SU742491A1

SU742491A1 - Method of automatic control of aluminium electrolyzers

Info

Publication number: SU742491A1
Application number: SU772535428A
Authority: SU
Inventors: Георгий Михайлович Галанин; Борис Петрович Стеблев; Василий Александрович Иванов; Иван Андреевич Корытцев; Василий Андреевич Крюковский
Original assignee: Красноярский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Цветных Металлов Им.М.И.Калинина
Priority date: 1977-10-27
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1980-06-25

Description

Изобретение относитс к цветной металлургии и может быть использовано при автоматическом регулировании алюминиевых электролизеров . Известен способ автоматического регулировани алюми1шевых электролизеров посредством изменени положени анода, включающий двут контурное регулирование, поддерживающее первым контуром положение анода, при котором сопротивление регулируемого участка, включа межполюсный зазор, остаетс в заданных пределах , а заданное значение сопротивлени дл первого контура по выбранному критерию оптимизации процесса электролиза при помощи второго контура путем щагового поиска 1 и 2 Недостатком известного способа вл ютс относительно низкие технико-экономические показатели. Цель изобретени - поддержание максимума производительности электролизера и повы1цение его технико-экономических показателей. Поставленна цель достигаетс тем, что вычисл ют изменение величины сопротивлени электролизера путем суммировани приращений сопротивлени при поднимании и опускании анода во врем работы первого контура с прибавлением к полученной сумме текзтдего отклонегш значени сопротивлени от значени сопротивлени , соответствующего максимуму производительности, определ емой активным методом, со знаком минус или плюс при сопротивлении меньшем или большем оптимального значени и при превышении изменением величины сопротивлени электролизера значени , соответствующего изменению производительности , равной ее погрешности, включают второй контур регулироваьш , причем величину сопротивлени электролизера устанавливают соответствующей граьшчному значению температуры, достигаемому во врем поиска максимума производительйости . Способ осуществл етс следующим образом. Регастрирун) уменьшение производительности (выход по току) при возникновении утечек тока, св занных с замыканием анода на катодный металл. При этом поискова система управлени увеличивает значение оптимального сопротивлени и назначает его таким, что ко; роткие замыкани исчезают, гак как при шаго вых подн ти х производительность электролизера у-величиваетс до тех пор, пока весь ток не пойдет только через электролит, т.е. на разложении глинозема. Это позвол ет избежать расстройства технологического режима электролизера , св занного с короткими замыкани ми, и повысить кратковременно (от нескольких часов до нескольких суток) выход по току на 10-20%, а в среднем на несколько процентов. При этом улучшаетс качество алюмини -сырца за счет уменьшени влений местного перегрева металла, карбидообразовани алюмини . Учитывают изменение скорости отклоне1ш технологического состо ни электролизера от оптимального по скорости изменени сопротивлени электролизера. При работе контура стабилизации сопротивлени , т.е. при перемещении анода с целью приведени величины сопротивлеьш электро;газера к оптимальному значению изменение сопротивлени запоминаетс . Оно су мируетс с текущим последующим отклонение сопротивлени . Определ етс велишна общего изменени сопротивлени , и чем раньше величина изменени сопротивлени . получе ша таким об разом, достигает некоторого заданного значени , тем быстрее включаетс в работу второй контур нахожд, (проверки) оптимального значени сопрртивлеьш . Это позвол ет, с одно стороны, не производить ;шшних поисков, а с другой - начать поиск раньше, когда состо ние электролизера резко- нарушаетс . Уменьшение же числа поисков при сохранении экстремальности параметра и более быстрое отслеживание системой изменений состо ни электро лизера позвол ет значительно повысить выход по току (производительность). Кроме того, непосредственно утотываетс изменение- температуры процесса электролиза, т.е. перед включением в работу второго контура управлени производ т измерение -температуры и прогнозирование ее в соответствии с перемещени ми анода. Прогнозируемое значение температуры используют , с одной стороны, дл вычислени значени производительности, соответствующей новому установившемус техБОЛогаческому режиму при новом межполюсном рассто нии или сопротивлении электролизера, а с другой стороны - дл ограничени управлени по меж полюсному рассто нию (сопротивление) при выводе значе1шй прогнозируемой температуры за допустимые пределы. В случае выхода значений температуры на ограничетш величину сопротивлени , вл ющуюс заданием первому контуру регулировани , устанавливают в соответствии с граничной температурой. Прогнозирование температуры позвол ет уменьшить врем поиска наилучшего значени сЬпротивлени с нескольких дес тков до 4-6 ч, что позвол ет оперативно реагировать на изменени технологического режима, например на возникновение влени замь1каний анода катодным алюминием, и таким образом увеличить производительность электролизера, улучшить качество алюмини -сырца. Введение же ограничени по температуре позвол ет сохранить высокую технико-экономическую эффективность процесса путем повышени марки алюмини -сырца, пусть даже при несколько уменьшенной производительности, и предотвратить выход режима электрюлизера из технологически нормального. Пример. Автоматическое регулирование работой электролизера с верхним токоподводом серии С-8БМ осуществл ют следующим образом. Измер ют ток серии, падение напр жени на электролизере и, задава значение потенциала разложешг Е 1,6В, по известной формуле R ВЫЧИСЛЯЮТ текующее значение сопротивлени электролизера, которое затем сравнивают с оптимальным его