CN101275247A - 一种铝电解槽能量平衡的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种铝电解槽能量平衡的控制方法，涉及一种中间点式下料预焙铝电解槽热平衡的控制方法。其特征在于利用每天测量的电解槽温度，输入计算机，得到其5日/10日平均值，用此值作为电解槽能量平衡控制的目标值，并通过电解槽氧化铝浓度来修正。槽控机根据温度目标值来调节氧化铝和氟化盐的下料量，改变了过去利用槽电压作为电解槽热平衡控制的目标值时，与电解槽热平衡状态不能直接挂钩的不足。使用该方法对控制电解槽的极距和氧化铝浓度在较窄的范围内，同时也控制氟化盐在较稳定状态，有利于稳定电解槽运行，有利于电解铝生产的节能降耗。

Description

一种铝电解槽能量平衡的控制方法

技术领域

一种铝电解槽能量平衡的控制方法，涉及一种中间点式下料预焙铝电解槽热平衡的控制方法。

背景技术

铝电解槽控制的终极目标是使电解槽达到较好的物料平衡和热量平衡，取得较好的技术经济指标。传统控制方法是以电解槽的槽电压作为电解槽能量平衡的控制目标，通过调整阳极和加上辅助的过量、欠量、正常下料的控制策略来实现。这种策略对提高铝电解技术经济指标起到了巨大的推动作用，电流效率从89％左右，提高到94％左右。但是，这种控制策略调整槽电压值，与电解槽中实际热平衡状态之间还有相当的距离。对于具体电解铝过程，保证原料的相对稳定，电解槽其它操作条件稳定下，电解槽的过热度相对稳定；因此，可以直接将电解温度作为控制目标，能直接将电解槽的热平衡状态表征出来，控制策略调整目标的本身就是热平衡控制目标，无疑对铝电解控制策略的有效性，操作人员对电解槽运行状况的理解等方面起到积极的作用，对提高铝电解技术经济指标起到更大的推动作用。为了适应电解铝生产降低能源消耗，减少PFCs等有害气体的排放量，保证电解生产的平稳高效运行，提高了流效率，提高槽寿命，有效提高铝电解槽内氧化铝浓度的控制精度，达到较好的技术经济指标目的；需要寻一种有效的基于温度目标的铝电解槽热平衡控制方法。铝电解槽控制的终极目标是使电解槽达到较好的物料平衡和热量平衡，取得较好的技术经济指标；热量平衡是铝电解槽取得较好的技术经济的关键。

发明内容

本发明的目的就是为了满足降低能源消耗、减少PFCs等有害气体的排放量、保证电解生产的平稳高效运行、提高电流效率、槽寿命和铝电解槽内氧化铝浓要求，提供一种铝电解槽能量平衡的控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种铝电解槽能量平衡的控制方法，其特征在于控制过程包括：

(1)记录每天人工测量测得的电解质中温度，将其输入计算机，得到其5日/10日平均值，作为槽控系统能量平衡控制的反馈值；

(2)采用温度作为电解槽控制的目标值，以温度作为铝电解槽热平衡状态的表征；

(3)将温度目标设定值作为氧化铝下料量和氟化盐的下料量控制条件，通过槽控系统控制氧化铝和氟化盐下料量，达到电解槽运行在较好的能量平衡状态的目的；

(4)采用温度作为电解槽控制的目标值，在监控主机上设定，并通过网络下传到槽控机系统，实现电解槽热平衡系统的精确控制。

本发明的一种铝电解槽能量平衡的控制方法，其特征在于所述的铝电解槽控制系统由监控工作站、槽控机、打壳下料系统、提升部分组成。

本发明的一种铝电解槽能量平衡的控制方法，其特征在于所述的槽控机包括：

(1)电压电流检测部分：检测电解槽的电压及系列电流变化值；

(2)通讯接口部分：接受上位机设定参数和上传运行参数；

(3)控制驱动部分：对打壳下料系统及提升部分的控制驱动；

(4)CPU微处理器与存储器部分：对检测信号解析与计算以及数据存储并根据控制策略发出控制指令控制打壳下料系统及提升部分的动作；

(5)显示与按键操作部分：操控机的人机接口部分。

(6)监控主机部分：设定槽控机运行控制参数，并通过现场控制总线对电解槽的工艺操作和物料配给进行集中控制，同时进行数据图表生成、存储、打印输出，一台监控主机监控多台槽控机；

(7)系统软件分：槽控机程序和上位监控机程序组成，槽控机程序是固化在槽控机的存储器中，上位监控机程序是存放在上位监控机内，通过编程将其以软件功能模块的方式存储在槽控机和监控主机中，由控制系统来实现。

