一種基於惰性電極的鋁電解生產控制方法
2023-05-24 09:14:46 1
專利名稱：一種基於惰性電極的鋁電解生產控制方法
技術領域：
本發明涉及屬於鋁電解技術領域，尤其涉及一種基於惰性電極的鋁電解槽的生 產控制方法。
背景技術：
在鋁電解生產過程中，每生產一噸鋁要排放約1.6噸的CO2,由溫室氣體過度排 放導致的全球氣候的變化已經引起世界各國的高度重視，我國政府提出的「低炭經濟」 使冶金行業的發展面臨著巨大的壓力和困難。尤其高耗能、高排放的電解鋁行業必須要 進行低炭消耗的新技術的研究，所以鋁冶煉行業對基於惰性電極的鋁電解生產技術有著 迫切的需求。基於惰性電極的電解槽由於其電極的改變、槽結構的變化、電解質體系的 變化、致使其生產運行特性與常規鋁電解槽大不相同，不再需要常規的換極、不會再有 陽極效應，排放氣體由O2完全取代原來的CO2等等變化，所以基於惰性電極的電解槽需 要全新的控制方法來滿足高效低耗穩定生產運行的需要。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供一種基於惰性電極的鋁電解槽的生產控制方 法。上述目的是通過下述方案實現的
1、一種基於惰性電極的鋁電解槽的生產控制方法，其特徵在於，所述方法包括以下 步驟
1)信息採集系統實時採集所述鋁電解槽的狀態信息，將其發送給控制器；
2)所述控制器處理所述狀態信息，並根據所述狀態信息通過執行機構對所述鋁電解 槽進行參數控制；同時，所述控制器將所述狀態信息發送給監控機；
3)所述監控機監控所述控制器，並分析所述狀態信息，根據分析結果對所述鋁電解 槽的運行參數進行優化，並將優化參數發送給所述控制器，所述控制器通過所述執行機 構對所述鋁電解槽的運行參數進行調整；
4)所述監控機將所述狀態信息、所述監控機發出的命令存儲至伺服器上。根據上述方法，其特徵在於，所述伺服器上連接有多臺客戶端，其可以通過B/ S或C/S的方式瀏覽存儲在所述伺服器上的數據。根據上述方法，其特徵在於，所述監控機和控制器之間通過乙太網、Can總線網 絡或RS485網絡通信。根據上述方法，其特徵在於，所述控制器為PLC控制器或單片機。根據上述方法，其特徵在於，所述監控機還能夠所述監控機的請求對參數進行 優化，並將優化結果發送給所述監控機。根據上述方法，其特徵在於，所述信息採集系統採集的狀態信息包括槽電 壓、槽電流以及各個電極的分電流、以及電解溫度。
根據上述方法，其特徵在於，所述監控機還能夠所述狀態信息對所述鋁電解槽 的槽電壓、溫度、濃度、分子比、電解質成分、電解質水平、鋁水平、能量平衡狀態、 物料平衡狀態進行不同時間周期分析和預測，並對所述鋁電解槽的健康狀況進行評判和 發展預測。根據上述方法，其特徵在於，所述控制器能夠對所述鋁電解槽進行穩定性控 制，該穩定性控制包括溫度穩定控制、電壓穩定控制、濃度穩定控制、電解質成分穩 定控制，將上述溫度、電壓、濃度、電解質成分穩定於目標值附近或設定的範圍內。根據上述方法，其特徵在於，所述控制器通過對所述狀態信息的分析，通過所 述執行機構對所述鋁電解槽的氧化鋁和氟鹽下料參數進行調整。根據上述方法，其特徵在於，所述控制器通過所述執行機構定期對所述鋁電解 槽中的電極間的極距進行壓縮。根據上述方法，其特徵在於，當所述鋁電解槽溫度、電壓、濃度、電極發生異 常時，所述監控機發出警報。根據上述方法，其特徵在於，當電解槽運行幾個周期後，惰性電解槽會經歷幾 個不同的電解槽狀態，所述監控機通過對多個周期的槽狀態、採集的生產控制與工藝參 數，進行數據挖掘分析，尋出相對較優的槽狀態和工藝參數，並自動分步調整控制參 數，使槽狀態逐步逼近最優狀態。本發明的有益效果本發明的方法能夠自動控制基於惰性電極的鋁電解槽的生 產過程，並對其進行優化，因而能極大地提高產量、降低成本。
圖1是本發明的控制方法原理圖。
具體實施例方式參照圖1對本發明進行詳細說明。信息採集系統1實時採集鋁電解槽2的狀態信息，將其發送給控制器3，控制器 3處理採集的狀態信息，並根據狀態信息通過執行機構4對鋁電解槽2進行參數控制；同 時，控制器3將狀態信息發送給監控機5 ；監控機5監控控制器3，並分析收到的狀態信 息，根據分析結果對鋁電解槽的運行參數進行優化，並將優化參數發送給控制器3，控制 器3通過執行機構4對鋁電解槽2的運行參數進行調整；對於較複雜的優化，監控機5還 可以請求伺服器6進行優化操作，伺服器6根據監控機5的請求對參數進行優化，並將優 化結果發送給所述監控機。監控機5將狀態信息、監控機5發出的命令存儲至伺服器6 上。伺服器6上連接有多臺客戶端7，其可以通過B/S或C/S的方式瀏覽存儲在服務 器6上的數據。監控機5和控制器3之間通過乙太網、Can總線網絡或RS485網絡8通信。控 制器3為PLC控制器或單片機。信息採集系統1採集的狀態信息包括槽電壓、槽電流以及各個電極的分電 流、以及電解溫度。監控機5根據這些狀態信息對鋁電解槽2的槽電壓、溫度、濃度、分子比、電解質成分、電解質水平、鋁水平、能量平衡狀態、物料平衡狀態進行不同時 間周期分析和預測，並對鋁電解槽2的健康狀況進行評判和發展預測。控制器3能夠對鋁電解槽2進行穩定性控制，該穩定性控制包括溫度穩定控 制、電壓穩定控制、濃度穩定控制、電解質成分穩定控制，將上述溫度、電壓、濃度、 電解質成分穩定於目標值附近或設定的範圍內。控制器3通過對狀態信息的分析，通過執行機構4對鋁電解槽2的氧化鋁和氟鹽 下料參數進行調整。當電解槽運行幾個周期後，惰性電解槽會經歷幾個不同的電解槽狀 態，所述監控機通過對多個周期的槽狀態、採集的生產控制與工藝參數，進行數據挖掘 分析，尋出相對較優的槽狀態和工藝參數，並自動分步調整控制參數，使槽狀態逐步逼 近最優狀態。當鋁電解槽2溫度、電壓、濃度、電極發生異常時，監控機5能夠發出警報。此外，惰性電極消耗雖然速度極慢，在運行相當一段時間後，也會有少量的損 耗，控制器3通過執行機構4定期對每對電極間的極距進行壓縮控制以確保槽電壓不隨陽 極使用時間逐漸增加而增加額外電耗。
