鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法
2023-08-13 03:05:21
專利名稱：鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法
技術領域：
本發明涉及鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法。
背景技術：
現代大型預焙陽極電解槽一般採用低氧化鋁濃度控制。氧化鋁在電解質中的含量是影響 電解生產的重要因素①氧化鋁濃度過高，導致電解質溶解不了，過多的氧化鋁會沉入爐底 ，造成電解槽針擺，甚至爐底結殼；②氧化鋁濃度過低，會發生陽極效應。電解質中氧化鋁 濃度含量的不穩定造成電解生產過程的不穩定，阻礙電流效率的提高，根據槽電阻對氧化鋁 濃度的敏感程度及電流效率的高低，將氧化鋁濃度特徵電阻曲線分為以下四個區域
a. 效應區氧化鋁濃度很低，很容易引發陽極效應。
b. 敏感區氧化鋁濃度低(1.5 2.5%)，電阻對氧化鋁濃度的變化敏感，電流效率高。 C.不敏感區電阻對氧化鋁濃度的變化不敏感，電流效率低。
d.高濃度區電阻對氧化鋁濃度的變化敏感，電流效率高，但易飽和造成槽況惡化。 將氧化鋁濃度控制在敏感區，不僅槽況穩定，而且電流效率高。
目前，國內鋁電解槽氧化鋁濃度的控制採用智能模糊控制技術。其方法為採用"槽控機 一上位機(工控微機)〃的兩級全分布式控制方案，並採用CAN通信協議構成網絡體系。每一臺 電解槽配備一臺槽控機作為直接控制級，它具備獨立進行槽電壓和系列電流採樣的能力，並 對鋁電解槽的物料平衡和熱平衡的快速變化過程實時地進行控制；微機站中配備以工控微機 為主體的上位機體系作為過程監控級，通過CAN總線通訊網絡與槽控機相聯，對各槽控機的 運行過程進行監視並完成生產管理功能。
智能模糊控制技術採用"四階段循環"的控制策略，將控制過程分為四個階段，簡述如
下
.過渡階段設置初始NB (正常下料間隔)或理論NB，進行觀察或調整；
.正常階段根據過渡階段調整的NB間隔，進行跟蹤；
.欠料階段放大NB間隔，對電解槽進行刺激；
.過料階段縮小NB間隔，補平欠料階段並達到平衡。
智能模糊控制技術主要是根據氧化鋁濃度變化引起的電阻變化來判斷欠量或過量，以 5%為調整幅度，如95。/。N、 80%N、 115。/。N等，但是N計算機不能智能控制，N為下料間隔，造成差，氧化鋁濃度偏高， 一般在2. 5 4. 5%之間，而電解 槽理想的氧化鋁濃度控制範圍在l. 5 3. 5%之間。
發明內容
本發明提供了一種鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法，目的之一是針對運轉的採用智能模 糊控制技術的鋁電解槽，控制其氧化鋁濃度在低窄範圍內。
本發明所提供的針對運轉的採用智能模糊控制技術的鋁電解槽，氧化鋁濃度的控制方法 ，包括如下步驟
停止向所述鋁電解槽中下料，調整下料間隔
當所述鋁電解槽單位時間內過量次數與欠量次數的比值大於l. 5且小於2. 5，下料間隔為 正常氧化鋁下料間隔；
當所述鋁電解槽單位時間內過量次數與欠量次數的比值大於等於O. 5且小於等於1. 5，下 料間隔為在正常氧化鋁下料間隔基礎上增加l 5秒；
當所述鋁電解槽單位時間內過量次數與欠量次數的比值大於等於2. 5且小於等於3. 0，下 料間隔為在正常氧化鋁下料間隔基礎上減少l 5秒；
然後，連續進行所述鋁電解槽槽電壓採樣，當所述鋁電解槽槽電壓的值減去設定電壓的 值大於等於30毫伏時，開始下料。
其中，所述單位時間為至少12小時。
所述下料量可為l. 0 3. 0L。
本發明的另一個目的是針對更換陽極的採用智能模糊控制技術的鋁電解槽，控制其氧化 鋁濃度在低窄範圍內。
本發明所提供的針對更換陽極的採用智能模糊控制技術的鋁電解槽，氧化鋁濃度的控制
方法，包括如下步驟
所述鋁電解槽首先開始電壓補償並且同時停止下料，停止下料持續20 25分鐘；
然後恢復向所述鋁電解槽中下料，下料間隔為正常氧化鋁下料間隔；
電壓補償結束時，按照上述針對運轉的採用智能模糊控制技術的鋁電解槽，氧化鋁濃度
的控制方法進行。
其中，所述電壓補償時間為40 — 45分鐘。 所述電壓補償為電壓升高120mV。