本发明的方法，利用每天人工测量测得的电解质中温度，将其输入计算机，作为槽控系统能量平衡控制的反馈值；采用温度作为电解槽控制的目标值，以温度作为电解槽能量状态的表征，过去利用槽电压作为电解槽能量平衡控制的目标值时，与电解槽能量状态不能直接挂钩的不足；将温度目标设定值作为氧化铝下料量和氟化盐的下料量控制条件，通过槽控系统控制氧化铝和氟化盐下料量，达到电解槽运行在较好的能量平衡状态的目的。使用该方法对控制电解槽的极距和氧化铝浓度在较窄的范围内，同时也控制氟化盐在较稳定状态，有利于稳定电解槽运行，有利于电解铝生产的节能降耗。

具体实施方式

一种铝电解槽能量平衡的控制方法，其控制过程包括：

(1)将每天人工测量测得的电解质中温度，输入上位监控计算机，得到其5日/10日平均值，这一部分功能以程序模块存储在监控主机程序部分，通过现场控制网络下传到槽控机系统，作为槽控系统能量平衡控制的反馈值；

(2)通过在监控主机上设定温度控制目标值(920℃~950℃)，并通过现场总线网络下传到槽控机系统，槽控系统将电解槽温度测量值与目标值比较，得出电解槽阳极调整的周期和调整量；这一部分功能以程序模块存储在槽控机存储器内。

(3)同时在槽控系统中通过建立实际电解温度变化与氧化铝浓度以及氟化盐变化的关系，通过控制电解槽上的打壳、下料气缸动作周期和间隔来实现对电解槽的氧化铝下料量、氟化盐料量的控制，达到辅助控制电解槽热平衡。

(4)通过对阳极电解槽极距调整和氧化铝下料量、氟化盐料量的协调控制，实现电解槽热平衡系统的精确控制，取得了较好的技术经济指标。

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

控制电解槽条件：26台铝电解槽，其系列电流150kA，经测算每台电解槽内电解质量为4吨，多次标定下料器下料量为1.67kg～1.80kg，每台电解槽有4个下料器，一周内每天的下料次数为290次，欠量周期内时间间隔为500s，过量周期内下料间隔为180s。分子比2.40～2.45，槽电压控制4.08V。

我们在电解槽计算机控制系统中，将温度控制的目标值设定为938℃，每天人工对电解槽进行一次温度测量，控系统通过将温度测量值与目标值比较，得出阳极调整的幅度和周期以及电解槽氧化铝、氟化盐下料周期和下料间隔，通过控制提升机控制电解槽的极距以及控制电解槽上的打壳、下料气缸动作周期和间隔来添加氧化铝和氟化盐量，通过上述槽控系统的协调控制。达到了以下控制效果，进行人工温度测量结果如下：

温度范围	936℃	937℃	938℃	939℃
					电解槽台数	1	7	15	3

其温度控制在(938±2℃)范围的百分比为100％。同时槽电压控制在4.08V，效应系数0.05次/槽日，取得了较好的控制效果；完全能满足铝电解生产控制的需要。

使用该方法对控制电解槽的极距和氧化铝浓度在较窄的范围内，同时也控制氟化盐在较稳定状态，有利于稳定电解槽运行，有利于电解铝生产的节能降耗。

Claims (3)

1.一种铝电解槽能量平衡的控制方法，其特征在于控制过程包括：

(1)记录每天人工测量测得的电解质中温度，将其输入计算机，得到其5日/10日平均值，作为槽控系统能量平衡控制的反馈值；

(2)采用温度作为电解槽控制的目标值，以温度作为铝电解槽热平衡状态的表征；

(3)将温度目标设定值作为氧化铝下料量和氟化盐的下料量控制条件，通过槽控系统控制氧化铝和氟化盐下料量，达到电解槽运行在较好的能量平衡状态的目的；

(4)采用温度作为电解槽控制的目标值，在监控主机上设定，并通过网络下传到槽控机系统，实现电解槽热平衡系统的精确控制。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽能量平衡的控制方法，其特征在于所述的铝电解槽控制系统由监控工作站、槽控机、打壳下料系统、提升部分组成。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽能量平衡的控制方法，其特征在于所述的槽控机包括：

(1)电压电流检测部分：检测电解槽的电压及系列电流变化值；

(2)通讯接口部分：接受上位机设定参数和上传运行参数；

(3)控制驱动部分：对打壳下料系统及提升部分的控制驱动；

(4)CPU微处理器与存储器部分：对检测信号解析与计算以及数据存储并根据控制策略发出控制指令控制打壳下料系统及提升部分的动作；

(5)显示与按键操作部分：操控机的人机接口部分。

(6)监控主机部分：设定槽控机运行控制参数，并通过现场控制总线对电解槽的工艺操作和物料配给进行集中控制，同时进行数据图表生成、存储、打印输出，一台监控主机监控多台槽控机；

(7)系统软件分：槽控机程序和上位监控机程序组成，槽控机程序是固化在槽控机的存储器中，上位监控机程序是存放在上位监控机内，通过编程将其以软件功能模块的方式存储在槽控机和监控主机中，由控制系统来实现。