铝电解槽换极控制方法、存储介质及电子设备与流程

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种铝电解槽换极控制方法、存储介质及电子设备。

背景技术：

铝电解槽为电解铝工业的核心设备，在铝电解生产中，每组阳极的使用寿命约为28-36天，因此当阳极寿命终止后，需取出残阳极重新装上新阳极，此过程称为阳极更换，简称换极。

在换极过程中，残极的拔出容易造成铝电解槽大量的热损失，且新极的进入在初期需要吸收大量热量。因而，换极操作对槽况干扰影响显著，槽况波动大，使得在换极工况下的氧化铝浓度控制及热平衡控制难度增大。然而，现有的铝电解槽换极控制方法大多都采用物理机械控制方法，实现自动化换极，缩短或者简化换极操作过程。

然而，现有的铝电解槽换极控制方法容易造成换极过程中或换极后出现效应频发，槽电阻针振和摆动增加，给铝电解槽带来病槽隐患，不仅影响铝电解槽物料平衡，也会破坏铝电解槽的能量平衡。而且，现有的氧化铝电解通常为酸法氧化铝电解，酸法氧化铝电解的物理特性指标与传统的拜耳法、烧结法或联合法等工艺生产的氧化铝产品相比，在容重、粒度、比表面积等方面有着较大的差别，酸法氧化铝试样的粒度分布较宽、细颗粒含量较多、磨损系数高、颗粒松装密度较小，机械性能较差，容易形成大量的细颗粒，从而影响酸法氧化铝的溶解行为以及保温料特性，使铝电解槽的稳定性下降，电流效率降低，能耗升高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的铝电解槽换极控制方法容易干扰铝电解槽的槽况，能耗高，降低铝电解槽的稳定性和电流效率的不足，提供一种铝电解槽换极控制方法、存储介质及电子设备。

本发明的技术方案提供一种铝电解槽换极控制方法，包括：

根据铝电解槽的阳极位置、预设的第一槽电压和预设的第一时长对所述铝电解槽进行增压；

根据预设的第二槽电压和预设的第二时长对所述铝电解槽进行降压；

根据预设的第三槽电压和所述第二时长对所述铝电解槽进行降压；

根据预设的初始槽电压控制所述铝电解槽的电压。

进一步的，所述阳极位置包括角部和非角部，所述第一时长包括换极后时长，所述第一槽电压包括第一换极后槽电压和第二换极后槽电压，所述根据铝电解槽的阳极位置、预设的第一槽电压和预设的第一时长对所述铝电解槽进行增压，具体包括：

当所述阳极位置为角部时，换极开始后，根据所述第一换极后槽电压和所述换极后时长对所述铝电解槽进行增压；

当所述阳极位置为非角部时，换极开始后，根据所述第二换极后槽电压和所述换极后时长对所述铝电解槽进行增压。

进一步的，所述第一时长还包括换极前时长，所述第一槽电压还包括第一换极前槽电压和第二换极前槽电压，所述根据铝电解槽的阳极位置、预设的第一槽电压和预设的第一时长对所述铝电解槽进行增压，具体还包括：

当所述阳极位置为角部时，换极前，根据所述第一换极前槽电压和所述换极前时长对所述铝电解槽进行增压；

当所述阳极位置为非角部时，换极前，根据所述第二换极前槽电压和所述换极前时长对所述铝电解槽进行增压。

进一步的，所述第一换极前槽电压为40毫伏-60毫伏，所述第二换极前槽电压为20毫伏-40毫伏，所述第一换极后槽电压为90毫伏-120毫伏，所述第二换极后槽电压为80毫伏-90毫伏，所述第二槽电压为40毫伏-60毫伏，所述第三槽电压为20毫伏-30毫伏。

