DE2337797B2 - Verfahren und Anordnung zum Betrieb von Elektrolyseöfen, insbesondere Aluminium-Elektrolyseöfen - Google Patents

Description

19AJordnung nach Anspruch 18, dadurch ge- t₅ gegeben ist. An Stelle L^^iS^£ kennzeichnet, daß dem ersten Grenzwertmelder Ofenwiderstand (R) zur Regelung ^ ^Eg™^_ (28) ein Trennglied (25), das die statistischen abstandes herangezogen werden, ^a die Otenspan Spannungsschwalikungen vom Gleichanteil der nung (U) gleich der Summe aus ^ Pohmsag«« SpaSung trenntfund ein Tiefpaß (27) vor- spannung (U₀) und dem Spannungsabfall (J R) ^t vorgeschaltet sind, der die Frequenzanteile ober- .. und für die Polaraanonsspaimung emetoonsum« Sbeiner vorgegebenen Frequenz aus den Span- Größe als Näherungswert eingesetzt werden kann.

Vää °SSS&S

net, daß der an den ersten Grenz- trolyseofen und damit eine Adder (28 angeschlossene Zähler aus einem a₅ nung in Abhängigkeit vom Vonähler (29) und einem Hauptzähler (30) be- kannt. Mittels einer fur ?* 2S die Modisch mit unterschiedlicher, für Steuereinrichtung oder ein« den Hau_Ptzäh,er(30) größerer Periodendauer ge- Ofcnstrom ^^

"EA-. nach Anspruch 20 dadurch 30 ^schreitet £^^^U>X gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Haupt- so wird der Elek^trodenaDstana aur klers (30) eine Meldelampe (32) »Ofenstörung« Senken d„ ^gfg£SLSton «te Augen- und ein Rechnereingang angeschlossen sind. „^^"SSffdersumdes erheblichen Schwan-22. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch ge- bli ^c^^ertdf .^f^^^ _staustischen Schwankennzeichnet, daß an einen zweiten, eine Über- 35 kungen ^^Jf^^^ _noch größere Abschreitung der normalen Ofenspannung erfassen- kungen des ^erständeston ^n B _Ab_

dem Rechner (2) und dem Spannungszähler (13 *™2"£ VeSdch des Mittelwertes mit Grenz-14) zur Umschaltung des Meßbere.ches zugeführt J^^j^JjJÄft, ob sich der Ofenwider-

^iSt h 21 ddh stand im ^^^SS^S^^^

23. Anordnung nach Anspruch 21. dadurch ge- stand im ^^^SS^S^^^ kennzeichnet, daß an jedem Ofen (1) eine Quit- 45 Sofern^normale^⁶™^⁶ ξ _{enwiderstandes tiertaste (33) zum Löschen der Meldung ,Ofen- der Is^ert mn ^^"Horgegebener Grenzen störung« angeordnet ist Sh die Verstellung der Anoden auf den vorgege-

24. Anordnung nach Anspruch 21 dadurch durch die verstenung _{den Verstellun}.

gekennzeichnet, daß zwischen den die Ofen- ^bene^/_r ^o"^en werden im allgemeinen genügend Spannung bzw. den Ofenstrom erfassenden Span- 50 f™J%^%ZT^ sich der Ofenwider-

nungsirequenzumsetzern (5, 10) und dem Rech- lange Pauser' 8Jj^ · _{B rffI stabi}i_isieren kann,

ner (2) sowie zwischen den beiden Grenzwert- '^^^^i^Sng auf ein vorgegebe-

(15 28) d d zugeordneten Zählern AuBerdrai tonn α β _d

ner (2) sowie zwischen den be ^^^^i^Sng auf ein vorgegebe

meldern (15, 28) und den zugeordneten Zählern AuBerdrai tonn α β _wefden

(13, 14 bzw. 29,30) je ein aus einer Photodiode ^ttes Widentandsmterv f _{γ einer zu tie}f

und einer Lumineszenzdiode bestehendes opto- 55 .^ί,ί^^Πβ die Amplitudenänderungen

elektronisches Koppelelement (35) angeordnet ist. J^^^^g überlagerten Wechselspan-

