铝电解冷热趋势计算机实时控制方法

专利名称：铝电解冷热趋势计算机实时控制方法
技术领域：
本发明涉及一种铝电解槽生产的自动控制方法，尤其是一种铝电解槽冷热趋势的计算机 实时解析控制方法。
技术背景众所周知，要提高铝电解槽的电流效能的利用率，对铝电解槽实施稳定控制，必须尽量 保持对铝电解槽物料平衡和能量平衡的控制。电解槽控制包括两方面"物料平衡"与"能 量平衡"实时协调控制。电解槽物料平衡是指加入到电解槽中的物料质量与现有的电解质量和铝液=氧化铝、 氟化铝和阳极等原料按最小的需量消耗+原有的电解质量和铝液。电解槽能量平衡是指能量的收入=用于有效的还原铝的化学能+最小的热损失，也即过 热度没有变化。能量和物料双平衡的关键就在于使铝电解槽能够在"临界态一低温、低分子比、合适过 热度"的条件下长期稳定高效运行。要实现对能量平衡的实时控制，则必须对电解槽的冷热 趋势进行实时解析监控。解析采用的槽况表征参数包括在线电流、在线电压、氧化铝浓度、 分子比、电解槽温度、铝水平和电解质水平(即两水平)等，依据上述参数的解析结果对电 解槽的过热度进行判断，进而调整氧化铝、氟化铝的添加速率、目标电压等设定参数，以达 到能量平衡和物料平衡的控制目标。但长期以来，国内外都只能通过分析离线测量数据来对 电解槽冷热趋势进行人为判断，或通过计算机对日报在线数据和离线测量化验数据进行以日 为周期的解析处理，故该方法的实时性较差。当今国际铝业界对电解槽的冷热趋势的判断比较好的方法是直接测量过热度，根据过热 度的大小来判别电解槽的冷热趋势比较好，但已发明的过热度测量仪器不能实时在线测量， 故实时性较差。物料和能量平衡要求对于趋冷或趋热的电解槽要及时处理和控制。对于冷槽，其控制方 法是降低槽内电解质液中氟化铝的过剩浓度，提高初晶温度，提高槽工作电压，以增大电解 质温度；此时电解槽电流效率略为降低，从而应减小此阶段内氧化铝的添加量；减少槽内在 产铝量减少电解槽热损失以增加电解质温度，使过热度增加。温度提高后会使电解槽槽帮变 薄，热损失逐渐增加，使电解槽达到新的物料平衡与能量平衡。对于热槽，其控制方法是提高槽内电解质液中氟化铝的过剩浓度，降低初晶温度，降低槽工作电压以降低电解质温度， 增加槽内在产铝量增加电解槽热损失以降低电解质温度，此时过热度降低，此时电解槽电流 效率提高，从而应加大氧化铝此时的添加量，使电解槽槽帮变厚，热损失逐渐减少，使电解 槽达到新的物料平衡与能量平衡。传统的人工检测控制方法对操作人员的经验依赖程度高，人员频繁换班造成调整不平稳 ，并且由于槽数多，人工分析调整工作相当繁重。因此，已经将计算机控制系统引入到了电 解槽的控制之中，其控制过程示意图如图1和图2所示。如图2所示，该控制系统的硬件包括 槽控机、上位机、服务器和若干个工作站，它们通过交换机实现互连。监控机在线接收来自 各电解槽的系列电流、系列电压采样信号、氧化铝添加量、氟化铝添加量等槽况参数数据， 根据输入数据对槽况进行解析，得出解析结果，该解析结果传递到槽控机；同时，监控机通 过电流信号转换分配器连接到各槽控机，槽控机根据该解析结果计算出相应的指令并将指令 发送至氧化铝加料系统及阳极极距调整装置，即当一个氧化铝添加周期结束后，首先判断是 过加工还是欠加工结束，若为欠加工结束，且满足"在线电压<设定电压一下不感应带"， 增大阳极极距，重新计算氧化铝浓度；若为过加工结束，且"在线电压〉设定电压+上不感 应带"，减小阳极极距，重新计算氧化铝浓度；当"设定电压一下不感应带<在线电压<设 定电压+上不感应带"时，不进行极距调整。