本發明的鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法，使鋁電解槽氧化鋁質量百分比濃度控制範圍 在l. 5-2. 5%。
具體實施例方式
實施例l、鋁電解槽氧化鋁濃度的控制
整個系列102臺200kA鋁電解槽，裝配四點下料器，下料量為1.0-3.0L，採用智能模糊控 制技術控制鋁電解槽氧化鋁濃度，槽控機上設定的氧化鋁下料間隔為120秒，將此階段槽控 機上設定的氧化鋁下料間隔定義為正常氧化鋁下料間隔，整個系列102臺200kA鋁電解槽正常 運行30天，氧化鋁濃度偏高，質量百分比濃度為2. 5 3. 5%。
為了控制氧化鋁濃度在低窄範圍內，對槽控機上設定的氧化鋁下料間隔進行調整，方法 如下
以一臺鋁電解槽為例，統計該鋁電解槽正常運轉12小時，槽控機控制的下料次數、欠量 次數和過量次數；計算過量次數與欠量次數的比值。確定過量次數與欠量次數的比值在下列 那個範圍內
1) 大於1.5且小於2. 5;
2) 大於等於0.5且小於等於1.5;
3) 大於等於2.5且小於等於3.0。
然後停止向該鋁電解槽中下料，調整槽控機上設定的氧化鋁下料間隔。如果過量次數與 欠量次數的比值大於1.5且小於2.5，保持槽控機上設定的氧化鋁下料間隔不變；如果過量次 數與欠量次數的比值大於等於0.5且小於等於1.5，調整槽控機上設定的氧化鋁下料間隔，新 的下料間隔為在正常氧化鋁下料間隔基礎上增加1 5秒；如果過量次數與欠量次數的比值大 於等於2.5且小於等於3.0，調整槽控機上設定的氧化鋁下料間隔，新的下料間隔為在正常氧 化鋁下料間隔基礎上減少1 5秒。調整槽控機上設定的氧化鋁下料間隔結束，連續進行槽電 壓採樣，比較電解槽槽電壓與設定電壓的大小，設定電壓即是微機控制的電壓基準。當鋁電 解槽槽電壓的值減去設定電壓的值大於等於30毫伏時，開始恢復下料。
整個系列102臺200kA鋁電解槽均按照上述方法控制鋁電解槽氧化鋁濃度 過量次數與欠量次數的比值大於l. 5且小於2. 5的電解槽，槽控機上設定的氧化鋁下料間 隔為120秒。
過量次數與欠量次數的比值大於等於O. 5且小於等於1. 5的鋁電解槽，槽控機上設定的氧 化鋁下料間隔為121秒。
過量次數與欠量次數的比值大於等於2. 5且小於等於3. O的鋁電解槽，槽控機上設定的氧 化鋁下料間隔為199秒。
經過上述調整，氧化鋁質量百分比濃度平均在1.9-2. 1%之間，氧化鋁質量百分比濃度在1. 5-2. 5%達到98%，保證氧化鋁濃度在低窄範圍內。 實施例2、鋁電解槽氧化鋁濃度的控制
200kA鋁電解槽，裝配四點1.8L下料器，下料量為1.0L，採用智能模糊控制技術控制鋁電 解槽氧化鋁濃度，槽控機上設定的氧化鋁下料間隔為120秒，將此階段槽控機上設定的氧化 鋁下料間隔定義為正常氧化鋁下料間隔，電解槽正常運行30天，氧化鋁濃度偏高，質量百分 比濃度為2. 5 3. 5%。
當鋁電解槽更換陽極後，為了控制氧化鋁濃度在低窄範圍內，對槽控機上設定的氧化鋁 下料間隔進行調整，方法如下
統計該鋁電解槽更換陽極前正常運轉12小時槽控機控制的下料次數、欠量次數和過量次 數；計算過量次數與欠量次數的比值。確定過量次數與欠量次數的比值在下列那個範圍內
1) 大於1.5且小於2. 5;
2) 大於等於0.5且小於等於1.5;
3) 大於等於2.5且小於等於3.0。
然後該鋁電解槽開始電壓補償，電壓升高值為120mV，電壓補償開始的同時第一次停止 下料，停止下料持續20 25分鐘，開始下料，此時槽控機上設定的氧化鋁下料間隔仍為正常 氧化鋁下料間隔。電壓補償40 45分鐘時，停止電壓補償，鋁電解槽槽電壓恢復到原來的設 定電壓，停止電壓補償的同時第二次停止下料。調整槽控機上設定的氧化鋁下料間隔。如果 過量次數與欠量次數的比值大於l. 5且小於2. 5，保持槽控機上設定的氧化鋁下料間隔不變； 如果過量次數與欠量次數的比值大於等於O. 5且小於等於1. 5，調整槽控機上設定的氧化鋁下 料間隔，新的下料間隔為在正常氧化鋁下料間隔基礎上增加l 5秒；如果過量次數與欠量次 數的比值大於等於2.5且小於等於3.0，調整槽控機上設定的氧化鋁下料間隔，新的下料間隔 為在正常氧化鋁下料間隔基礎上減少1 5秒。調整槽控機上設定的氧化鋁下料間隔結束，連 續進行鋁電解槽槽電壓採樣，比較鋁電解槽槽電壓與設定電壓的大小，設定電壓即是微機控 制的電壓基準。當鋁電解槽的槽電壓的值減去設定電壓的值大於等於30毫伏時，開始恢復下 料。
