专利名称：基于节能的铝电解槽单阳极极距调整方法
技术领域：
本发明涉及一种基于节能的铝电解槽单阳极极距调整方法。
背景技术：
国内外目前采用的铝电解槽节能技术大致可分为三类减少导电部件电阻和接触电阻、改善工艺条件提高电流效率、降低效率系数和效应持续时间。这些节能措施都是基于传统的操控模式而制订的，仅利用了在线获得的槽电压、系列电流和离线获得的部分热场参数等有限的信息，而没有对铝电解槽的非均一参数(极距和阳极电流)的分布特性、非稳态参数(铝液波动和阳极电流波动)的动态特性进行在线监测和分析。
目前国内极距基本上都保持在4.5-5.5Cm左右，在极距不低于3.5Cm时电流效率不会有大的损失，适当降低极距可提高系统节能效率。由于铝电解槽的极距层由熔融电解质组成，具有高温和强腐蚀的特性，插入其中的探头维持不久就会被腐蚀，直接测量极距的难度很大，因此无法调整极距实现节能的目的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于节能的铝电解槽单阳极极距调整方法，采用本发明方法可软测量铝电解槽实时极距，调节电解槽阳极极距，实现系统节能的目的。
本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤1)、整体降低阳极横梁母线，直到槽电压波动不小于80mV为止；2)、测量各阳极电流；3)、测量各电极极距；4)、选择电流波动超过6000安培、极距小于4cm的电极进行调高调整，一次调整幅度为0.5cm，直到此极的电流波动在3000-4000安培内为止；5)、选择电流波动小于6000安培、垂直磁场小于25高斯、极距大于5cm的电极进行调低调整，一次调整幅度为0.5cm，直到此极的阳极电流波动在4000-5000安培内为止。
上述的一种基于节能的铝电解槽单阳极极距调整方法中，所述步骤3)包括以下步骤测量前一时刻的极距(xi1)、前一时刻的阳极电流(xi2)、前一时刻的槽电压(xi3)、槽电压(xi4)、阳极导杆等距压降(xi5)、阳极导杆温度(xi6)、阳极电阻(xi7)、阳极底掌下垂直电流与阳极导杆电流之比(xi8)，建立试验样本[xi1，xi2，xi3，xi4，xi5，xi6，xi7，xi8，Yi]，Yi为i时刻的极距，利用模糊C均值聚类法(FCM)将试验样本分成不同聚类中心的C个子集，得到C个优化样本，再用多个神经网络对每个子集建立子模型，最后用模糊聚类后产生的隶属度加权求和得到最终输出结果，铝电解槽极距软测量模型如下Y＝Sim(net，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8)上式中Y为极距，net为训练的多神经网络，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8为网络的输入，依次表示为前一时刻的极距、前一时刻的阳极电流、前一时刻的槽电压、槽电压、阳极导杆等距压降、阳极导杆温度、阳极电阻、阳极底掌下垂直电流与阳极导杆电流之比。
本发明的技术效果在于1)本发明采用了软测量技术测量阳极的实时极距，克服了现有铝电解槽内熔融电解质具有高温和强腐蚀的特性，导致插入其中的探头不久就会被腐蚀，直接测量极距成本高、难度大的问题。2)本发明中只需在现场安装探头获得阳极导杆等距压降，使用普通的探头即可，探头放在环境相对较好的地方，延长了探头的使用寿命。3)本发明根据实时测量的极距和阳极电流对单阳极极距进行调整，可减少区域性和局部水平电流、降低平均极距、减少铝液波动，最后在槽况整体优化的基础上实现提高电流效率、降低能耗、同时提高槽寿命的目的。
图1为基于模糊C聚类的铝电解槽多神经网络极距模型结构。
具体实施例方式
本发明的具体实施步骤如下1)、整体降低阳极横梁母线，直到槽电压波动超过80mV为止，确定槽子在良好的状态下运行，如达不到要求，则继续用整体降低阳极母线的方法进行优化处理。
2)、测量阳极电流。
3)、测量电极极距。极距的软测量过程是(1)建立试验样本，找出影响极距大小的变量。
影响极距大小的变量有8个，分别是测量前一时刻的极距xi1、前一时刻的阳极电流xi2、前一时刻的槽电压xi3、槽电压xi4、阳极导杆等距压降xi5、阳极导杆温度xi6、阳极电阻xi7、阳极底掌下垂直电流与阳极导杆电流之比xi8。上述变量中，槽电压可通过槽控箱获得，阳极导杆等距压降可通过安装探头获得，阳极导杆温度、阳极电阻、阳极底掌下垂直电流与阳极导杆电流之比可利用它们与阳极工作天数之间的关系确定。
建立试验样本，试验样本的格式如下[xi1，xi2，xi3，xi4，xi5，xi6，xi7，xi8，Yi]，Yi为i时刻的极距。