AmpHtuden-a.de

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine An _fc %£«"* ^e^S^erSfh luftreten-

ordnung zum Betrieb von Elektro yseofen insbeson- 20 Hz *™^lle' _ebenen Wert überschreitenden

dere von Aluminium-Elektrolyseofen bei der fur je- den einen vo g g _tionalen strom umge-

den Ofen der Elektrodenabstand in Abhängigkeit von Amplrtud^ m e> ρ f

dem aus dem Strom und der Ofenspannung berech- wandelUpΛΜ ^ ^^ _{dw em}.

neten Ofenwiderstand mittels eines Rechners gere- 65 Der »g^¹^ ^B _Aluminium-Elektrolyseanlage so

gelt wird Z ib daß die Ofenspannung selbsttätig im

l ■*- <"^Mb™ ^stromausbeuM

möglichst niedrig gehalten und damit der wirtschaft- hält, der die den vorgegebenen Wert überschreitenlich optimale spezifische Energieverbrauch eingehal- den Spitzen der statistischen Schwankungen der Ofenten wird. spannung erfaßt und dem ein die Anzahl dieser Spit-

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch zen zählenden Zähler nachgeschaltet ist.
gelöst, daß der Sollwert des Ofenwiderstandes in Ab- 5 Zur Erfassung von Anodeneffekten ist an einen hängigkeit von der Stromausbeute, für deren opti- zweiten, eine Überschreitung der normalen Ofenspanmale Größe die Anzahl der einen vorgegebenen nung erfassenden Grenzwertmelder ein Relais ange-Wert überschreitenden Spitzen der Ofenspannungs- schlossen, das den Meßbereich des Spannungsfreschwankungen als Kriterium gewertet wird, und in quenzumsetzers umschaltet, wobei das Ausgangssi-Abhängigkeit von dem Wärmehaushalt, für den der io gnal des Grenzwertmelders dem Rechner und dem Gradient des Ofenwiderstandes und die Änderung Spannungszähler für die Bereichsumschaltung zugedes Gradienten sowie die Differenz zwischen dem führt ist. Vorteilhafterweise ist zwischen dem die entsprechend dem gleitenden Langzeitwert der Strom- Ofenspannung erfassenden Spannungsfrequenzumsetausbeute zu erwartenden und dem gemessenen Me- zer unJ dem Rechner sowie zwischen den beiden tallstand im Ofen als Maß dienen, geändert wird. 15 Grenzwertmeldern und den zugeordneten Zählern je

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der ein aus einer Photodiode und einer Lumineszenz-Verbesserung der Stromausbeute gegenüber der Ver- diode bestehendes optoelektronisches Koppelelement minderung der Ofenspannung der Vorzug gegeben. zugeordnet.

Abhängig von der einen Grenzwert übersteigenden An Hand eines in der Zeichnung dargestellten AusAnzahl der den vorgegebenen Wert überschreitenden ao führungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden Spitzen wird der Sollwert des Ofenwiderstandes um näher erläutert.

einen vorgegebenen, vorzugsweise dem Widerstands- Eine Aluminium-Elektrolyseanlage umfaßt übli-

intervall bei der Regelung des Elektrodenabstandes cherweise über hundert elektrisch in Reihe geschalentsprechenden Betrag erhöht, bei einer über einen tete öfen, von denen in der Zeichnung z. B. drei vorbestimmten, längeren Zeitraum den Grenzwert *5 Öfen 1 wiedergegeben sind. Die an jedem einzelnen nicht erreichenden Anzahl der Spitzen dagegen um Ofen liegende Spannung beträgt im Normalbetrieb denselben Betrag erniedrigt. Das Bestehenbleiben der etwa 4,2 V, während der Strom in modernen Anlagen den Grenzwert überschreitenden Anzahl der Spitzen zwischen etwa 100 und 15OkA liegt,
der ofenspezifischen Spannungsschwankungen nach Zur Erfassung des Stromes ist ein Gleichstrom-

der Änderung des Ofenwiderstandssollwertes vird 3° wandler 3 vorgesehen, an dessen Bürde 4 über einen dem Bedienungspersonal durch Signaleinrichtungen Spannungsfrequenzumsetzer 5 ein Zähler 6 angeangezeigt, wonach vom Bedienungspersonal entspre- schlossen ist, dessen Zählerstand durch einen in chende Maßnahmen zur Herstellung des normalen einem Zentralteil 7 enthaltenen Taktgeber 8 bei-Betriebszustandes ergriffen werden. Der Widerstands- spielsweise nach je 100 s abgelesen und in einen Speisollwert wird bei einem vorgegebenen Anstieg der 35 eher 9 gesetzt wird.