所述的上不感应带、下不感应带是指允许不进 行极距调整或者说极距调整在此时对电解槽的运行几乎没有影响的电压波动的上限值、下限 值。氧化铝加料系统及阳极极距调整装置根据接收到的计算机指令作出相应的动作；而氟化 铝加料系统则依据人为设定于计算机控制系统内的单次添加量和加料间隔执行添加操作。此 外，计算机可根据设定电压与在线电压的比较，自动对异常槽况发出报警信号即当在线电 压高于或低于设定电压一定比率时，计算机控制系统失效，提醒现场操作人员进行人工处理 ，计算机控制系统还设置有出铝量计划步骤，可自动统计一个出铝周期内的氧化铝添加量， 来推导出该出铝周期内的计划出铝量。所述的解析是指计算机根据输入的槽况参数进行计算后，将计算出来的中间值与设定的 相关参数进行比较，并得出相应的解析结果。例如，将在线测量到的电压与设定电压进行比 较；将在线测量到的铝水平、电解质水平与设定的铝水平、电解质水平进行比较；将在线测 量到的温度与设定温度进行比较。综上，目前的铝电解槽冷热趋势计算机控制过程一般包括如下步骤在线采集一段时间 或者说一个解析周期内的槽电压、氧化铝添加量、氟化铝添加量等槽况数据，将数据传送至 计算机，同时将离线测量到的电解质水平、铝水平、温度、分子比等槽况数据输入计算机；由计算机根据设定的解析程序对数据进行解析，并将解析结果输送至槽控机；槽控机根据该 解析结果计算出相应的指令并将指令发送至加料系统及阳极极距调整装置；加料系统及阳极 极距调整装置根据接收到的计算机指令做出相应的动作。目前，通常应用的计算机控制系统对电解槽物料平衡采用调节氧化铝浓度即调整氧化铝 添加量和氧化铝加料间隔的方法，调节电解质的电阻从而尽量保持较高的电流效率，较好达 到了电解槽物料平衡的控制；但由于该系统仅能利用辅助分析程序对涉及能量平衡控制的参 数如分子比等离线测量化验数据进行以日为周期的解析处理，解析周期较长，在一日的解析 周期内，可能电解槽已经经过了几次冷热槽的反复，无法实时监控电解槽的过热度，对能量 平衡控制的实时性不佳。并且，由于计算机程序无法对设定电压进行修改，当测量到的槽电 压超出计算机控制程序允许的范围时，则计算机解析失败，控制程序失效，无法再对铝电解 槽进行自动控制，此时只能发出报警信号，通知现场操作人员对铝电解槽进行人工调整，对 槽况过冷或过热的适应范围较窄，自动化程度较低。发明内容为了克服现有铝电解冷热趋势控制方法对槽况过冷或过热的适应范围较窄，无法实时监 控电解槽过热度的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够适应较宽范围内的槽况 过热或过冷变化，并实时监控电解槽过热度的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，包 括槽电压解析控制步骤、氧化铝添加速率控制步骤、氟化铝添加速率控制步骤，在槽电压解 析控制步骤中，对槽电压进行实时分析，根据电压变化曲线计算出振幅变量，包括瞬时振幅 和解析周期振幅；设置目标电压控制步骤，目标电压的初始值等于设定电压，设定电压在安全电压上限和 安全电压下限范围内设定，每个解析周期结束时，根据槽电压的分析结果，在设定电压和安 全电压上限范围内对目标电压进行调整目标电压=上一周期目标电压+附加调整值，当解析周期振幅〉钟振判别值II时，附加调整值为正，由计算机对目标电压往上调整； 当解析周期振幅<钟振判别值1时，附加调整值为负，由计算机对目标电压往下调整； 当钟振判别值II》解析周期振幅》钟振判别值I时，附加调整值为零，计算机将目标电 压保持在上一周期目标电压。