进一步的，所述换极前时长为30分钟-90分钟，所述换极后时长为120分钟-240分钟，所述第二时长为60分钟-180分钟。

进一步的，还包括：

换极前，在所述换极前时长内将预设的过量下料周期的时间延长预设的第三时长，向所述铝电解槽中加入氧化铝；

换极开始后，根据预设的第四时长停止向所述铝电解槽中加入氧化铝，并根据预设的正常下料周期和预设的第五时长，向所述铝电解槽加入氧化铝；

根据预设的欠量下料周期，向所述铝电解槽中加入氧化铝；

根据预设的正常下料周期，向所述铝电解槽中加入氧化铝。

进一步的，所述第三时长为2分钟-10分钟，所述第四时长为1分钟-5分钟，所述第五时长为5分钟-8分钟。

本发明的技术方案提供一种存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机执行所述计算机指令时，用于执行如前所述的铝电解槽换极控制方法的所有步骤。

本发明的技术方案提供一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

根据铝电解槽的阳极位置、预设的第一槽电压和预设的第一时长对所述铝电解槽进行增压；

根据预设的第二槽电压和预设的第二时长对所述铝电解槽进行降压；

根据预设的第三槽电压和所述第二时长对所述铝电解槽进行降压；

根据预设的初始槽电压控制所述铝电解槽的电压。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：通过先对铝电解槽进行增压，实现能量补偿，然后对铝电解槽进行分阶降压，降低能耗，降低换极对槽况的干扰，提高铝电解槽的稳定性和电流效率。

附图说明

参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明一实施例提供的一种铝电解槽换极控制方法的工作流程图；

图2是本发明可选实施例提供的一种铝电解槽换极控制方法的工作流程图；

图3是本发明另一实施例提供的一种铝电解槽换极控制方法的工作流程图；

图4是本发明再一实施例提供的一种铝电解槽换极控制方法的工作流程图；

图5是本发明一实施例提供的一种执行铝电解槽换极控制方法的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

在一些实施例中，如图1所示，图1是本发明一实施例提供的一种铝电解槽换极控制方法的工作流程图，包括：

步骤s101：根据铝电解槽的阳极位置、预设的第一槽电压和预设的第一时长对所述铝电解槽进行增压；

步骤s102：根据预设的第二槽电压和预设的第二时长对所述铝电解槽进行降压；

步骤s103：根据预设的第三槽电压和所述第二时长对所述铝电解槽进行降压；

步骤s104：根据预设的初始槽电压控制所述铝电解槽的电压。

具体来说，铝电解槽的阳极位置包括角部和非角部，角部是指电解槽的四个角的位置，处于电解槽的角部的阳极称为角部阳极。非角部是指除了电解槽的四个角之外的位置，处于电解槽的非角部的阳极称为非角部阳极。

初始槽电压根据电解槽的容量进行设定，不同容量的电解槽的初始槽电压不同，如400ka铝电解槽的初始槽电压可以设定为3.95v。第一槽电压可以在初始槽电压的基础上进行设定，第二槽电压可以在第一槽电压的基础上进行设定，第三槽电压可以在第二槽电压的基础上进行设定，还可以直接将第一槽电压、第二槽电压和第三槽电压设置在控制系统中。

当需要对铝电解槽的阳极进行换极时，首先，控制系统执行步骤s101根据预设的第一槽电压对铝电解槽进行增压，持续第一时长，使铝电解槽的电压提高，提高铝电解槽的热量；其次，在步骤s101的基础上，执行步骤s102根据第二槽电压对铝电解槽进行降压，持续第二时长；然后，在步骤s102的基础上，执行步骤s103根据第三槽电压对铝电解槽进行降压，持续第二时长；最后，执行步骤s104根据初始槽电压正常控制铝电解槽的电压，避免在残极拔出和新极进入时热量损失过快，破坏铝电解槽的能量平衡，影响铝电解槽的稳定性和电流效率。

本发明提供的铝电解槽换极控制方法，通过先对铝电解槽进行增压，实现能量补偿，然后对铝电解槽进行分阶降压，降低能耗，降低换极对槽况的干扰，提高铝电解槽的稳定性和电流效率。