Meßwerte für den Widerstandsgradienten und der Die Ofenspannung jedes Ofens 1 wird in einem

zeitlichen Änderung des Widerstandsgradienten von Spannungsfrequenzumsetzer 10 in Impulse umgedem Rechner erhöht, dagegen bei einer einen unte- setzt, die nach Untersetzung in einem Frequenzunterren Grenzwert unterschreitenden Änderung des Wi- setzer 11 bzw. 12 während eines Zeitraumes von beiderstandsgradienten und einer einen unteren Grenz- 40 spielsweise 100 s in einen Zähler 13 bzw. 14 gezählt wert unterschreitenden zeitlichen Änderung des Wi- werden (Spannungszeitintegral). Die Ofenspannung derstandsgradienten durch den Rechner in Abstim- wird mittels eines einstellbaren Grenzwertmelders 15 mung mit der Überwachung der ofenspezifischen analysiert, der über ein einen Vorwiderstand 16 kurz-Spannungsschwankungen erniedrigt. Die Stromaus- schließendes Relais 17 den Meßbereich des Spanbeute wird aus fortlaufend innerhalb eines für den 45 nungsfrequenzumsetzers 10 umschaltet und über eine Ausgleich der statistischen Schwankungen der Me- Weiche 18 das Einzählen der Impulse in den dem tallsaugungen notwendigen Zeitraumes gleitenden jeweiligen Meßbereich zugeordneten Zähler 13 bzw. Mittelwerten ermittelt. Aus dem gleitenden Langzeit- 14 veranlaßt. Im Normalbetrieb werden die Impulse wert der Stromausbeute wird die täglich zu erwar- in den Zähler 13 für die Normalspannung, beispielstende Metallproduktion errechnet. In Abhängigkeit 5° weise bis zu 7 V, und die einer Spannung von mehr von einer einen Grenzwert überschreitenden Diffe- als 7 V (beginnender Anodeneffekt) zugeordneten renz zwischen Istproduktion und errechneter Pro- Impulse in den Zähler 14 geleitet. Die Umschaltung duktion wird der Widerstandssollwert erhöht, bei des Spannungsfrequenzumsetzers 10 wird dem Recheiner negativen Differenz zwischen Istproduktion und ner gemeldet, so daß der Rechner Anzahl und Dauer errechneter Produktion wird dagegen der Wider- 55 sowie den jeweiligen Zeitpunkt eines Anodeneffektes Standssollwert in Abstimmung mit der Überwachung und die mittlere Spannung während des Anodeneffekder statistischen Schwankungen der Ofenspannung tes feststellen und melden kann. Sind beispielsweise sowie des zeitlichen Verlaufes von Widerstandsgra- mehr als acht Spitzen über 7 V festgestellt worden, dient und Anstieg des Widerstandsgradienten emied- wird der Anodeneffekt als unruhig gekennzeichnet rigt. Mit besonderem Vorteil ist zwischen dem Ofen 60 und gemeldet.

und dem Rechner eine elektronische Einrichtung an- Die Ofenspannung enthält außer der Gleichkom-

geordnet, die einen an die Bürde eines Stromwand- ponente noch einen niederfrequenten Wechselanteil, lers angeschlossenen Spannungsfrequenzumsetzer der zum Teil ofenspezifisch ist und zum Teil von der mit nachgeschaltetem Stromzähler, je Ofen einen Stromversorgung herrührt. Zur Analyse des nieder-Spannungsfrequenzumsetzer mit in Abhängigkeit von 65 frequenten Wechselspannungsanteils der Ofenspander Höhe der Ofenspannung umschaltbarem Meßbe- nung nach Häufigkeit der Überschreitung eines vorgereich und mit je einem ebenfalls umschaltbaren Span- gebenen Grenzwertes wird mittels eines Trennglienungszähler sowie einen ersten Grenzwertmelder ent- des 25 die Ofenspannung geglättet und von der un-

geglätteten abgezogen. Der verbleibende Wechselan- setzers für die Voltsekunden bzw. die Amperesekun-

teil wird in einem Verstärker 26 verstärkt und der den und die von den Grenzwertmeldern 15 und 28