本发明的方法所利用的原理是电解槽内物料组分的变化带来了电解槽电阻的变化，电 阻的变化反映为电压和电流的变化，因此，根据槽电压和槽电流的变化可解析出槽电阻的变 化，从而可判断出电解槽内物料组分的变化，组分决定了初晶温度，从而根据测量到的电解槽温度就可判断出过热度，从而判断电解槽是否处于合适的过热度。相比于原来根据对电解槽的人工长期观察和经验来人为设定计算机控制程序中氟化铝添 加量和氟化铝加料间隔的方式来说，本发明能够根据在线测量和离线输入的槽况参数，实时 地判断电解槽中各组分的含量是否能够保证其处于合适的过热度，从而推导出合适的氟化铝 添加量和氟化铝加料间隔，其物料平衡的精度得以大大提高。本发明的有益效果是由于引入了瞬时振幅和解析周期振幅，在原有物料平衡控制的基 础上，进一步实现了对过热度的实时解析，用计算机对能量平衡进行辅助分析取得解析结果 的方式取代了原来的依靠操作人员的经验进行人为判断的方式，提高了计算机控制系统的自 动化程度，实现了对电解槽过热度的实时监控；目标电压可实时调整，扩大了计算机控制系 统对冷槽或热槽的适用范围；物料平衡控制的实时性和精度也得到了提高氟化铝的添加实 现了不定时不定量的按需添加、氧化铝添加控制更加准确及时；增加了对于出铝量计划的推 导程序。应用本发明的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法能够将过热度控制在一个稳定高 效的合适范围内，使电解槽在稳定高效的状态下持续运行，降低了电解槽操作人员的管理强 度和难度。


图l是铝电解计算机控制系统的控制原理的示意图。图2是铝电解计算机控制系统信号传递示意图。图3是本发明的氧化铝添加速率控制步骤流程图。图4是发明的氟化铝添加速率控制步骤和目标电压控制步骤流程图。图中NB间隔是指氧化铝加料间隔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。如图l、图2、图3和图4所示，本发明的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，包括槽电 压解析控制步骤、氧化铝添加速率控制步骤、氟化铝添加速率控制步骤，在槽电压解析控制 步骤中，对槽电压进行实时分析，根据电压变化曲线计算出振幅变量，包括瞬时振幅和解析 周期振幅；设置目标电压控制步骤，目标电压的初始值等于设定电压，设定电压在安全电压上限和 安全电压下限范围内设定，每个解析周期结束时，根据槽电压的分析结果，在设定电压和安 全电压上限范围内对目标电压进行调整目标电压=上一周期目标电压+附加调整值，当解析周期振幅〉钟振判别值II时，附加调整值为正，由计算机对目标电压往上调整；当解析周期振幅<钟振判别值1时，附加调整值为负，由计算机对目标电压往下调整；当钟振判别值II》解析周期振幅》钟振判别值I时，附加调整值为零，计算机将目标电 压保持在上一周期目标电压。所述瞬时振幅，指在一个短的"时间段"内槽电压最大值与最小值的差值的绝对值。该 短的时间段的长短由槽况控制实时性要求的高低来决定， 一般而言，以lmin内槽电压最大值 与最小值的差值的绝对值作为瞬时振幅即可满足槽况控制的实时性要求。所述解析周期振幅，指一个解析周期内的瞬时振幅的平均值。所述的解析周期，指包括 若干个上述的短的"时间段"的一个较长的时间段。该较长的时间段所包含的短的"时间段 "的数量由槽况控制实时性要求的高低来决定。例如，可以以5个、10个或15个上述的短的 "时间段"作为一个解析周期，即解析周期可以是5min、 10min或15min。