RU2148108C1 - Procedure for automatic adjustment of aluminum electrolyzer - Google Patents
Procedure for automatic adjustment of aluminum electrolyzer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2148108C1 RU2148108C1 RU98116478/02A RU98116478A RU2148108C1 RU 2148108 C1 RU2148108 C1 RU 2148108C1 RU 98116478/02 A RU98116478/02 A RU 98116478/02A RU 98116478 A RU98116478 A RU 98116478A RU 2148108 C1 RU2148108 C1 RU 2148108C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- electrolyzer
- cell
- value
- function
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано при автоматизированном управлении алюминиевыми электролизерами. The invention relates to the metallurgy of aluminum and can be used in the automated control of aluminum electrolytic cells.
Одно из главных задач при управлении процессом электролиза алюминия является стабилизация энергетического режима путем поддержания на заданном уровне вводимой мощности иначе - поддержание стабильным приведенного напряжения. One of the main tasks in controlling the process of aluminum electrolysis is to stabilize the energy regime by maintaining at a given level of input power otherwise - maintaining a stable reduced voltage.
Однако на поведение функции приведенного напряжения Uпр=F(t), существенное влияние оказывает режим обработки электролизера, в особенности на электролизерах с самообжигающимися анодами, питание которых глиноземом осуществляется дискретно через 2 - 3 часа.However, the behavior of the reduced voltage function U pr = F (t) is significantly affected by the processing mode of the electrolyzer, especially on electrolyzers with self-firing anodes, which are fed alumina discretely after 2 to 3 hours.
В результате "грубой" обработки электролизера с дискретностью в 2 - 3 часа функция Uпр = F(t) в циклах между обработками имеет существенную нелинейность и, если при управлении процессом не принимать специальных мер, то попытка устранить изменение напряжения от концентрации (dUпр/dCr) за счет перемещения анода может привести к нежелательным последствиям. Существенное значение с точки зрения технико-экономических показателей имеет и выбор значения уставки стабилизируемого параметра, а также возможность изменения задания, оперируя для этого необходимой оперативной информацией, например о концентрационной составляющей dUпр/dCr.The resulting 'rough' treatment the cell with steps 2 - 3 Hour The U ave = F (t) in cycles between treatments has a substantial non-linearity and, if the control process does not take special measures, the attempt to eliminate the voltage change of the concentration (dU etc. / dCr) due to the movement of the anode can lead to undesirable consequences. Of significant importance from the point of view of technical and economic indicators is the choice of the setpoint value of the stabilized parameter, as well as the ability to change the task, operating with the necessary operational information, for example, on the concentration component dU pr / dCr.
Известны способы задания стабилизируемого параметра Uпр от различных технологических условий.Known methods for setting a stabilized parameter U CR from various technological conditions.
Например [1] предлагают изменение задания производить по величине отклонения частоты анодных эффектов от средней частоты для группы электролизеров с наибольшей производительностью. For example [1] they propose changing the task to produce the largest deviation of the frequency of the anode effects from the average frequency for the group of electrolyzers with the highest productivity.
В работе [2] выбор уставки осуществляется на основании комплексной оценки процесса по группе параметров на хороших и плохих электролизерах, а задание напряжения осуществляется по данным лучших электролизеров. In [2], the selection of the setpoint is carried out on the basis of a comprehensive assessment of the process according to a group of parameters on good and bad electrolytic cells, and the voltage is set according to the best electrolytic cells.
В известных решениях коррекция уставки осуществляется не по основному параметру, существенно влияющему на Uпр, а по косвенным, поэтому точность и эффективность методов очень низка. Кроме того, они требуют значительной ручной работы по сбору и обработке данных, как это предлагается в [2].In known solutions, the setpoint correction is carried out not by the main parameter, which significantly affects U pr , but by indirect parameters, therefore the accuracy and efficiency of the methods is very low. In addition, they require significant manual data collection and processing, as proposed in [2].
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ автоматического регулирования алюминиевого электролизера [3]. Closest to the proposed invention is a method for automatically controlling an aluminum electrolyzer [3].
Способ предлагает измерение и вычисление известными методами приведенного напряжения и определения перед каждой очередной загрузкой минимального из текущих значений приведенного напряжения, которое принимается заданным и поддерживается путем перемещения анода. The method offers the measurement and calculation of the reduced voltage by known methods and determining, before each subsequent load, the minimum of the current values of the reduced voltage, which is assumed to be set and maintained by moving the anode.