Anteil mit Frequenzen über 10 Hz duirch einen Tief- ausgehenden Impulse potentialgetrennt weitergege-

paß 27 weggefiltert. Die einen eingestellten Wert, ben.

beispielsweise ± 40 mV, überschreitenden Amplitu- 5 Für den Betrieb der Anlage werden dem Rechner 2 den des verbleibenden Frequenzbereiches von 1 bis die Polarisationsspannung, beispielsweise 1,6 Volt, 10 Hz werden durch einen Grenzwertmelder 28 digi- und die Grenzwerte für die Regelung und Beurteilung talisiert und in einen Vorzähler 29 mit beispielsweise des Ofenbetriebes eingegeben. Für die Regelung des 8 bit eingezählt. Der Vorzähler 29 wird durch den Elektrodenabstandes ist zwischen strom- und widerTaktgeber 8 zyklisch, beispielsweise alle 5 Minuten, io standsabhängigen Grenzwerten zu unterscheiden, gelöscht. Wenn innerhalb dieser Zeitspanne der Vor- außerhalb deren nicht geregelt werden darf (Sperrzähler vollgezählt worden ist, wird ein gegebenenfalls grenzen), und widerstandsabhängigen Grenzen, innervorhandener Übertrag in einen Hauptzähler 30 mit halb deren nicht geregelt wird (Ansprechgrenzen), beispielsweise 4 bit gegeben. Wenn der Hauptzähler Die Sperrgrenzen für den Strom stellen sicher, daß innerhalb einer Zeitspanne von beispielsweise 20 Mi- 15 nur im linearen Bereich der Strom-Spannungs-Kennnuten vollgezählt ist, wird ein Speicher 31 gesetzt und linie geregelt wird. Der Regler wird gesperrt, wenn damit ist das Kriterium »Ofen gestört« erfüllt. Damit der Strom um beispielsweise ± 15% nach unten oder erhalten das Bedienungspersonal durch Aufleuchten oben vom Sollwert abweicht.

einer Signalleuchte 32 in einem Ofenbedienkasten 34 Die auf den Widerstand bezogenen Sperrgrenzen

und der Rechner die Meldung »Ofen gestört«. Durch ao verhindern die Verstellung der Anoden, wenn die

Drücken einer Taste 33 am Bedienkasten kann das Abweichung des Istwertes vom Sollwert nach oben

Ofenbedienpersonal die Meldung quittieren, d. h. den und unten einen vorgegebenen Betrag, beispielsweise

Speicher 31 löschen. ± 3«/ο, überschreitet.

Ein Überschreiten des Zählerstandes des Haupt- Die vom Widerstand abhängige Ansprechgrenze Zählers 30 läßt auf eine Verschlechterung der Strom- 35 wird vorzugsweise auf denselben Wert wie die maausbeute schließen. Je nach Anzahl der Überschrei- xitnal zugelassene Widerstandsdifferenz pro Regeltungen wird der Ofenwiderstand höher eingestellt. eingriff, beispielsweise auf ± 1 %, eingestellt. Außer-Bleiben die Ausschläge auch nach der Höherstellung dem wird dem Rechner ein Erfahrungswert, beides Ofenwiderstandes bestehen, so ergreift das Be- spielsweise ± 25 ηΩ/mm Anodenstellweg, für den dienungspersonal die zur Wiederherstellung des Nor- 30 spezifischen Hubwiderstand eingegeben, malbetriebes erforderlichen Maßnahmen, d. h., bei- Aus der Widerstandsdifferenz und dem spezifispielsweise im Bad schwimmende, örtliche Kurz- sehen Hubwiderstand errechnet der Rechner die Stellschlüsse hervorrufende Kohlestücke werden entfernt. befehlsdauer für die Steuerung der Anodenhubmoto-Bei einem Ausbleiben der Störmeldung über lange ren. Die Zeit für die Stabilisierung des Ofenwider-Zeiträume von beispielsweise 48 Stunden kann da- 35 Standes zwischen zwei Regeleingriffen (Taktzeit) begegen der Sollwert des Ofenwiderstandes durch den trägt beispielsweise etwa 10 min. Rechner nach unten verstellt werden. Der Widerstandsgradient wird aus mehreren, bei-