在一些实施例中，如图2所示，图2是本发明可选实施例提供的一种铝电解槽换极控制方法的工作流程图，包括：

步骤s201：当所述阳极位置为角部时，换极开始后，根据所述第一换极后槽电压和所述换极后时长对所述铝电解槽进行增压；

步骤s202：当所述阳极位置为非角部时，换极开始后，根据所述第二换极后槽电压和所述换极后时长对所述铝电解槽进行增压；

步骤s203：根据预设的第二槽电压和预设的第二时长对所述铝电解槽进行降压；

步骤s204：根据预设的第三槽电压和所述第二时长对所述铝电解槽进行降压；

步骤s205：根据预设的初始槽电压控制所述铝电解槽的电压。

具体来说，第一槽电压包括第一换极后槽电压和第二换极后槽电压，第一时长包括换极后时长。优选的，由于在角部的阳极的温度偏低，需要补偿的能量更多，第一换极后槽电压大于等于第二换极后槽电压。

当需要对铝电解槽的阳极进行换极时，控制系统判断阳极位置，当阳极位置为角部时，执行步骤s201根据第一换极后槽电压和换极后时长对铝电解槽进行增压，否则执行步骤s202根据第二换极后槽电压和换极后时长对铝电解槽进行增压，进一步降低能耗，然后执行步骤s203-s205，实现根据铝电解槽的阳极位置采用不同的能量补偿。

本发明提供的铝电解槽换极控制方法，在换极开始后，通过根据铝电解槽的阳极位置采用不同的能量补偿对铝电解槽进行增压，然后对铝电解槽进行分阶降压，进一步降低能耗，降低换极对槽况的干扰，提高铝电解槽的稳定性和电流效率。

在一些实施例中，在上述实施例的基础上，增加对铝电解槽换极开始前的处理，因此与上述实施例相同的部分不再赘述。如图3所示，图3是本发明另一实施例提供的一种铝电解槽换极控制方法的工作流程图，包括：

步骤s301：当所述阳极位置为角部时，换极前，根据所述第一换极前槽电压和所述换极前时长对所述铝电解槽进行增压；

步骤s302：当所述阳极位置为非角部时，换极前，根据所述第二换极前槽电压和所述换极前时长对所述铝电解槽进行增压。

具体来说，第一槽电压还包括第一换极前槽电压和第二换极前槽电压，第一时长还包括换极前时长。优选的，由于在角部的阳极的温度偏低，需要补偿的能量更多，第一换极前槽电压大于等于第二换极前槽电压，换极前时长小于换极后时长。

当需要对铝电解槽的阳极进行换极前，控制系统判断阳极位置，当阳极位置为角部时，执行步骤s301根据第一换极前槽电压和换极前时长对铝电解槽进行增压，否则执行步骤s302根据第二换极前槽电压和换极前时长对铝电解槽进行增压，实现在换极前对铝电解槽进行能量补偿，进一步降低能耗，降低换极对槽况的干扰，提高铝电解槽的稳定性和电流效率。

本发明提供的铝电解槽换极控制方法，在换极前和换极开始后，通过根据铝电解槽的阳极位置采用不同的能量补偿对铝电解槽进行增压，然后对铝电解槽进行分阶降压，进一步降低能耗，降低换极对槽况的干扰，提高铝电解槽的稳定性和电流效率。

可选地，为了进一步降低能耗，提高铝电解槽的稳定性和电流效率，所述第一换极前槽电压为40毫伏-60毫伏，所述第二换极前槽电压为20毫伏-40毫伏，所述第一换极后槽电压为90毫伏-120毫伏，所述第二换极后槽电压为80毫伏-90毫伏，所述第二槽电压为40毫伏-60毫伏，所述第三槽电压为20毫伏-30毫伏。