значение-м, полученным в результате шагового поиска ранее. Регистрируют величину отклонени сопротивлени со знаком - (+) если вычисленное сопротивление меньше (больше) оптимального значени . В случае отклонени вычисленного сопротивлени от оптимального на велишну, превыниющую 0, по абсолютному значению, включают исполнительный механизм перемещени анода контура стабилизации, который приводит измеренное сопротавление к заданному (оптимальному) значению. При зтом фиксируют (запоминают) величину изменени сопротивлени , эквивалентную перемещению анода, со знаком - (+), если анод поднимают (опускают ), которую в дальнейшем прибавл ют к текухцему значению отклонени сопротивлени электролизера от оптимального. При новом срабатьгоании контура стабилизации (при превыще1 ии отклонением абсолютной величины, равной 0,4-10 Ом) к прежнему запомненному значению изменени сопротивлени прибавл ют с учетом знака изменение сопротивлени , соответствующее новому результату работы контура стабилизации. Полученную cyMMapHjTo величину изменени сопротивлени также запоминают и к ней снова прибавл ют в дальнейшем текущее отклонение сопротивлени электролизера от оптимального. При достижешш получаемой таким образом абсолютной ве.личины изменени сопротивлени , равной или больше 0,840 Ом, измер ют производительность электролизера активным методом . Затем хромель-алюминиевой термопарой , измер ют температуру электролиза, которую . регистрируют вторичным прибором типа КСП. Таким образом, устаьив;гавают, что данным значени м температуры и сопротивлени соответствует данна производительность электролизера . Включают в работу второй контур регулировани , т.е. перемещают анод вверх, измен сопротивление на величину 0,4 10 Ом и снов измер ют производительность. По графикам зависимости температуры от целичины сопротивлени и производительности от температуры определ ют величину изменени производительност как следствие изменени температуры при пере мепдении анода. Вычисл ют значение производительности путем суммировани вновь измеренной производительности и величины ее изменени , определенной по графикам. Сравнивают вычисленную производительность с производительностью , измеренной до перемещени анода. Если вычисленна производительность сущес венно больще сравниваемой, то снова поднимаю анод на прежнюю величину, измер ют производительность , вычисл ют ее значение аналогично тому, как это было сделано при первом щаге и сравнивают вычисленное значение с вычисленной производительностью, соответствующей первому шагу поиска. Шаговый поиск прекращают, если производительность , вычисленна после очередного щага будет меньше ее величины, полученной при пре дьщущем щаге поиска. В этом слзчае устанавливают задание на сопротивление контуру стабилизации равным сопротивлению, полученному при предыдущем шаге. Если же после первого шага поиска (после подн ти анода) оптимальных значений производительности и сопротивлени производительность электролизера не увели чиваетс , а уменьшаетс , то анод опускают вни на величину, равную двум интервалам изменени сопротивлени при стабилизащ и, т.е. на величину 0, Ом, оп ть определ ют величину прираще1ш производительности и т.д., и поиск прекращают на тех же основани х. Если во врем шагового поиска температур становитс равной граничным значени м 945° С и 985° С. то первому контуру регулировани устанавливают задание в виде сопротивлени , отвечающего да1щой граничной температуре. Заданные пределы отклонени сопротивлени (0,410 Ом, при превышении которого срабатывает контур стабилизации, и 0, при превышении которого включают в работу второй контур шагового поиска, устанавливают исход из величины погрешности метода измерени критери оптимальности (в нашем случа производительности). Чем больше погрешность измерени тем на большую величину следует поднимать (опускать) анод при шаговом поитке (следовательно, тем больше.будет и изменение сопротивлени в межполюсном зазоре), чтобы почувствовать изменение величины критери оптимальности, и тем больше долхша быть величина задаваемого изменени сопротивлени . На чертеже приведена крива , характеризующа режим экстремального поиска. Предположим, что в момент поиска максимального значени производительности, соответствующей данному технологическому состо нию электролизера, измеренна производительности составл ет 34 кг/ч, а межполюсное сопротивление 15,15-10 Ом (точка Р,). Осуществл ют первый шаг поиска - например, поднимают анод, увеличива сопротивление на величину ARi 0, Ом. Допустим, сопротивление становитс 15,5610 Ом, а вновь измеренна производительность - 37 кг/ч (точка Pj). Производительность после подн ти анода увеличиваетс на APi 3 кг/ч. Снова поднимают анод и измер ют межполюсное сопротивление и производительность (точка РЗ) и т.д. Если же после очередного подн ти анода измеренна про (Р 40,5 кг/ч, ,04изводительность Р 10 Ом) становитс меньше, чем Р/7-у (Рр 16,), то поиск 41,5 кг/ч, прекращают и в качестве оптимальных (дл данного технологического состо ни электролизера) значений Р и R принимают их величины, зафиксированные во врем предыду7цего шага поиска , т.