Über an den Taktgeber 8 angeschlossene Kippstu- spielsweise drei, aufeinanderfolgenden, in einem Umfen 19 und 20 werden im Abstand von je 100 s die lauf speicher festgehaltenen Widerstandswerten ermit-Zählerstände der Zähler 6, 13 und 14 in nachge- 40 telt, die während des Nonnalbetriebes ohne Reglerschaltete Speicher 9, 21 bzw. 22 übergeben und die eingriff gemessen wurden, d. h., jeder Regeleingriff jeweils höchsten Bitstellen der Zähler gelöscht. Der löscht den Umlaufspeicher. Aus der Differenz von nicht gelöschte Anteil des Spannungs- bzw. Strom- zwei aufeinanderfolgenden Widerstandsgradienten zeitintegrals wird in die nächste Integrationsperiode ermittelt der Rechner den zeitlichen Anstieg des Wivon 100 s Dauer übernommen. Zugleich wird durch 45 derstandsgradienten. Die jeweils zwei Grenzwerte für die Kippstufe 23 dem Rechner gemeldet, daß die In- den Widerstandsgradienten und den Anstieg des Witegrationsperiode beendet ist. derstandsgradienten werden vorzugsweise für jeden

Daraufhin übernimmt der Rechner über seinen Ofen getrennt eingegeben. Sie richten sich unter anAusgabe- und den Zentralteil 7 mittels eines Multi- derem nach dem Alter und der Schmelzzusammenplexers 24 die Inhalte der Speicher 9, 21 und 22. Auf 50 setzung des jeweiligen Ofens.

diese Weise werden alle 100 s die Speicher von samt- Der zeitliche Verlauf von Widerstandsgradieut

liehen öfen und der Speicher 9 abgefragt. Aus diesen und Änderung des Widerstandsgradienten stellen

Mittelwerten und der als konstant betrachteten PoIa- einen Indikator für die Beurteilung der Einstellung

risationsspannung von beispielsweise 1,6 V ermittelt des Widerstandssollwertes dar. Ein gleichmäßige

der Rechner den Ofenwiderstand. 55 Anstieg beider Meßwerte weist auf eine zu kalt«

Die Ofenlage ist standortisoliert, so daß das Be- Ofenführung, d. h. zu niedrigen Widerstandssollwert

dienungspersonal ungefährdet bei der Gleichspan- hin. Umgekehrt liefert ein geringes Ansteigen odei

nung von einigen 100 V arbeiten kann. DerErdüber- gar Absinken der Meßwerte den Hinweis einer zv

gangswiderstand der Isolation ist jedoch klein im wannen Ofenführung, d. h. zu hoher Widerstands

Vergleich zu dem Eingangswiderstand des Rechners, 60 Sollwert. Der Rechner registriert die Abweichunj

so daß das Ofenpotential in den Flechner verschleppt vom Normalverlauf und veranlaßt eine Korrektu

werden kann. Daher werden die Ausgangsimpulse des Widerstandssollwertes in Abstimmung mit de

der Spannungsfrequenzumsetzer und der Grenzwert- Überwachung der statistischen Schwankungen de

meider 15 und 28 mittels Lumineszenzdioden in Ofenspannung.