Однако способу [3] присущи недостатки. However, the method [3] has inherent disadvantages.
В реальных условиях из-за наличия технологических помех поиск минимального значения затрудняется и задача сводится к определению области (зоны) минимальных значений Uпр, где считается влияние Cr минимальным. Для определения Umin, а также областей с равным содержанием Cr применяются сложные процедуры, при этом временные параметры обработки (время начала и окончания) должны достаточно точно аналитически определяться или вводиться вручную, причем также с высокой точностью.In real conditions, due to the presence of technological interference, the search for the minimum value is difficult and the task is reduced to determining the region (zone) of the minimum values of U pr , where the influence of Cr is considered minimal. Complex procedures are used to determine U min , as well as regions with an equal Cr content, and the processing time parameters (start and end times) must be accurately determined analytically or manually entered, and also with high accuracy.
Сущность изобретения заключается в оперативной оценке ситуации по концентрации Cr и выборе допустимого диапазона Uпр в окрестностях Umin функции Uпр= F(t), в котором перемещение анода разрешено. Для оценки Cr предлагается простой и доступный метод, не требующий существенных математических процедур и логических вычислений и не связанный жестко с временными характеристиками обработки электролизера.The invention consists in a quick assessment of the situation by the concentration of Cr and the selection of an acceptable range of U CR in the vicinity of U min of the function U CR = F (t), in which the movement of the anode is allowed. To evaluate Cr, a simple and affordable method is proposed that does not require significant mathematical procedures and logical calculations and is not strictly related to the time characteristics of the processing of the cell.
В предлагаемом способе в зависимости от ситуации по Cr задается допустимая зона управления межполюсным расстоянием (МПР), а изменение режима питания поддерживает Uпр, преимущественно в окрестностях зоны Umin.In the proposed method, depending on the situation with Cr, the permissible interpolar distance control (MPR) zone is set, and a change in the power supply mode supports U pr , mainly in the vicinity of the zone U min .
Многолетний опыт управления алюминиевым электролизером показывает, что, если система управления не предусматривает специальные меры логического ограничения в перемещении анода и если не учитывается влияние обработки, то качество управления оказывается неудовлетворительным. Many years of experience in controlling an aluminum electrolyzer shows that if the control system does not provide special measures of logical restriction in the movement of the anode and if the influence of processing is not taken into account, then the quality of control is unsatisfactory.
На фиг. 1 приведена функция Uпр=F(t) для реального элекролизера, который несколько часов оказался без управления (К3=1). Из фиг. 1 видно, что электролизер имеет повышенную концентрацию, примерно в 700 он прошел обработку, но из-за высокой Cr напряжение на нем все время падает. По оси Uпр отложена невязка напряжения ΔUпр= Uуст-Uпр. В данном случае невязка имеет отрицательное значение, это означает, что у электролизера уставка завышена.In FIG. 1 shows the function U pr = F (t) for a real electrolyzer, which for several hours was without control (K3 = 1). From FIG. 1 it can be seen that the electrolyzer has a high concentration, at about 7 00 it went through processing, but because of the high Cr the voltage on it drops all the time. By axis U pr delayed residual voltage ΔU = U pr pr -U mouth. In this case, the residual has a negative value, this means that the set point of the electrolyzer is too high.
На фиг. 2 также приведена функция Uпр=F(t) для реального электролизера, у которого также уставка завышена, напряжение после незначительного скачка продолжает падать, что также характеризует повышенное Cr.In FIG. 2 also shows the function U CR = F (t) for a real cell, which also has a setpoint that is too high, the voltage continues to fall after a slight jump, which also characterizes an increased Cr.
Таблица 1 достаточно наглядно иллюстрирует влияние Cr на результат управления, т. к. большинство электролизеров имеют отрицательную невязку и при управлении перемещением анода приходится существенно компенсировать величину Uпр, о чем свидетельствует значение коэффициента "К", характеризующего отношение разности начального в конечного Uпр к времени перемещения τ. Следует предположить, что даже при некорректном наборе уставки, по подавляющему числу перемещений вниз можно считать, что большая часть электролизера имеет завышенное Cr, которое никак не учтено при управлении МПР.Table 1 illustrates quite clearly the effect of Cr on the control result, since most electrolytic cells have a negative residual, and when controlling the movement of the anode, it is necessary to substantially compensate for the value of U pr , as evidenced by the value of the coefficient "K" characterizing the ratio of the difference between the initial and the final U pr travel time τ. It should be assumed that even with an incorrect set of settings, according to the overwhelming number of downward movements, it can be assumed that most of the electrolyzer has an overestimated Cr, which is not taken into account when controlling the MPR.