е. значени и Р, которые в дальнейшем стабилизируют. Предлагаемый способ автоматического регулировани алюминиемых электролизеров позвол ет сократить врем поиска экстремума критери оптимальности от 2-4 сут до 6-8 ч и улучшить техник о-экономические показатели процесса - увеличить выход по току не менее, чем на 1%. Форму л а изобретени Способ автоматического регулировани алюм}шиевых электролизеров путем изменени положени анода, включающий двухконтурное регулирование, поддерживающее первым контуром положе1ше анода, при котором сопротивление регулируемого участка, включа межполюсный зазор, остаетс в заданных пределах, а задашюе значение сопротивлени дл первого контура определ ют по выбранному критерию оптимизации процесса электролиза при помощи второго контура путем шагового поноса, о тличающийс тем, что, с целью поддержани максимума производительности электролизера и повышени его технико-экономических показателей, вычисл ют изменение величиныThe invention relates to non-ferrous metallurgy and can be used in the automatic regulation of aluminum electrolysis cells. A known method of automatic adjustment of aluminum cell electrolyzers by changing the position of the anode, including two loop control, supporting the first loop with the position of the anode, in which the resistance of the regulated section, including the interpolar gap, remains within the specified limits, and the specified resistance value for the first circuit according to the selected criterion of electrolysis process optimization with the help of the second contour by skew search 1 and 2 The disadvantage of the known method are relatively low ehniko-economic indicators. The purpose of the invention is to maintain the maximum performance of the electrolyzer and improve its technical and economic indicators. The goal is achieved by calculating the change in the resistance value of the electrolysis cell by summing up the increments of resistance when raising and lowering the anode during the operation of the first circuit while adding to the resulting amount the deviation of the resistance value from the resistance value corresponding to the maximum performance determined by the active method with the sign minus or plus at resistance less or more than the optimal value and when exceeded by changing the resistance value of electr Leeser value corresponding to a change in performance, equal to its uncertainty include regulirovash second circuit, wherein the resistance value is set corresponding to the cell grashchnomu temperature value is reached during the search of the maximum proizvoditelyosti. The method is carried out as follows. Regastrirun) performance degradation (current output) in the event of a current leakage associated with the closure of the anode to the cathode metal. In this case, the search control system increases the value of the optimal resistance and assigns it such that ko; Closed closures disappear, like on step-ups, the performance of the cell is increased until all current flows through the electrolyte, i.e. on the decomposition of alumina. This avoids the breakdown of the technological mode of the electrolyzer associated with short circuits and increases for a short time (from several hours to several days) the current efficiency by 10–20%, and on average by several percent. At the same time, the quality of aluminum powder is improved by reducing the effects of local overheating of the metal and the carbide formation of aluminum. The change in the speed of the deviation of the technological state of the electrolyzer from the optimum in the rate of change of the resistance of the electrolyzer is taken into account. When the resistance stabilization circuit is operating, i.e. when the anode is moved in order to bring the resistance value of the electrical to the gas; to the optimum value of the gas, the change in resistance is memorized. It is matched with the current subsequent resistance deviation. The magnitude of the total change in resistance is determined, and the earlier the magnitude of the change in resistance. in this way, it reaches a certain set value, the faster the second circuit is switched on to find (check) the optimal value of the counter. This allows, on the one hand, not to carry out searches, and on the other, to start the search earlier, when the state of the electrolyzer is abruptly disturbed. Reducing the number of searches while maintaining the extremes of the parameter and faster tracking of changes in the state of the electrolyzer by the system makes it possible to significantly increase the current output (productivity). In addition, the change in temperature of the electrolysis process, i.e. Before switching on the second control loop, measure the temperature and predict it in accordance with the movements of the anode. The predicted temperature value is used, on the one hand, to calculate the performance value corresponding to the new steady-state technical mode with a new interpolar distance or resistance of the electrolyzer, and on the other hand, to limit the pole pole control (resistance) when deriving the predicted temperature allowable limits. In the event that the temperature values reach the limited resistance value, which is the task of the first control loop, is set in accordance with the boundary temperature. Temperature prediction reduces the search time for the best value of cb resistance from several tens to 4-6 h, which allows you to quickly respond to changes in the process mode, such as the occurrence of anode anode cathode aluminum, and thus increase the performance of the electrolyzer, improve the quality of aluminum raw The introduction of temperature limitations, however, allows maintaining the high technical and economic efficiency of the process by increasing the grade of aluminum-cheese, albeit with a slightly reduced productivity, and prevent the electrolyzer mode from leaving the technologically normal mode. Example. The automatic control of the operation of the electrolyzer with the upper current supply of the S-8BM series is carried out as follows. The batch current, the voltage drop across the electrolyzer are measured, and, setting the potential value of the decomposition E 1.6 V, the current resistance value of the electrolyzer is calculated by the well-known formula R, which is then compared with its optimum value obtained as a result of the step search earlier. The value of the resistance deviation is recorded with the sign - (+) if the calculated resistance is less (greater than) the optimal value. If the calculated