Lichtimpulse transfonniert und von im Isolationsab- 65 Darüber hinaus meldet der Rechner nach dec

stand von diesen angeordneten Photodioden als elek- Überschreiten von bestimmten oberen Grenzwerte

irische Impulse weitergegeben. Auf diese Weise wer- des Widerstandsgradienten und der Änderung de

den die Ausgangssignale des Spannungsfrequenzum- Widerstandsgradienten einen zu erwartenden Anc

9 ίο

deneffekt, wobei gleichzeitig die Anodenverstellung nium. Die Gefahr der Bodenverschlammung der

gesperrt wird. Elektrolyseöfen wird angezeigt, wenn der Oxidver-

Der zeitliche Verlauf der Ofenspannung während brauch beispielsweise 1930 kg/1000 kg Aluminium

eines Anodeneffektes hinsichtlich der Zahl der Aus- überschreitet.

schlage sowie der mittleren Höhe der Spannung ist 5 Zur Inbetriebnahme der Regelung wird jeweils

für das Bedienungspersonal ein wichtiger Hinweis für nach einer Ofenbedienung der Elektrolyseofen vom

die Beurteilung des Betriebszustandes des jeweiligen Bedienungspersonal durch die Betätigung einer Taste

Elektrolyseofens. an den Rechner angeschlossen. Unter Ofenbedienung

Für die Ermittlung des spezifischen Energiever- wird das Abstoßen der Ofenkruste verstanden,

brauches über längere Zeiträme hinweg werden für io Abweichungen von normalen Betriebszuständen

jeden Ofen die Voltstunden und Kiloamperestunden sperren die Regelung und werden dem Bedienungs-

gezählt sowie die dem Ofen entnommene Metall- personal durch Signaleinrichtungen angezeigt. Dabei

menge erfaßt. Aus diesen Daten werden für jeden wird unterschieden zwischen Ofenwiderstand zu

Ofen die Monatsberichte und Jahresberichte erstellt. niedrig (anodische Störungen oder Bedienungsfehler)

Daneben ermittelt der Rechner fortlaufend gleitende 15 und Ofenwiderstand zu hoch (Erwartung eines Ano-

Mittelwerte über einen für den Ausgleich der stati- deneffektes oder Bedienungsfehler). Nach der örtli-

stischen Schwankungen der Metallsaugungen not- chen Prüfung der gemeldeten Abweichung durch das

wendigen Zeitraum für die Stromausbeute und den Bedienungspersonal kann die Meldung quittiert wer-

spezifischen Energieverbrauch. den, woraufhin der Rechner durch Verstellung der

Aus dem gleitenden Langzeitwert der Stromaus- «o Anoden den Ofenwiderstand auf den Sollwert ein-

beute wird die täglich zu erwartende Metallproduk- stellt.

tion errechnet. Daneben wird vom Bedienungsper- Vorzugsweise bleibt der Ofen mit dem Rechner sonal durch tägliche Messung der Metallstandshöhe verbunden, bis der nächste Anodeneffekt eintritt, im Ofen die Tagesproduktion festgelegt, d. h. aus Nach einem Anodeneffekt wird der Ofen durch Tadem Höhenstand auf die Zunahme des Metallinhal- »5 stendruch wieder an den Rechner angeschlossen,
tes im Ofen geschlossen. Der Rechner überwacht die In einer abgewandelten Betriebsweise bleibt der Übereinstimmung von zu erwartender Metallproduk- Rechner nach dem Drücken der Taste nur für eine tion und Istproduktion. Liegt die Istproduktion um begrenzte Zeit im Eingriff. Der Eingriff des Rechners einen vorgegebenen Betrag über der errechneten Me- wird dann bei der nächsten Bedienung durch Tastentallproduktion, so ist der Widerstandssollwert zu 30 betätigung wieder hergestellt. Bei einem zeitlichen niedrig und muß höher gestellt werden. Der cntge- Abstand der Ofenbedienung von beispielsweise gengesetzte Befund weist dagegen auf einen zu hohen 6 Stunden bleibt in diesem Fall der Regler nur etwa Widerstandssollwert hin. Der Widerstandssollwert 4 Stunden im Eingriff. Auf diese Weise kann der Sollkann dann niedriger eingestellt werden. Auf diese wert des Ofenwiderstandes bei stabilem Ofengang Weise wird sichergestellt, daß der Elektrolyseofen 35 sehr genau eingehalten werden,
auch im Dauerbetrieb die optimale Menge an Me- Bei der Änderung des OfenwiderstandssoHwertes tallvorlage behält. durch den Rechner hat die Erhöhung Priorität vor

