一种铝电解槽计算机能量平衡控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种铝电解槽计算机能量平衡控制方法，属于电解【技术领域】。该铝电解槽计算机能量平衡控制方法是利用计算机对电解质温度的实时在线监测的数据作为反馈，设定精确的电解质温度控制目标值，形成以温度控制为中心点，在铝电解槽定量工艺参数不变的基础上，实时调整变量工艺参数，将电解质温度控制在正负5℃范围，达到铝电解槽能量控制的目的。本发明铝电解计算机能量控制技术在以电阻为控制模式的物料平衡基础上实现了铝电解生产能量平衡控制，电解槽稳定性增强，各项经济技术指标显著提高。同时，自动化水平显著提高，实现铝电解质温度的在线测量替代人工间断性测量方式，大幅度降低劳动强度。
【专利说明】一种铝电解槽计算机能量平衡控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电解【技术领域】，涉及一种铝电解槽控制方法，特别涉及一种铝电解槽计算机能量平衡控制方法。
【背景技术】
[0002]铝电解质温度是电解铝生产过程中最重要的技术参数之一，所有的技术参数、经济指标和操作都与铝电解质温度有直接或间接的关系。因此，现代大型预焙铝电解槽确定了以电解温度(过热度)控制为中心，合理匹配其它工艺技术参数的工艺控制理念。通过铝电解温度的在线测量及时、准确掌握铝电解质温度及其变化趋势并进行有针对性的调整，确保电解槽能量平衡，实现铝电解槽高效、平稳运行，降低劳动强度。然而，目前国内外所有铝电解槽计算机控制技术均根据铝电解槽电阻与Al2O3的“U”曲线关系，实现对了 Al2O3浓度的在线控制，但无法对铝电解槽的能量平衡进行控制和调节。因此，有必要对现有技术加以改进，改善铝电解经济技术指标。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术存在的上述不足，改善铝电解计算机控制方法，在实现铝电解槽物料平衡的基础上实现对铝电解槽能量平衡的控制，本发明提供一种铝电解计算机能量平衡控制方法。
[0004]本发明采用的技术方案如下: 本发明通过下列技术方案完成一种铝电解计算机能量平衡控制方法是利用计算机对电解质温度的实时在线监测的数据作为反馈，设定精确的电解质温度控制目标值，形成以温度控制为中心点，在铝电解槽定量工艺参数不变的基础上，实时调整变量工艺参数，将电解质温度控制在正负5°C范围，到达铝电解槽能量控制的目的。
[0005]所述的定量工艺参数是包括设定电压和氧化铝浓度。设定电压为电解槽实际情况而设定的，计算机无法实现自动更改。氧化铝浓度是铝电解槽电阻与Al2O3的“U”曲线关系的“过量”和“欠量”控制的，氧化铝下料量计算机无法实现自动更改。
[0006]所述的变量工艺参数包括铝电解槽电压控制、铝电解槽氟化铝添加控制和铝电解槽出铝量控制组成。
[0007]( I)电解槽电压控制是根据单台铝电解槽生产情况设定电解质温度目标值Ttmgrt和过热度目标值Shtoget后，利用以实用新型专利号为:ZL201220065837.0的电解质测温装置对电解质温度进行在线监测，所得到的在线监测温度数据为反馈信息，计算机自动计算出电解质温度和电解质过热度，经过一个周期后处理得到的数据计算出电解质温度和电解质过热度的加权平均值Lot和Shrara。
[0008]所述的Tcm < Ttarget需要提高设定电压。
[0009]所述的0°C< Tcorr-Ttarget < 15°C需要降低设定电压。
[0010]所述的15°C< Tcorr-Ttarget人工检查电解槽情况，并返回设定电压。
[0011](2)铝电解槽氟化铝添加控制是通过单台电解槽设定的电解质初晶温度目标值Tllqtawt，通过在线监测得到电解质初晶温度后经过一个周期后处理得到的数据计算出电解槽氟化铝的加料量，由电解槽自动氟化铝加料量装置进行氟化铝添加，将电解质初晶温度控制在一个稳定的区间内，为和Shrara提供基础保障。