resistance deviates from the optimal by a magnitude greater than 0, the absolute value includes the actuator for moving the anode of the stabilization circuit, which leads the measured resistance to the specified (optimal) value. With this, the value of the resistance change equivalent to the displacement of the anode is recorded (remembered) with a sign (+), if the anode is raised (lowered), which is then added to the current value of the electrolytic resistance deviation from the optimal one. With the new stabilization loop triggering (when the absolute value exceeds 0.4-10 Ohms), the change in the resistance value corresponding to the new result of the stabilization loop operation is added to the previous value of the change in resistance. The value of the resistance change obtained by cyMMapHjTo is also memorized and the current deviation of the electrolyzer resistance from the optimal one is again added to it. When the absolute value of the thus obtained resistance change equal to or greater than 0.840 ohm is obtained, the productivity of the electrolyzer is measured by an active method. Then a chromel-aluminum thermocouple measured the electrolysis temperature, which. register secondary device type PSC. Thus, settling, they say that the given temperature and resistance values correspond to the given performance of the electrolyzer. The second control loop is activated, i.e. move the anode up, changing the resistance by the value of 0.4 10 Ohm and the performance is measured in the dream. According to the graphs of the temperature versus the target resistance and performance versus temperature, the magnitude of the change in productivity as a result of the change in temperature when the anode is measured is determined. The productivity value is calculated by summing the newly measured productivity and the magnitude of its change determined from the graphs. The calculated throughput is compared with the throughput measured before moving the anode. If the calculated performance is substantially more comparable, then again raising the anode to the previous value, measure the performance, calculate its value in the same way as was done at the first step and compare the calculated value with the calculated performance corresponding to the first search step. Step search is terminated if the performance calculated after the next step is less than its value obtained during the previous step of the search. In this case, set the task for resistance to the stabilization circuit equal to the resistance obtained in the previous step. If, after the first step of the search (after raising the anode), the optimal values of performance and resistance do not increase the performance of the electrolyzer, but the anode lowers the magnitude equal to two intervals of resistance change during stabilization and, i.e. by an amount of 0, Ω, again, a value of the performance increment, etc., is determined, and the search is stopped on the same bases. If during the step-by-step search for temperatures it becomes equal to the boundary values of 945 ° C and 985 ° C, then the first control loop is set to the target in the form of a resistance corresponding to a given boundary temperature. The specified limits of resistance deviation (0.410 ohms, above which the stabilization circuit operates, and 0, above which the second loop of the step search is included in the work), are determined based on the error value of the measurement method of the optimality criterion (in our performance case). anode should be raised (lowered) by a stepwise winding (therefore, the greater. there will be a change in resistance in the interpolar gap) in order to feel the change in the cr the optimality and the greater the value of the specified change in the resistance. The drawing shows the curve characterizing the extreme search mode. Suppose that at the time of the search for the maximum performance value corresponding to a given technological condition of the electrolyzer, the measured performance is 34 kg / h the interpolar resistance is 15.15–10 Ω (point P,). Perform the first search step — for example, raise the anode, increasing the resistance by ARi 0, Ω. Suppose the resistance becomes 15.5610 Ω, and the newly measured capacity is 37 kg / h (point Pj). The capacity after raising the anode is increased by APi 3 kg / h. Raise the anode again and measure the interpolar resistance and performance (РЗ point), etc. If, after the next raising of the anode, the measured pro (P 40.5 kg / h, 04, the productivity of P 10 Ohm) becomes less than P / 7-y (Pp 16,), then the search for 41.5 kg / h, stop and as the optimal (for a given technological state of the electrolyzer) values of P and R take their values recorded during the previous step of the search, i.e. values and P, which are further stabilized. The proposed method of automatic regulation of aluminum electrolysis cells makes it possible to reduce the search time for an extremum of the optimality criterion from 2–4 days to 6–8 hours and to improve the technician’s economic performance indicators - to increase the current output by at least 1%. Formula of the Invention A method of automatically regulating alumina cell by changing the position of the anode, including dual-circuit regulation, supporting the anode with the first loop, in which the resistance of the regulated region, including the interpolar gap, remains within the specified limits, and the resistance value for the first circuit is determined according to the chosen criterion for optimizing the process of electrolysis with the help of the second circuit by stepping diarrhea, which is characterized by the fact that, in order to maintain the maximum efficiency of the electrolyzer and increase its technical and economic indicators, calculate the change in