Поставленная цель достигается следующим образом:
1. Непрерывно измеряют значение напряжения и тока серии, и известным способом осуществляют фильтрацию измеренных значений, например методом усреднения.The goal is achieved as follows:
1. The voltage and current of the series are continuously measured, and the measured values are filtered by a known method, for example, by averaging.
2. По усредненным значениям U и I вычисляют приведенное значение Uпр и запоминают эти значения.2. Using the averaged values of U and I, the reduced value of U pr is calculated and these values are stored.
3. На предлагаемом интервале времени, соответствующем периоду между обработками, находят минимальное значение Uпр min и если имеет место отклонение, то его компенсируют перемещением анода.3. On the proposed time interval corresponding to the period between treatments, find the minimum value of U pr min and if there is a deviation, then it is compensated by moving the anode.
5. Запоминают все перемещения анода, выполненные в период между обработками, относительно Uпр min.5. Remember all the movements of the anode made in the period between treatments, relative to U pr min .
6. Если перемещения анода преимущественно преобладают вниз, то это характеризует недостаток глинозема (Crmin).6. If the displacements of the anode predominate predominantly downward, then this characterizes the lack of alumina (Cr min ).
7. Если перемещения вниз достаточно редки или вообще отсутствуют, то это характеризует нормальную концентрацию (Crнор) и, наконец, если перемещения преобладают вверх, то это характеризует повышенную Crmax.7. If downward displacements are quite rare or even absent, then this characterizes the normal concentration (Cr nors ) and, finally, if the displacements prevail upwards, then this characterizes an increased Cr max .
8. Корректируют режим управления перемещением анода изменением содержания глинозема путем добавления и недопитки глинозема во время обработки электролизера, причем команда на изменение задается в виде значений добавить, убавить, норма. 8. Adjust the control mode of the movement of the anode by changing the alumina content by adding and underfilling alumina during the processing of the electrolyzer, and the change command is specified in the form of add, reduce, normal values.
Положительный эффект от использования предлагаемого изобретения иллюстрирует следующий пример. The positive effect of the use of the invention is illustrated by the following example.
По временному ряду Uпр=F(t) строится график функции, на которую наносится временная шкала, начало каждой обработки, времени всех перемещений анода значение уставки, соответствующее минимальному значению Uпр min, выявленного в промежутке между двумя обработками, т.е. фиксируются параметры электролизера и результаты управления за прошедший цикл между обработками.Using the time series U CR = F (t), a graph of the function is plotted, on which the time scale is applied, the start of each treatment, the time of all anode movements, the setpoint value corresponding to the minimum value of U CR min detected in the interval between two treatments, i.e. electrolyzer parameters and control results for the last cycle between treatments are recorded.
Вид зависимостей для трех случаев ситуации по Cr показан на фиг. 3, 4 и 5. The form of dependencies for three cases of the Cr situation is shown in FIG. 3, 4 and 5.
Фиг. 3 отражает ситуацию с малой Crmin.FIG. 3 reflects the situation with small Cr min .
Фиг. 4 соответствует нормальной Crнор.FIG. 4 corresponds to normal Cr nor .
Фиг. 5 соответствует повышенной Crmax.FIG. 5 corresponds to increased Cr max .
Пунктирными линиями показаны реальные изменения Uпр=F(t), а сплошные - вид функции в результате воздействия перемещения анода, которые имели место.Dashed lines show real changes U CR = F (t), and solid lines show the type of function as a result of the anode displacement that has taken place.
Реальные изменения Uпр=F(t) получены путем восстановления ординат функции на величину ΔUпр, соответствующую каждому перемещению анода, как это показано на фиг. 3, 4 и 5.Real change U ave = F (t) obtained by reduction function on the ordinate value ΔU, etc., corresponding to each movement of the anode as shown in FIG. 3, 4 and 5.
Для любого электролизера, который интересует оператора, на экран дисплея выводится функции Uпр= F(t) за прошедший цикл обработки со всеми комментариями, которые были указаны выше.For any electrolyzer that interests the operator, the functions U CR = F (t) for the last processing cycle with all the comments mentioned above are displayed on the display screen.