所述安全电压上限和安全电压下限是指电解槽能够发生初晶反应，且过热度不会过高的 允许电压的极限值。所述设定电压，是由操作人员依靠长期跟踪得到的一个值，该值反映在某一恒定电流下 ，分子比和温度处于某一范围时，电解槽处于较好的物料平衡和能量平衡状态，设定电压应 在保证电解槽能够工作的安全电压的范围之内取值，即设定电压在安全电压的上限和下限之 间。所述目标电压=上一周期目标电压+附加调整值，目标电压是由计算机以设定电压为基准 ，根据槽况的变化波动，在设定电压和安全电压上限之间取值。设定电压设定好后，计算机 即可在调控过程中根据需要对目标电压进行一定的调整，当在线电压处于以目标电压为基准 的允许电压范围内时，计算机控制系统可以正常运行。该允许电压范围是指以"目标电压-下限偏差值"和"目标电压+上限偏差值"为端点的一个闭区间，在线电压超出该允许电压 范围即被计算机控制系统判断为异常槽况，转入异常槽况控制。"下限偏差值"和"上限偏 差值"的取值因电解槽不同而不同。现有的计算机控制系统中设定电压不变，只有当在线电 压处于以设定电压为基准的一个允许的波动范围内时，计算机控制系统才可以正常运行。由 于本发明中计算机可对目标电压进行调整，因此，目标电压的引入，扩大了允许的在线电压 的范围，从而扩大了计算机控制系统对过冷或过热槽的适用范围。目标电压的调整分两类， 一类是工艺附加操作调整，如出铝、换阳极、抬母线后的附加 电压控制，即上述的工艺操作完成后，计算机自动以一个对应的预定附加调整值对目标电压 重新赋值；另一类是指在执行上述工艺操作的间隔中，根据在线电压振幅的大小等级来调整 ，所述附加调整值由测量到的上一解析周期内在线电压相对于目标电压的波动曲线的平均斜率来确定，所述的斜率越大，附加调整值越大，所述的斜率为正，附加调整值也为正，所述 的斜率为负，附加调整值也为负。由于引入了瞬时振幅和解析周期振幅，在原有物料平衡控制的基础上，进一步实现了对 过热度的实时解析，用计算机对能量平衡进行辅助分析取得解析结果的方式取代了原来的依 靠操作人员的经验进行人为判断的方式，提高了计算机控制系统的自动化程度，实现了对电 解槽过热度的实时监控。所述的钟振判别值I和钟振判别值II，是允许的在线电压波动的临界值，并反映过热度 是否合适。当解析周期振幅超出该两值的范围时，即认为过热度不合适；而当钟振判别值II 》解析周期振幅》钟振判别值I时，即认为过热度合适。钟振判别值I和钟振判别值II的值，根据每个电解槽的不同，通过长期的数据跟踪观察 来得到。根据试验和分析，宜以lmin内槽电压最大值与最小值的差值的绝对值作为瞬时振幅，所 述解析周期振幅的解析周期宜设定为10min。由于电解槽组分的变化是一个动态的，需要一定时间的过程，因此，解析周期振幅的解 析周期并非越短越好， 一般可设定为10min，其判断精度已可达到生产中电解槽冷热控制的 要求。因此，可以对解析周期内电解槽的冷热趋势进行实时判断，从而达到了对电解槽的能 量平衡的实时控制。由此，可进一步将对过热度的实时监测应用到氧化铝和氟化铝添加控制步骤中，如将目 标电压引入到氧化铝添加速率控制步骤和氟化铝添加速率控制步骤中，作为基础数据，由计 算机依据该数据和槽电阻、电解质组分的内在关系得到中间值，用中间值同根据长期槽况跟 踪得到的参照值进行比较，从而对氧化铝、氟化铝的添加进行智能控制，促使电解槽向所希 望的冷或热的趋势转化，从而达到能量和物料的平衡。目标电压被引入氟化铝添加速率控制步骤后，氟化铝添加速率控制步骤和目标电压控制 步骤在每个氧化铝添加周期运行一次。