[0012]所述的电解槽自动氟化铝加料量装置为现有设备。
[0013]所述的氟化铝添加量是由电解质实测初晶温度与电解质初晶温度目标值之间的差值决定。
[0014]所述电解质初晶温度目标值是铝电解最佳工艺技术条件下的最佳电解质成分所决定电解质初晶温度，为将电解质实测初晶温度调整到最佳工艺技术体系的初晶温度，需要通过调整、控制氟化铝投入量使电解质实测初晶温度始终在目标初晶温度控制范围内。
[0015](3)铝电解槽出铝量控制是根据单台电解槽实际情况设定铝水平目标值Altmget,通过测量出铝水平目标值，经过一个周期后处理得到的数据计算出铝量进行出铝作业。
[0016]所述电解槽出铝量原则上由电流效率决定，但受过热度和磁场影响，在电解槽工作电压、电解质成分确定的前提下，可通过实测电流效率和电解质过热度以及现场电解槽磁场对电解槽的影响，确定出铝量，通过出铝量的调整，确保铝电解槽始终处于高效、低耗的最佳临界状态。
[0017]本发明与现有技术相比，其有益效果为: (1)铝电解计算机能量控制技术在以电阻为控制模式的物料平衡基础上实现了铝电解生产能量平衡控制，电解槽稳定性增强，各项经济技术指标显著提高；
(2)自动化水平显著提高，实现铝电解质温度的在线测量替代人工间断性测量方式，大幅度降低劳动强度；
(3)将铝电解槽各项操作对电解生产的影响编入计算机控制程序，实现专家智能模糊控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明铝电解槽计算机能量平衡控制方法模型示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0020]实施例1
本实施例利用计算机对电解质温度的实时在线监测的数据作为反馈，根据单台铝电解槽生产情况设定电解质温度目标值Ttawt为940°C和过热度目标值Shtawt为15°C后，利用实用新型专利号为:ZL201220065837.0的电解质测温装置对电解质温度进行在线监测，监测间隔时间为8小时，第一次测量电解质温度为939°C，8小时后再次测量得出的电解质温度为935°C，此时计算机自动判别电解质温度升高，Tcorr-Ttarge=935°C -940°C =_5°C，可控在Tcot < Ttogrt范围内，计算机自动上调设定电压降低10mV。同时，在此台铝电解槽设定氟化铝下料量20kg的基础上，计算机计算出电解槽电解质温度升高TM?-Ttoge=-5°C，电解槽自动氟化铝加料装置停止进行氟化铝添加。间隔时间为8小时后，再次测量电解质温度为941 °C，电解质温度控制在设定温度正负5°C范围。3个温度测量周期后设置铝电解槽出铝量，根据单台电解槽实际情况设定铝水平目标值Altawt为25cm，经过3个温度测量周期后测量得出的铝水平值为27cm，若此刻电解质温度在O°C< Tran-Ttmgrt < 15°C范围，出铝量按设定值取。
[0021]实施例2
本实施例利用计算机对电解质温度的实时在线监测的数据作为反馈，根据单台铝电解槽生产情况设定电解质温度目标值Ttawt为940°C和过热度目标值Shtawt为15°C后，利用实用新型专利号为:ZL201220065837.0的电解质测温装置对电解质温度进行在线监测，监测间隔时间为8小时，第一次测量电解质温度为939°C，8小时后再次测量得出的电解质温度为945°C，此时计算机自动判别电解质温度升高，Tcorr-Ttarge=945°C -940°C =5°C，可控在O°C< Tcorr-Ttarget < 15°C范围内，计算机自动调整设定电压降低10mV。同时，在此台铝电解槽设定氟化铝下料量20kg的基础上，计算机计算出电解槽电解质温度升高Tem-Ttoge=5°C添加的氟化铝的量为20kg，由电解槽自动氟化铝加料装置进行氟化铝添加30kg。间隔时间为8小时后，再次测量电解质温度为941 °C，电解质温度控制在设定温度正负5°C范围。3个温度测量周期后设置铝电解槽出铝量，根据单台电解槽实际情况设定铝水平目标值Altmgrt为25cm，经过3个温度测量周期后测量得出的铝水平值27cm，若此刻电解质温度在0°C< Tcorr-Ttarget < 15°C范围，出铝量按设定值取。