Für den Langzeitwert der Stromausbeute wird bei der Verminderung. Die Sollwerterhöhung wird ver-

der Inbetriebnahme auf Grund der vorangegangenen anlaßt, wenn eines der Kriterien

Metallproduktion ein gesondert errechneter Optimal- 40

wert für jeden Ofen getrennt eingegeben. Eine Ände- 1. Überschreiten des Grenzwertes für die ofenspe-

rung des Widerstandssollwertes wird veranlaßt, wenn zifischen Ausschläge der Ofenspannung,

die Differenz von zu erwartender Metallproduktion 2. Überschreiten des Grenzwertes für die Wider-

und tatsächlicher Metallproduktion beispielsweise Standsgradienten und den zeitlichen Anstieg des

± 1000 kg Aluminium überschreitet 45 Widerstandsgradienten,

Die Menge der Metallvorlage wird zusätzlich in 3. Überschreiten des Grenzwertes für die Differenz größeren Zeitabständen mit Hilfe von radioaktiven von Istproduktion und zu erwartender Produk-Isotopen bestimmt. Außerdem wird die zugeführte tion
Oxidmenge durch den Vergleich mit der Metallproduktion hinsichtlich Überdosierung, die zur Ofen- 50 gegeben ist
Verschlammung führt, überwacht Demgegenüber wird eine Sollwertminderung nui

Der theoretische Oxidverbrauch liegt bei 1890 kg/ dann veranlaßt, wenn über einen genügend langer 1000 kg erzeugtes Aluminium. Abhängig von der Zeitraum von beispielsweise 48 Stunden keines dei Oxidsorte liegt der effeMve Oxidverbrauch in der drei Kriterien für die Sollwerterhöhung erfüllt war Praxis meist darüber, d.h. zwischen etwa 1890kg/ 55 Der Sollwert wird vorzugsweise um den Betrag dei 1000 kg Aluminium und 1980 kg/1000 kg Alumi- Ansprechgrenze erhöht oder vermindert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb von Elektrolyseöfen, insbesondere von Aluminium-Elektrolyseöfen, bei der für jeden Ofen der Elektrodenabstand in Abhängigkeit von dem aus dem Strom und der Ofenspannung berechneten Ofenwiderstand mittels eines Rechners geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert des Ofen-Widerstandes in Abhängigkeit von der Stromausbeute, für deren optimale Größe die Anzahl der einen vorgegebenen Wert überschreitenden Spitzen der ofenspezifischen Spannungsschwankungpn als Kriterium gewertet wird, und in Abhängigkeit vom Wärmehaushalt, für den der Gradient des Ofenwiderstandes und die Änderung des Gradienten sowie die Differenz zwischen dem entsprechend dem gleitenden Langzeitwert der Stromausbeute zu erwartenden und dem gemesse- ao nen Metallstand im Ofen als Maß dienen, geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei von vorgegebenen Grenzwerten abweichendem Ofenstrom die Änderung des Sollwertes des Ofenwiderstandes und damit die Regelung des Elektrodenabstandes vom Rechner blockiert wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von der einen Grenzwert übersteigenden Anzahl der den vorgegebenen Wert überschreitenden Spitzen der Sollwert des Ofenwiderstandes um einen vorgegebenen, vorzugsweise dem Widerstandsintervall bei der Regelung des Elektrodenabstandes entsprechenden Betrag erhöht, bei einer über einen vorbestimmten, längeren Zeitraum den Grenzwert nicht erreichenden Anzahl der Spitzen dagegen um denselben Betrag erniedrigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen aufeinanderfolgenden Änderungen des Sollwertes des Ofenwiderstandes Pausen von vorgegebener, den Pausen zwischen den Verstellungen des Elektrodenabstandes bei der Regelung des Ofenwiderstandes entsprechender Dauer eingehalten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestehenbleiben der den Grenzwert überschreitenden Anzahl der Spitzen der ofenspezifischen Spannungsschwankungen nach der Änderung des Ofenwiderstandssollwertes dem Bedienungspersonal durch Signaleinrichtungen angezeigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Beseitigung einer Störung durch die Betätigung einer am Ofen angeordneten Taste über den Rechner der Widerstandssollwert wieder eingestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient des Ofenwider-Standes (zeitliche Änderung des Ofenwiderstandes) als Mittelwert aus mehreren Mittelwerten des Ofenwiderstandes ermittelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Differenz aus zwei aufeinanderfolgend !,ermittelten Gradienten die zeitliche Änderung des Widerstandsgradienten ermittelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandssollwert bei einem vorgegebenen Anstieg der Meßwerte für den Widerstandsgradienten und der zeitlichen Änderung des Widerstandsgradienten von dem Rechner erhöht, dagegen bei einem einen unteren Grenzwert unterschreitenden Widerstandsgradienten und einer einen unteren Grenzwert unterschreitenden zeitlichen Änderung des Widerstandsgradienten durch den Rechner in Abstimmung mit der Überwachung der ofenspezifischen Spannungsschwankungen erniedrigt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner bei einem einen oberen Grenzwert überschreitenden Widerstandsgradienten und gleichzeitigem, einen oberen Grenzwert überschreitenden Anstieg des Widerstandsgradienten die Änderung des Elektrodenabstandes sperrt und durch ein Signal einen bevorstehenden Anodeneffekt meldet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner den aufgetretenen Anodeneffekt registriert und meldet und den zeitlichen Verlauf der Ofenspannung während des Anodeneffektes nach der Anzahl der Anschläge sowie der mittleren Höhe der Spannung analysiert und registriert.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromausbeute aus fortlaufend innerhalb eines für den Ausgleich der statistischen Schwankungen der Metallsaugungen notwendigen Zeitraums gleitenden Mittelwerten ermittelt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem gleitenden Langzeitwert der Stromausbeute die täglich zu erwartende Metallproduktion errechnet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß fortlaufend die Differenz zwischen der errechneten Metallproduktion und der Istproduktion festgestellt und die Überschreitung eines Grenzwertes gemeldet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einer einen Grenzwert überschreitenden positiven Differenz zwischen Istproduktion und errechneter Produktion der Widerstandssollwert erhöht, bei einer einen Grenzwert überschreitenden negativen Differenz zwischen Istproduktion und errechneter Produktion dagegen der Widerstandssollwert in Abstimmung mit der Überwachung der statistischen Schwankungen der Ofenspannung sowie des zeitlichen Verlaufs von Widerstandsgradient und Anstieg des Widerstandsgradienten erniedrigt wird.