如图4所示，氟化铝添加速率控制步骤和目标电压控制速率步骤包括如下逻辑判断步骤a. 首先判断氧化铝添加周期是否结束，否则转入氧化铝浓度控制步骤，是则转入步骤b;b. 判断氧化铝添加量将本解析周期内的氧化铝累计添加量与氧化铝的理论消耗量进 行比较累计添加量〉理论消耗量的上临界值则转入步骤cl;累计添加量<理论消耗量的下临界值则转入步骤C2;理论消耗量的上临界值》累计添加量》理论消耗量的下临界值则转入 步骤C3;Cl.判断是否有槽电压噪声，即是否满足解析周期振幅》钟振判别值I ，是则提高目标 电压，减少氟化铝添加量，否则縮短基础NB间隔，减少氟化铝添加量；c2.判断是否有槽电压噪声，即是否满足解析周期振幅》钟振判别值I ，是则提高目标 电压，氟化铝添加量不变，否则加大基础NB间隔，增加氟化铝添加量；c3.判断是否有槽电压噪声，即是否满足解析周期振幅》钟振判别值I ，是则提高目标 电压，氟化铝添加量不变，否则增加氟化铝添加量，恢复设定电压；上述步骤cl、 c2或c3执行完毕后，本氧化铝添加周期内的调控完成，下一氧化铝添加周 期开始时，重新回到步骤a。所述的氟化铝添加量，指单次添加量。其中步骤b可以是将本解析周期内的氧化铝累计添加量与氧化铝的理论消耗量进行比 较，如累计添加量超出理论消耗量的上限比率，则判断为氧化铝添加过多，转入步骤cl，如 累计添加量不足理论消耗量的下限比率，则判断为氧化铝添加过少，转入步骤c2，如累计添 加量在理论消耗量的允许比率之内，则判断为氧化铝添加正常，转入步骤c3。该上限比率、 下限比率和允许比率根据长期的数据跟踪确定，即以理论消耗量与上限比率的乘积为上临界 值，理论消耗量与下限比率的乘积为下临界值，允许比率则是以上限比率和下限比率为端点 的闭区间之间的值，理论消耗量与允许比率的乘积为正常值。其中步骤b还可以是计算本解析周期内的氧化铝累计添加量与氧化铝的理论消耗量之 间差值的绝对值，将该绝对值与根据长期的数据跟踪得到的设定值进行比较，如绝对值小于设定值，判断为氧化铝添加正常，转入步骤C3;如绝对值大于设定值，则进而比较本解析周期内的氧化铝累计添加量与氧化铝的理论消耗量，如本解析周期内的氧化铝累计添加量大于氧化铝的理论消耗量，则判断为氧化铝添加过多，转入步骤cl，如本解析周期内的氧化铝累 计添加量小于氧化铝的理论消耗量，则判断为氧化铝添加过少，转入步骤c2。与绝对值相比 较的设定值根据长期的数据跟踪确定。还可将目标电压引入到阳极极距调整控制步骤中，即在阳极极距调整控制步骤中以目标 电压替代设定电压当一个氧化铝添加周期结束时，首先判断是过加工还是欠加工结束，若为欠加工结束，且满足"在线电压<目标电压一下不感应带"，增大阳极极距，重新计算氧化铝浓度；若为过加工结束，且"在线电压〉目标电压+上不感应带"，减小阳极极距，重 新计算氧化铝浓度；当"目标电压一下不感应带<在线电压<目标电压+上不感应带"时，不进行极距调整。目标电压被引入氧化铝添加速率控制步骤后，氧化铝添加速率控制步骤每个解析周期运 行一次。如图3所示，氧化铝添加速率控制步骤包括如下逻辑判断步骤A. 比较本解析周期内的槽电阻和目标电阻，如槽电阻过高则转入步骤B，槽电阻过低转 入步骤C，槽电阻正常则保持原氧化铝添加速率；B. 判断累斜〉过欠变换值是否成立，是则执行欠过转换，否则加大欠量幅度；C. 判断累斜〈过欠变换值是否成立，是则执行过欠转换，否则加大过量幅度； 上述步骤A、 B或C执行完毕后，本解析周期内的调控完成，下一解析周期开始时，重新回到步骤A。