В зависимости от ситуации, которая имеет место на электролизере, оператор принимает решения по режиму обработки по характеру перемещения анода. Depending on the situation that takes place on the cell, the operator makes decisions on the processing mode according to the nature of the movement of the anode.
Чтобы минимизировать количество "нежелательных" перемещений анода предпочтительнее, чтобы Uпр min находилось примерно в средине цикла обработки или в ее окрестностях, где значение электрохимической составляющей Е довольно стабильно.In order to minimize the number of “undesirable” displacements of the anode, it is preferable that U pr min be approximately in the middle of the treatment cycle or in its vicinity, where the value of the electrochemical component E is quite stable.
Этот участок кривой Uпр=F(t) наиболее благоприятен для управления МПР, причем скорость изменения Uпр за счет изменения межполюсного расстояния L (dUпр/dt(L)) составит dUпр/dt(L))=60 мВ/24ч = 2,5 мВ/ч, где 60 мВ - суточные изменения Uпр за счет изменения МПР. Таким образом, на этом участке наблюдаются минимальные перемещения анода, что характеризует оптимальное состояние Cr и это участок предпочтителен для управления.This portion of the curve U ave = F (t) is more favorable to control the MPR, wherein the rate of change U etc. by changing the anode-cathode distance L (dU pr / dt (L)) will be dU pr / dt (L)) = 60 mV / 24h = 2.5 mV / h, where 60 mV are the daily changes in U pr due to changes in the MPR. Thus, minimal displacements of the anode are observed in this region, which characterizes the optimum state of Cr, and this region is preferable for control.
Электролизеры, работающие с малыми или завышенными Cr, характеризуются более интенсивными перемещениями анода, а также соответствующим направлением их включения. Electrolyzers working with small or high Cr are characterized by more intense displacements of the anode, as well as the corresponding direction of their inclusion.
Интенсивность перемещения анода обусловлена тем, что изменения Uпр от Cr в цикле между обработками доходят до 150 мВ, а зона нечувствительности обычно выбирается в пределах ±20 мВ.The intensity of the movement of the anode is due to the fact that changes in U CR from Cr in the cycle between treatments reach 150 mV, and the dead band is usually chosen within ± 20 mV.
Как видно из фиг. 3 и 5 направления перемещения анода однозначно характеризуют область концентраций. Подбор Cr в области 4% после очередной обработки позволяет существенно "сглаживать" функцию Uпр=F(t) даже при столь грубом методе загрузки глинозема. Поддержание Cr в узком диапазоне, например 2 - 4%, предпочтительнее, однако это требует повышения частоты обработки, т.е. увеличение трудозатрат.As can be seen from FIG. 3 and 5, the directions of movement of the anode uniquely characterize the concentration range. The selection of Cr in the region of 4% after the next treatment allows us to substantially “smooth out” the function U pr = F (t) even with such a rough method of loading alumina. Maintaining Cr in a narrow range, for example 2-4%, is preferable, however, this requires an increase in the processing frequency, i.e. increase in labor costs.
При желании, по характеру перемещения анода, можно на отдельных электролизерах изменять частоту обработки, т.е. поддерживать Cr в более узком диапазоне концентрации, что должно выгодно с точки зрения улучшения технологических показателей процесса электролиза. If desired, by the nature of the movement of the anode, it is possible to change the processing frequency on individual electrolyzers, i.e. maintain Cr in a narrower concentration range, which should be beneficial from the point of view of improving the technological parameters of the electrolysis process.
Как видно из графиков, информация о перемещении анода может быть использована как для оценки Cr, так и для управления режимом питания путем увеличения, уменьшения Cr, или частоты обработки "τ"
Изобретение обладает новизной, в нем используются ранее не известные признаки, позволяющие по параметрам перемещения анода давать оценку концентрационному режиму.As can be seen from the graphs, the information on the movement of the anode can be used both for estimating Cr and for controlling the diet by increasing, decreasing Cr, or processing frequency "τ"
The invention has novelty, it uses previously unknown characteristics that allow to evaluate the concentration mode by the parameters of the movement of the anode.
Последовательность действий, включающих измерительные процедуры по току и напряжению, построение функции Uпр=F(t), запоминание всех перемещений анода в совокупности создает новое качество управления электролизером.The sequence of actions, including measuring procedures for current and voltage, the construction of the function U CR = F (t), remembering all the movements of the anode in the aggregate creates a new quality of control of the electrolyzer.