16. Verfahren nach Anspruch I oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle des Wärmehaushaltes die Menge der Metallvorlage im Elektrolyseofen in größeren Zeitabständen mit Hilfe radioaktiver Isotopen ermittelt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Oxidmenge durch Vergleich mit der Metallproduktion vom Rechner auf eine Uberdosis überwacht wird.

18. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ofen (1) und dem Rechner (2) eine elektroni-

sehe Einrichtung angeordnet ist, die einen an die kWh je kg Aluminium bei einer ^^

Bürde (4) eines Stromwandlers (3) angeschlosse- lysearJage, ist unter anderem em Maß tür

nen Spannungsfrequenzumsetzer (5) mit nachge- schaftlichkeit der Anlage Der spezifis<J^e ^gj

schaltetem Stromzähler (6), je Ofen einen Span- verbrauch eines Ofens ergibt sich aus der Beziehung

nungsfrequenzumsetzer (10) mit in Abhängigkeit 5

von der Höhe der Oienspannung umschaltbaren E_sp — IiIk · tu-

Meßbereich und mit je einem nachgeschalteten .

ebenfalls umschaltbaren Spannungszähler (13, Darin ist U d»«Bm * *™

14) und einen ersten Grenzwertmelder (28) ent- (für Aluminium fc=0,3354) und q, die

hält, der die den vorgegebenen Wert überschrei- io beute, die durch den Quoüenten

tenden Spitzen der statistischen Schwankungen Metallerzeugung

der Ofenspannung erfaßt und dem ein die Anzahl r_ti = c_trr._mmenee . t

dieser Spitzen zählender Zähler (29, 3Θ) nachge- btrommenge