所述的步骤A可以是计算出解析周期内的槽电阻平均值I^及该解析周期内的目标槽电阻平均值R目，得出二者差值的绝对值I R-—R目I ，将该绝对值与设定值进行比较，若该绝对值小于设定值时判断为槽电阻正常，保持原氧化铝添加速率；否则进而对Rm和R目进行比较 :若Rm〉R目且该绝对值大于设定值时判断为槽电阻过高，转入步骤B，否则判断为槽电阻过低，转入步骤c。 二者差值的绝对值反映出了槽况波动的方向，与绝对值相比较的设定值根据长期的数据跟踪确定。所述的步骤A还可以是计算出解析周期内的槽电阻平均值I^及该解析周期内的目标槽电阻平均值R目，如果Rm高于R目上限比率则判断为槽电阻过高，转入步骤B，如果RJ氏于R目下限比率则判断为槽电阻过低，转入步骤C，如果Rm处于以R目为基准的允许比率范围内，则判断为槽电阻正常，保持原氧化铝添加速率。该上限比率、下限比率和允许比率根据长期的数 据跟踪确定。前述的原氧化铝添加速率，在系统刚启动时，是指预先设定的氧化铝单次添加量和加料 间隔，在一个解析周期结束后则是指上一解析周期的氧化铝单次添加量和加料间隔，即氧化 铝添加状态。累斜代表槽电阻变化值与时间长度的比值，过欠变换值由通过长期的槽况跟踪和历史数 据分析来确定，不同的槽型有不同的设定值。实际控制的氧化铝加料间隔即"实际NB":实际NB4殳定NB士nXA。/。X设定NB，即以设定 的氧化铝加料间隔"设定NB"为基础，加大欠量幅度或加大过量幅度即是调整n的大小，从 而调整氧化铝加料间隔。所述的欠过转换是指由欠量添加状态转化为过量添加状态；所述的过欠转换是指由过量状态。前述的控制步骤采用的是控制加料间隔的方式。当然控制氧化铝添加状态有两种方式， 一是控制单次添加量，二是控制两次添加之间的加料间隔。由于解析周期可縮短至分钟级， 对氧化铝添加的控制精度也提高了 。还可在计算机控制方法中设置出铝量计划步骤计算机自动统计一个统计周期内的氧化 铝添加量、氟化铝添加量和温度的平滑值，将该加权平均值与设定基准比较，计算出下一出 铝周期的计划出铝量。所述出铝量计划步骤可采用如下步骤第一步以在统计周期内的氧化铝添加量、电解温度、氟化铝添加量的统计平滑值与基 准值相比较得出相应的模糊变量值权重；(1) 氧化铝添加量的统计平滑值与基准料量比较，得出相应的模糊变量值权重-2: 少得多；-1:较少；0:正常；1:较多；2:多得多；(2) 电解温度近三日平滑值与基准温度比较，得出相应的模糊变量值权重2:低得多 ;1:较低；0:正常；-1:较高；-2:高得多；(2)氟化铝添加量近三日统计平滑值与设定值比较，得出相应的模糊变量值权重2: 少得多；1:较少；0:正常；-1:较多；-2:多得多。第二步对三个模糊变量值权重求和，并进行判别，根据判别结果得出相应的出铝量(1) 三者模糊变量值权重之和》5，那么下一出铝周期出铝指示=基准值+200;(2) 三者模糊变量值权重之和》3且<5，那么下一出铝周期出铝指示=基准值+100;(3) 三者模糊变量值权重之和〉-5且《-3，那么下一出铝周期出铝指=基准值-100;(4) 三者模糊变量值权重之和《-5，那么下一出铝周期出铝指示=基准值-200;(5) 三者模糊变量值权重之和在(-3， +3)间，那么下一出铝周期出铝指示=基准值 一般以24h作为一个出铝周期，以该24h前的72h作为一个统计周期，以该72h中每24h的氧化铝添加量、电解温度、氟化铝添加量的平均值进行加权平均来得到相应的统计平滑值。 由于上述的出铝量计划步骤考虑了氧化铝添加量、电解温度和氟化铝添加量，即考虑了电解槽能量平衡的要求，因此，比原有出铝量计划步骤中仅根据出铝周期内的氧化铝累计添加量来推导出铝量即仅考虑物料平衡的要求更为合理。