该处的第二槽电压在第一换极后槽电压或第二换极后槽电压的基础上进行设定，第三槽电压在第二槽电压的基础上进行设定。

可选地，为了进一步降低能耗，提高铝电解槽的稳定性和电流效率，所述换极前时长为30分钟-90分钟，所述换极后时长为120分钟-240分钟，所述第二时长为60分钟-180分钟。

在一些实施例中，在上述实施例的基础上，增加对铝电解槽中的氧化铝浓度的控制，本实施例可以与上述实施例同步进行，因此与上述实施例相同的部分不再赘述。如图4所示，图4是本发明再一实施例提供的一种铝电解槽换极控制方法的工作流程图，包括：

步骤s401：换极前，在所述换极前时长内将预设的过量下料周期的时间延长预设的第三时长，向所述铝电解槽中加入氧化铝；

步骤s402：换极开始后，根据预设的第四时长停止向所述铝电解槽中加入氧化铝，并根据预设的正常下料周期和预设的第五时长，向所述铝电解槽加入氧化铝；

步骤s403：根据预设的欠量下料周期，向所述铝电解槽中加入氧化铝；

步骤s404：根据预设的正常下料周期，向所述铝电解槽中加入氧化铝。

具体来说，下料基准时间间隔是指加料器容量除以单位时间设计的氧化铝消耗量而言，采用下料基准时间间隔的下料为正常下料，正常下料时间间隔是指第一次正常下料与第二次正常下料的时间间隔。

过量下料周期、正常下料周期和欠量下料周期可以根据电解槽的状况预先设置在控制系统中。优选地，为了避免电解槽中的氧化铝沉淀，过量下料周期设为55％-95％的正常下料时间间隔，正常下料周期设为正常下料时间间隔，欠量下料周期设为105％-145％的正常下料时间间隔。

当需要对铝电解槽的阳极进行换极时，控制系统除了采用实施例一-实施例三的方法对铝电解槽进行能量补偿之外，同时还可以执行步骤s401在换极前，延长过量下料周期的时长，换极开始后，执行步骤s402根据第四时长停止下料，并根据第五时长正常下料，然后执行步骤s403转入欠量下料周期，最后执行步骤s404正常下料。

本发明提供的铝电解槽换极控制方法，在实现能量补偿的同时，通过控制不同下料周期的时长，从而实现控制氧化铝浓度，防止换极过程中发生氧化铝沉淀，进一步提高铝电解槽的稳定性，降低换极过程中发生阳极效应。

可选地，为了进一步提高铝电解槽的稳定性，降低换极过程中发生阳极效应，所述第三时长为2分钟-10分钟，所述第四时长为1分钟-5分钟，所述第五时长为5分钟-8分钟。

下面以400ka铝电解槽为例进行说明，具体如下：

实施例1

将400ka铝电解槽的初始槽电压设定值为3.95v。对于角部，在换极前1小时增加到3.99v，至换极开始后，在将槽电压调整到4.07v，并保持2小时，随后将槽电压降低至4.01v，保持1小时，再将槽电压降低至3.98v，保持1小时，最后根据初始槽电压对铝电解槽进行槽电压控制。

对于非角部，在换极前1小时增加到3.97v，至换极开始后，在将槽电压调整到4.04v，并保持2小时，随后将槽电压降低至4.01v，保持1小时，再将槽电压降低至3.98v，保持1小时，最后转入正常槽电压控制。

换极前后氧化铝浓度控制方法如下：换极前1小时，将过量周期时间由原来的20分钟延长至25分钟，换极开始后，停止下料2分钟，然后进入正常周期下料5分钟，再转入欠量周期，随后进入正常控制程序。

实施例1得到的产品指标参数，如下：

铝电解槽的摆动≤4mv，针震≤12mv，阳极效应系数≤0.05次/槽日。

在实施例1中，铝电解槽的稳定性显著提高，摆动幅度和摆动时间明显下降，阳极效应系数降低，电流效率提高。

实施例2

以400ka铝电解槽为例，槽电压设定值为3.95v。对于角部，在换极前1小时增加到4.00v，至换极开始后，在将槽电压调整到4.055v，并保持3小时，随后将槽电压降低至4.01v，保持2小时，再将槽电压降低至3.98v，保持2小时，最后转入正常槽电压控制。