權利要求
1.一種基於惰性電極的鋁電解槽的生產控制方法，其特徵在於，所述方法包括以下 步驟1)信息採集系統實時採集所述鋁電解槽的狀態信息，將其發送給控制器；2)所述控制器處理所述狀態信息，並根據所述狀態信息通過執行機構對所述鋁電解 槽進行參數控制；同時，所述控制器將所述狀態信息發送給監控機；3)所述監控機監控所述控制器，並分析所述狀態信息，根據分析結果對所述鋁電解 槽的運行參數進行優化，並將優化參數發送給所述控制器，所述控制器通過所述執行機 構對所述鋁電解槽的運行參數進行調整；4)所述監控機將所述狀態信息、所述監控機發出的命令存儲至伺服器上。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述伺服器上連接有多臺客戶端，其可 以通過B/S或C/S的方式瀏覽存儲在所述伺服器上的數據。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述監控機和控制器之間通過乙太網、 Can總線網絡或RS485網絡通信。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述控制器為PLC控制器或單片機。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述監控機還能夠所述監控機的請求對 參數進行優化，並將優化結果發送給所述監控機。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述信息採集系統採集的狀態信息包 括槽電壓、槽電流以及各個電極的分電流、以及電解溫度。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述監控機還能夠根據所述狀態信息對 所述鋁電解槽的槽電壓、溫度、濃度、分子比、電解質成分、電解質水平、鋁水平、能 量平衡狀態、物料平衡狀態進行不同時間周期分析和預測，並對所述鋁電解槽的健康狀 況進行評判和發展預測。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述控制器能夠對所述鋁電解槽進行穩 定性控制，該穩定性控制包括溫度穩定控制、電壓穩定控制、濃度穩定控制、電解質 成分穩定控制，將上述溫度、電壓、濃度、電解質成分穩定於目標值附近或設定的範圍 內。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述控制器通過對所述狀態信息的分 析，通過所述執行機構對所述鋁電解槽的氧化鋁和氟鹽下料參數進行調整。
10.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述控制器通過所述執行機構定期對 所述鋁電解槽中的電極間的極距進行壓縮。
11.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，當所述鋁電解槽溫度、電壓、濃度、 電極發生異常時，所述監控機發出警報。
12.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，當電解槽運行幾個周期後，惰性電解 槽會經歷幾個不同的電解槽狀態，所述監控機通過對多個周期的槽狀態、採集的生產控 制與工藝參數，進行數據挖掘分析，尋出相對較優的槽狀態和工藝參數，並自動分步調 整控制參數，使槽狀態逐步逼近最優狀態。
全文摘要
本發明公開了一種基於惰性電極的鋁電解槽的生產控制方法，其包括以下步驟1)信息採集系統實時採集鋁電解槽的狀態信息，將其發送給控制器；2)控制器處理狀態信息，並根據所述狀態信息通過執行機構對鋁電解槽進行參數控制；同時，控制器將狀態信息發送給監控機；3)監控機監控所述控制器，並分析所述狀態信息，根據分析結果對鋁電解槽的運行參數進行優化，並將優化參數發送給控制器，控制器通過執行機構對鋁電解槽的運行參數進行調整；4)監控機將狀態信息、監控機發出的命令存儲至伺服器上。本發明的方法能夠自動控制基於惰性電極的鋁電解槽的生產過程，並對其進行優化，因而能極大地提高產量、降低成本。
文檔編號C25C3/20GK102011151SQ201010587619
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月15日 優先權日2010年12月15日
發明者劉巧雲, 唐新平, 張豔芳, 李旺興, 楊建紅, 王躍勇 申請人:中國鋁業股份有限公司