[0022]实施例3
本实施例利用计算机对电解质温度的实时在线监测的数据作为反馈，根据单台铝电解槽生产情况设定电解质温度目标值Ttawt为940°C和过热度目标值Shtawt为15°C后，利用实用新型专利号为:ZL2012 20065837.0的电解质测温装置对电解质温度进行在线监测，监测间隔时间为8小时，第一次测量电解质温度为939°C，8小时后再次测量得出的电解质温度为956°C，此时计算机自动判别电解质温度升高，Tcorr-Ttarge=956°C -940°C =16°C，可控在15°C< Tcorr-Ttarget范围内，计算机进行预警并返回前次设定的电压，人工检查电解槽情况。
【权利要求】
1.一种铝电解槽计算机能量平衡控制方法，其特征在于包括铝电解槽电压控制步骤、铝电解槽氟化铝添加控制步骤和铝电解槽出铝量控制步骤； 所述的铝电解槽电压控制步骤包括如下逻辑判断步骤: a.根据单台铝电解槽生产情况设定电解质温度目标值Ttogrt和过热度目标值Shtmgrt后，利用电解质测温装置对电解质温度进行在线监测，所得到的在线监测温度数据为反馈信息，计算机自动根据输入的分子比、电解质氧化铝浓度、锂盐浓度及在线监测温度数据计算出电解质初晶温度和电解质过热度，经过一个周期后处理得到的数据计算出电解质温度和电解质过热度的加权平均值Lot和Shran ； b.根据电解质温度和电解质过热度的加权平均值Tcxm和Shcxm设定电压: 所述的TeOTT < Ttfffget，需要提闻设定电压； 所述的0°c< Tcorr-Ttarget < 15°C，需要提高设定电压； 所述的15°C< Tc^-Ttmgrt，人工检查电解槽情况，无异常情况，由计算机按测算值按梯次降低设定电压； 计算机根据铝电解质温度加权平均值与目标温度值的差值与15°C进行比较，假定电解质电阻不变，按电阻与槽电压及温度之间的线性关系计算出提高和降低的电压，并自动进行升降。
2.根据权利要求 1所述的铝电解槽计算机能量平衡控制方法，其特征在于铝电解槽氟化铝添加控制步骤具体如下: 对单台电解槽设定的电解质初晶温度目标值Tllqtawt,通过在线监测得到电解质初晶温度后经过一个周期后处理得到的数据计算出电解槽氟化铝的加料量，由电解槽自动氟化铝加料量装置进行氟化铝添加； 氟化铝添加量由电解质实测初晶温度与电解质初晶温度目标值之间的差值决定，电解质初晶温度目标值是铝电解最佳工艺技术条件下的最佳电解质成分所决定电解质初晶温度，为将电解质实测初晶温度调整到最佳工艺技术体系的初晶温度，需要通过调整、控制氟化铝投入量使电解质实测初晶温度始终在目标初晶温度控制范围内。
3.根据权利要求1或2所述的铝电解槽计算机能量平衡控制方法，其特征在于铝电解槽出铝量控制步骤是根据单台电解槽实际情况设定铝水平目标值Altawt，通过测量出铝水平目标值，经过一个周期后处理得到的数据计算出铝量进行出铝作业；电解槽出铝量由电流效率决定，但受过热度和磁场影响，在电解槽工作电压、电解质成分确定的前提下，通过实测电流效率和电解质过热度以及现场电解槽磁场对电解槽的影响，确定出铝量，通过出铝量的调整，确保铝电解槽始终处于高效、低耗的最佳临界状态。
4.根据权利要求3所述的铝电解槽计算机能量平衡控制方法，其特征在于所述的出铝水平目标值是通过高精度阳极行程测量所测得。
【文档编号】C25C3/20GK104164682SQ201410460219
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】杨万章, 陈本松 申请人:云南云铝润鑫铝业有限公司