对于非角部，在换极前1小时增加到3.98v，至换极开始后，在将槽电压调整到4.035v，并保持3小时，随后将槽电压降低至4.01v，保持2小时，再将槽电压降低至3.98v，保持2小时，最后转入正常槽电压控制。

换极前后氧化铝浓度控制方法如下：换极前1小时，将过量周期时间由原来的20分钟延长至30分钟，换极开始后，停止下料5分钟，然后进入正常周期下料8分钟，再转入欠量周期，随后进入正常控制程序。

实施例2得到的产品指标参数，如下：

铝电解槽的摆动≤4mv，针震≤12mv，阳极效应系数≤0.05次/槽日。

在实施例2中，

铝电解槽的稳定性显著提高，摆动幅度和摆动时间明显下降，阳极效应系数降低，电流效率提高。

实施例3

以400ka铝电解槽为例，槽电压设定值为3.95v。对于角部，在换极前1小时增加到4.01v，至换极开始后，在将槽电压调整到4.04v，并保持4小时，随后将槽电压降低至4.01v，保持3小时，再将槽电压降低至3.98v，保持1小时，最后转入正常槽电压控制。

对于非角部，在换极前1小时增加到3.99v，至换极开始后，在将槽电压调整到4.03v，并保持4小时，随后将槽电压降低至4.01v，保持3小时，再将槽电压降低至3.98v，保持2小时，最后转入正常槽电压控制。

换极前后氧化铝浓度控制方法如下：换极前1小时，将过量周期时间由原来的20分钟延长至22分钟，换极开始后，停止下料1分钟，然后进入正常周期下料6分钟，再转入欠量周期，随后进入正常控制程序。

实施例3得到的产品指标参数，如下：

铝电解槽的摆动≤4mv，针震≤12mv，阳极效应系数≤0.05次/槽日。

在实施例3中，

铝电解槽的稳定性显著提高，摆动幅度和摆动时间明显下降，阳极效应系统降低，电流效率提高。

在一些实施例中，提供了一种存储介质，存储介质存储计算机指令，当计算机执行计算机指令时，用于执行如前所述的铝电解槽换极控制方法的所有步骤。

在一些实施例中，如图5所示，图5是本发明一实施例提供的一种执行铝电解槽换极控制方法的电子设备的硬件结构示意图，其主要包括：至少一个处理器51；以及，与至少一个处理器51通信连接的存储器52；其中，所述存储器52存储有可被一个处理器51执行的指令，指令被至少一个处理器51执行，以使至少一个处理器51能够执行如图1-图4所示的方法流程。

执行铝电解槽换极控制方法的电子设备还可以包括：输入装置53和输出装置54。

处理器51、存储器52、输入装置53及输出装置54可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器52作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的铝电解槽换极控制方法对应的程序指令/模块，例如，图1-图4所示的方法流程。处理器51通过运行存储在存储器52中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的铝电解槽换极控制方法。

存储器52可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储铝电解槽换极控制方法的使用所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器52可选包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行铝电解槽换极控制方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置53可接收输入的用户点击，以及产生与铝电解槽换极控制方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。输出装置54可包括显示屏等显示设备。

在所述一个或者多个模块存储在存储器52中，当被一个或者多个处理器51运行时，执行上述任意方法实施例中的铝电解槽换极控制方法。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

本发明实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于:

(1)电子控制单元(electroniccontrolunit，ecu)又称“行车电脑”、“车载电脑”等。主要由微处理器(cpu)、存储器(rom、ram)、输入/输出接口(i/o)、模数转换器(a/d)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。

(2)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iphone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(3)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：pda、mid和umpc设备等。

(4)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如ipod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(5)服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

(6)其他具有数据交互功能的电子装置。

此外，上述的存储器52中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件服务器的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。