生产管理的智能化、数字化水平。

附图说明

图1为本发明一种铝电解槽设定电压的计算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

本发明为一种铝电解槽设定电压的计算方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：根据电解槽的历史数据计算得到压差变化情况；

步骤2：根据电解槽的历史数据计算得到高频噪声变化情况；

步骤3：根据电解槽的历史数据计算得到低频噪声变化情况；

步骤6：对得到的新的设定电压进行安全保护。

本实施例中，选取前5天的历史数据进行计算，M＝5：

前5天的压差变化情况：

ΔV＝a₄×(ΔV[4]-ΔV[3])+a₃×(ΔV[3]-ΔV[2])+a₂×(ΔV[2]-ΔV[1]+a1×ΔV[1]-ΔV[0]；

前5天的设定电压的加权平均值：

V_set＝a₄×V_set[4]+a₃×V_set[3]+a₂×V_set[2]+a₁×V_set[1]

权重系数a₄＝0.4,a₃＝0.3,a₂＝0.2,a₁＝0.1。

ΔHN＝b₄×(ΔHN[4]-ΔHN[3])+b₃×(ΔHN[3]-ΔHN[2])+b₂×(ΔHN[2]-ΔHN[1])+b₁×(ΔHN[1]-ΔHN[0])

权重系数b₄＝0.3,b₃＝0.3,b₂＝0.2,b₁＝0.2。

ΔLN＝c₄×(ΔLN[4]-ΔLN[3])+c₃×(ΔLN[3]-ΔLN[2])+c₂×(ΔLN[2]-ΔLN[1])+c₁×(ΔLN[1]-ΔLN[0])

权重系数b₄＝0.3,b₃＝0.3,b₂＝0.2,b₁＝0.2。

所述步骤4根据压差变化情况ΔV，高频噪声变化情况ΔHN和低频噪声变化情况ΔLN计算判断因子TRG。

TRG＝d₁×ΔV+d₂×ΔHN+d₃×ΔLN

d₁，d₂，d₃为权重系数，d₁+d₂+d₃＝1。

本实施例中：

TRG＝d₁×ΔV+d₂×ΔHN+d₃×ΔLN

权重系数d₁＝0.35,d₂＝0.35,d₃＝0.3。

对判断因子的数值进行逻辑判断，计算设定电压具体为：

如果TRG≤TRG_{down_limit}，则设定电压V_{set_new}＝V_set-V_adj；

如果TRG≥TRG_{up_limit}，则设定电压V_{set_new}＝V_set+V_adj；

如果TRG_{down_limit}<TRG<TRG_{up_limit}，则建议设定电压为V_{set_new}＝V_set。

本实施例中：

设定TRG的判定下限TRG_{down_limit}＝0.002，设定TRG的判定上限TRG_{up_limit}＝0.006，电压调整幅度V_adj＝0.005。

所述步骤6)对得到的设定电压进行安全保护具体为：

确定设定电压的设定上限V_{up_limit}和设定下限V_{down_limit}。

如果计算得到的设定电压V_{set_new}>V_{up_limit}，则V_{set_new}＝V_{up_limit}；

如果计算得到的设定电压V_{set_new}<V_{down_limit}，则V_{set_new}＝V_{down_limit}。

本实施例中：

设定电压的设定上限V_{up_limit}＝4.05V，设定电压的设定下限V_{down_limit}＝3.75V。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围。

Claims

1.一种铝电解槽设定电压的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据电解槽的历史数据计算得到压差变化情况；

步骤2：根据电解槽的历史数据计算得到高频噪声变化情况；

步骤3：根据电解槽的历史数据计算得到低频噪声变化情况；

步骤6：对得到的新的设定电压进行安全保护。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽设定电压的计算方法，其特征在于，所述步骤1所述的根据电解槽的历史数据计算得到压差变化情况，具体为：

计算压差变化情况ΔV：

103)计算设定电压的加权平均值V_set：

V_set＝a_M-1×V_set[M-1]+a_M-2×V_set[M-2]+a_M-3×V_set[M-3.......+a1×Vset1；

其中：a_M-1，a_M-2，a_M-3.....a₁为权重系数，a_M-1+a_M-2+a_M-3.....+a₁＝1。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽设定电压的计算方法，其特征在于，所述步骤2所述的根据电解槽的历史数据计算得到高频噪声变化情况具体为：

将前M天的高频噪声存入数组HN[M]，M≥3；

计算高频噪声变化情况ΔHN：

ΔHN＝b_M-1×(ΔHN[M-1]-ΔHN[M-2])+b_M-2×(ΔHN[M-2]-

ΔHN[M-3]+bM-3×ΔHN[M-3]-ΔHN[M-4].......+b1×ΔHN[1]-ΔHN[0]；其中，b_M-1，b_M-2，b_M-3.....b₁为权重系数，

b_M-1+b_M-2+b_M-3.....+b₁＝1。

4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽设定电压的计算方法，其特征在于，所述步骤3所述的根据电解槽的历史数据计算得到低频噪声变化情况具体为：

将前M天的低频噪声存入数组LN[M]，M≥3；

计算低频噪声变化情况ΔLN：

ΔLN＝c_M-1×(ΔLN[M-1]-ΔLN[M-2])+c_M-2×(ΔLN[M-2]-

ΔLN[M-3]+cM-3×ΔLN[M-3]-ΔLN[M-4].......+c1×ΔLN[1]-ΔLN[0]；

其中，c_M-1，c_M-2，c_M-3.....c₁为权重系数，

c_M-1+c_M-2+c_M-3.....+c₁＝1。

5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽设定电压的计算方法，其特征在于，所述步骤4所述的将得到的压差变化情况、高频噪声变化情况和低频噪声变化情况进行权重计算得到判断因子具体为：

TRG＝d₁×ΔV+d₂×ΔHN+d₃×ΔLN；

其中，d₁，d₂，d₃为权重系数，

d₁+d₂+d₃＝1。

6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽设定电压的计算方法，其特征在于，所述步骤5所述的对判断因子的数值进行逻辑判断，计算设定电压具体为：

若TRG≤TRG_{down_limit}，则设定电压V_{set_new}＝V_set-V_adj；

若TRG≥TRG_{up_limit}，则设定电压V_{set_new}＝V_set+V_adj；

7.根据权利要求1所述的一种铝电解槽设定电压的计算方法，其特征在于，所述步骤6所述的对得到的设定电压进行安全保护具体为：

确定设定电压的设定上限V_{up_limit}和设定下限V_{down_limit}；