сопрюгивлени электролизера путем суммировани приращений сопротивлени при поднимании и опускании анода во врем работы первого контура с прибавлением к полученной сумме текущего отклонени значени сопротивлега1 от значени сопротивлени , соответствующего максимуму производительности, определ емой активным методом, со знаком плюс или минус при сопротивлени меньшем или больщем оптимального значени , и при превышении изменением величины сопротивлени электролизера значени , соответствующего изменению производительности , равной ее погреишости, включаю второй контур регулировани , причем величину сопротивлени электролизера устанавливают соответствующей граничному значению температуры , достигаемому во врем поиска максимальной производительности.of electrolyzer conjugation by summing the increments of resistance when raising and lowering the anode during the operation of the primary circuit, adding to the obtained sum the current deviation of the resistance value1 from the resistance value corresponding to the maximum performance determined by the active method with a plus or minus sign for resistance less or more than the optimum value and, if the change in the value of the resistance of the electrolyzer is exceeded, the value corresponding to the change in productivity hydrochloric pogreishosti it includes a second control circuit, the resistance value is set corresponding to the cell boundary temperature value is reached during the search maximum performance.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Авторское свидетельство СССР № 554317, кл. С 25 D 21/12, 21.12.76.1. USSR author's certificate number 554317, cl. C 25 D 21/12, 21.12.76.

2.Авторское свидетельство СССР № 173420, кл. С 22 D 3/12, 28.12.63.2. USSR author's certificate number 173420, cl. C 22 D 3/12, 12.28.63.

t t

Claims

Claim

A method for automatically controlling aluminum electrolyzers by changing the position of the anode, including two-loop regulation, supporting the position of the anode in the first circuit, in which the resistance of the regulated section, including the pole gap, remains within the specified limits, and the set resistance value for the first circuit is determined by the selected criterion for optimizing the electrolysis process at help of the second circuit by means of a step-by-step search, characterized in that, in order to maintain maximum productivity and electrolyzer and increase its technical and economic indicators, calculate the change in value

7 of the resistance of the electrolyzer by summing the increments of resistance when raising and lowering the anode during the operation of the primary circuit, adding to the resulting sum the current deviation of the resistance value from the resistance value corresponding to the maximum productivity determined by the active method, with a plus or minus sign with a resistance less than or greater than the optimum value , and when the change in the value of the resistance of the electrolyzer exceeds the value corresponding to the change in the output of 742491 8 equal to its error, include a second control circuit, and the resistance value of the cell is set corresponding to the boundary value of the temperature achieved during the search for maximum performance.