該鋁電解槽按照上述方法控制鋁電解槽氧化鋁濃度
過量次數與欠量次數的比值大於l. 5且小於2. 5的鋁電解槽，槽控機上設定的氧化鋁下料 間隔為120秒。
過量次數與欠量次數的比值大於等於O. 5且小於等於 . 5的鋁電解槽，槽控機上設定的氧化鋁下料間隔為125秒。
過量次數與欠量次數的比值大於等於2. 5且小於等於3. 0的電鋁電解槽，槽控機上設定的 氧化鋁下料間隔為195秒。
經過上述調整，氧化鋁質量百分比濃度在l. 5-2. 5%。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本 發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在 不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變 化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施 例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法，是針對運轉的採用智能模糊控制技術的鋁電解槽，包括如下步驟停止向所述鋁電解槽中下料，調整下料間隔當所述鋁電解槽單位時間內過量次數與欠量次數的比值大於1.5且小於2.5，下料間隔為正常氧化鋁下料間隔；當所述鋁電解槽單位時間內過量次數與欠量次數的比值大於等於0.5且小於等於1.5，下料間隔為在正常氧化鋁下料間隔基礎上增加1～5秒；當所述鋁電解槽單位時間內過量次數與欠量次數的比值大於等於2.5且小於等於3.0，下料間隔為在正常氧化鋁下料間隔基礎上減少1～5秒；然後，連續進行所述鋁電解槽槽電壓採樣，當所述鋁電解槽槽電壓的值減去設定電壓的值大於等於30毫伏時，開始下料。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於所述單位時間為至少12小時。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述下料量為1.0 3.0L。
4. 鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法，是針對更換陽極的採用智能模糊控制技術的鋁電解槽，包括如下步驟所述鋁電解槽首先開始電壓補償並且同時停止下料，停止下料持續20 25分鐘；然後恢復向所述鋁電解槽中下料，下料間隔為正常氧化鋁下料間隔；電壓補償結束時，按照權利要求1至3中任一所述的鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法進行。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於所述電壓補償時間為40 — 45分鐘。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特徵在於所述電壓補償為電壓升高120mV。
全文摘要
本發明公開了一種鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法，包括如下步驟，停止向所述鋁電解槽中下料，調整下料間隔當單位時間內過量次數與欠量次數的比值大於1.5且小於2.5，下料間隔為正常氧化鋁下料間隔；當單位時間內過量次數與欠量次數的比值大於等於0.5且小於等於1.5，下料間隔為在正常氧化鋁下料間隔基礎上增加1～5秒；當單位時間內過量次數與欠量次數的比值大於等於2.5且小於等於3.0，下料間隔為在正常氧化鋁下料間隔基礎上減少1～5秒；然後，連續進行槽電壓採樣，當槽電壓的值減去設定電壓的值大於等於30毫伏時，開始下料。本發明的鋁電解槽氧化鋁濃度的控制方法，氧化鋁的濃度平均在1.5-2.5％。
文檔編號C25C3/30GK101643920SQ20091030684
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月10日 優先權日2009年9月10日
發明者進 徐, 曹新樂, 林玉勝, 馬紹良, 強 魏 申請人:中國鋁業股份有限公司