Предложение может быть реализовано, как в действующих АСУ ТП, так и во вновь проектируемых, так как промышленная реализация основана на применении логических и математических процедур. The proposal can be implemented both in existing industrial control systems and in newly designed ones, since the industrial implementation is based on the application of logical and mathematical procedures.
Источники информации
1. А. Е. Сысоев и др. "Способ управления алюминиевым электролизером". Авторское свидетельство СССР N 956625, БИ N 33, 1982 г.Sources of information
1. A. E. Sysoev and others. "Method for controlling an aluminum electrolyzer". USSR copyright certificate N 956625, BI N 33, 1982
2. А.Е. Сысоев и др. "Способ автоматического управления алюминиевым электролизером". Авторское свидетельство СССР N 831871, БИ N 19, 1981 г. 2. A.E. Sysoev et al. "Method for automatic control of an aluminum electrolyzer". USSR copyright certificate N 831871, BI N 19, 1981
3. Е.И. Герасимов и др. "Способ автоматического регулирования алюминиевого электролизера". Патент РФ N 1548270, БИ N 9, 1990 г. 3. E.I. Gerasimov et al. "Method for automatic regulation of an aluminum electrolyzer". RF patent N 1548270, BI N 9, 1990
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98116478/02A RU2148108C1 (en) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | Procedure for automatic adjustment of aluminum electrolyzer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98116478/02A RU2148108C1 (en) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | Procedure for automatic adjustment of aluminum electrolyzer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2148108C1 true RU2148108C1 (en) | 2000-04-27 |
Family
ID=20210085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98116478/02A RU2148108C1 (en) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | Procedure for automatic adjustment of aluminum electrolyzer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2148108C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694860C1 (en) * | 2018-10-23 | 2019-07-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Method of controlling content of alumina during electrolysis of cryolite-alumina melt |
-
1998
- 1998-09-03 RU RU98116478/02A patent/RU2148108C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694860C1 (en) * | 2018-10-23 | 2019-07-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Method of controlling content of alumina during electrolysis of cryolite-alumina melt |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7378009B2 (en) | Method of controlling an aluminum cell with variable alumina dissolution rate | |
| US5089093A (en) | Process for controlling aluminum smelting cells | |
| US20100065435A1 (en) | Aluminum production process control | |
| US20070095672A1 (en) | Method of controlling aluminum reduction cell with prebaked anodes | |
| EP3196340B1 (en) | Method for controlling feeding of alumina into electrolyzer during aluminum production | |
| US3712857A (en) | Method for controlling a reduction cell | |
| GB1242280A (en) | Improvements in method and apparatus for controlling the production of aluminium | |
| US7288180B2 (en) | Electric current control method and apparatus for use in gas generators | |
| US6033550A (en) | Process for controlling the alumina content of the bath in electrolysis cells for aluminum production | |
| RU2148108C1 (en) | Procedure for automatic adjustment of aluminum electrolyzer | |
| US4654129A (en) | Process for accurately maintaining a low alumina content in an electrolytic smelting cell for the production of aluminum | |
| US6126809A (en) | Method for controlling the feed of alumina to electrolysis cells for production of aluminum | |
| US4654130A (en) | Method for improved alumina control in aluminum electrolytic cells employing point feeders | |
| US7175749B2 (en) | Method and device for detecting anode effects of an electrolytic cell for aluminum production | |
| US6132571A (en) | System for predicting impending anode effects in aluminum cells | |
| RU2106435C1 (en) | Process of control over aluminium electrolyzer | |
| JPS5810996B2 (en) | Method for controlling alumina supply to an aluminum electrolyzer | |
| RU2204629C1 (en) | Method for controlling technological process in aluminium cell | |
| SU841597A3 (en) | Method of control of raw material supply to electrolyzer for production of aluminium | |
| US3583896A (en) | Detection and control of electrode upsets | |
| RU2217528C1 (en) | Method of control of thermal conditions of aluminum electrolyzer | |
| RU2593560C1 (en) | Method of controlling aluminium electrolytic cell at minimum power | |
| RU2062822C1 (en) | Method of automatic controlling of aluminum electrolyzer | |
| RU2023058C1 (en) | Method to control process of electrolytic aluminium production in an electrolyzer | |
| SU1765667A1 (en) | Of electrical automatic control system of electrical condition of six-electrode ore electric arc furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060904 |