(2)建立非均一极距软测量模型。
附图1为基于模糊C聚类的铝电解槽多神经网络极距模型结构，建立非均一极距软测量模型的步骤如下a、首先针对试验中冗余的样本，利用模糊C均值聚类法(FCM)将试验样本分成不同聚类中心的C个子集，得到C个优化样本，去掉冗余的样本，提高系统的计算速度；b、再用多个神经网络对C个优化样本建立子模型，对C个子模型进行模糊聚类得到各自的隶属度；c、最后用模糊聚类后产生的隶属度加权求和得到最终输出结果，可得到铝电解槽极距软测量模型如下Y＝Sim(net，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8)
上式中Y为极距，net为训练的多神经网络，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8为网络的输入，依次表示为前一时刻的极距、前一时刻的阳极电流、前一时刻的槽电压、槽电压、阳极导杆等距压降、阳极导杆温度和阳极电阻和阳极底掌下垂直电流与阳极导杆电流之比。
4)、根据步骤2)和3)中测量的阳极电流和极距，找出关键极进行调整，选择可调低关键极的条件如下a)此极的电流波动不能超过6000安培。
b)此处的垂直磁场不能超过25高斯。
c)此极的极距大于5cm。
选择可调高关键极的条件如下a)此极的电流波动超过6000安培。
b)此极的极距小于4cm。
对需要调低的关键极，一次调整幅度为0.5cm，如果不能解决问题，需要继续以0.5cm为幅度来调整，直到此极的阳极电流为4000-5000安培之间。对需要调高的关键极，一次调整幅度也为0.5cm，调整后如果此关键极的阳极电流仍有大的波动，则需要进行下一次的调整，直到阳极电流为3000-4000安培为止。同时也确定了槽子在一定条件下的最佳极距。
本发明的极距调节方法能最大限度地挖掘出槽子的节能潜力，符合当前我国铝电解槽节能降耗的指导方针。
权利要求
1.一种基于节能的铝电解槽单阳极极距调整方法，包括以下步骤1)、整体降低阳极横梁母线，直到槽电压波动不小于80mV为止；2)、测量各阳极电流；3)、测量各电极极距；4)、选择阳极电流波动超过6000安培、极距小于4cm的电极进行调高调整，一次调整幅度为0.5cm，直到此极的电流波动在3000-4000安培内为止；5)、选择电流波动小6000安培、垂直磁场小于25高斯、极距大于5cm的电极进行调低调整，一次调整幅度为0.5cm，直到此极的阳极电流波动在4000-5000安培内为止。
2.根据权利要求1所述的基于节能的铝电解槽单阳极极距调整方法，所述步骤3)包括以下步骤测量前一时刻的极距(xi1)、前一时刻的阳极电流(xi2)、前一时刻的槽电压(xi3)、槽电压(xi4)、阳极导杆等距压降(xi5)、阳极导杆温度(xi6)、阳极电阻(xi7)、阳极底掌下垂直电流与阳极导杆电流之比(xi8)，建立试验样本[xi1，xi2，xi3，xi4，xi5，xi6，xi7，xi8，Yi]，Yi为i时刻的极距，利用模糊C均值聚类法(FCM)将试验样本分成不同聚类中心的C个子集，得到C个优化样本，再用多个神经网络对每个子集建立子模型，最后用模糊聚类后产生的隶属度加权求和得到最终输出结果，铝电解槽极距软测量模型如下Y＝Sim(net，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8)上式中Y为极距，net为训练的多神经网络，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8为网络的输入，依次表示为前一时刻的极距、前一时刻的阳极电流、前一时刻的槽电压、槽电压、阳极导杆等距压降、阳极导杆温度和阳极电阻和阳极底掌下垂直电流与阳极导杆电流之比。
全文摘要
本发明公开了一种基于节能的铝电解槽单阳极极距调整方法，包括以下步骤整体降低阳极横梁母线，直到槽电压波动超过80mV为止；测量阳极电流；测量铝电解槽单阳极极距；根据阳极电流波动大小和极距大小选择关键极进行调整。本发明根据实时测量的极距分布和阳极电流对单阳极极距进行调整，可减少区域性和局部水平电流、降低平均极距、减少铝液波动，最后在槽况整体优化的基础上实现提高电流效率、降低能耗、同时提高槽寿命的目的。
文档编号C25C3/00GK1974864SQ20061003259
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月16日 优先权日2006年11月16日
发明者李贺松, 梅炽, 殷恩生, 蔡祺风, 周乃君, 张家奇 申请人:中南大学