一般地，所述统计周期为72h，其出铝量指示值已经较为合理。此外，槽电压解析步骤中的振幅变量还包括日均振幅。所述日均振幅，指24h内解析周 期振幅的平均值。该值可在一定程度上反映槽况的平衡程度，反映24h内，帮助操作人员推断出如设定电压的合理值等反映正常槽况的参考数据。当在线电压超出以设定电压为基准的允许电压范围时，计算机控制系统判断为异常槽况 ，中止目标电压控制步骤的运行，转入异常槽况控制步骤，可以设定此种情形下计算机自动 发出语音报警信号，通知操作人员采取人工调控措施后继续自动控制，以保证在发生如加料 系统失控等意外事故时，计算机控制系统和电解槽的安全性。
权利要求
1. 铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，包括槽电压解析控制步骤、氧化铝添加速率控制步骤、氟化铝添加速率控制步骤，其特征在于在槽电压解析控制步骤中，对槽电压进行实时分析，根据电压变化曲线计算出振幅变量，包括瞬时振幅和解析周期振幅；槽电压解析控制步骤中设置目标电压控制步骤，目标电压的初始值等于设定电压，设定电压在安全电压上限和安全电压下限范围内设定，每个解析周期结束时，根据槽电压的分析结果，在设定电压和安全电压上限范围内对目标电压进行调整目标电压＝上一周期目标电压+附加调整值，当解析周期振幅＞钟振判别值II时，附加调整值为正，由计算机对目标电压往上调整；当解析周期振幅＜钟振判别值I时，附加调整值为负，由计算机对目标电压往下调整；当钟振判别值II≥解析周期振幅≥钟振判别值I时，附加调整值为零，计算机将目标电压保持在上一周期目标电压。
2.权利要求2如权利要求l所述的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，其特征 在于所述解析周期振幅的解析周期为5min、 10min或15min。
3.权利要求3如权利要求1或2所述的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，其 特征在于氟化铝添加速率控制步骤和目标电压控制步骤在每个氧化铝添加周期结束时运行 一次，氟化铝添加速率控制步骤和目标电压控制步骤包括如下逻辑判断步骤a. 首先判断氧化铝添加周期是否结束，否则转入氧化铝浓度控制步骤，是则转入步骤b;b. 判断氧化铝添加量将本解析周期内的氧化铝累计添加量与氧化铝的理论消耗量进 行比较累计添加量〉理论消耗量的上临界值则转入步骤cl;累计添加量<理论消耗量的下 临界值则转入步骤C2;理论消耗量的上临界值》累计添加量》理论消耗量的下临界值则转入 步骤C3;cl.判断是否有槽电压噪声，即是否满足解析周期振幅》钟振判别值I ，是则提高目 标电压，减少氟化铝添加量，否则縮短基础NB间隔，减少氟化铝添加量；c2.判断是否有槽电压噪声，即是否满足解析周期振幅》钟振判别值I ，是则提高目 标电压，氟化铝添加量不变，否则加大基础NB间隔，增加氟化铝添加量；c3.判断是否有槽电压噪声，即是否满足解析周期振幅》钟振判别值I ，是则提高目 标电压，氟化铝添加量不变，否则增加氟化铝添加量，目标电压恢复为设定电压；上述步骤cl、 c2或c3执行完毕后，本氧化铝添加周期内的调控完成，下一氧化铝添加 周期开始时，重新回到步骤a。
4. 如权利要求1或2所述的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，其 特征在于在阳极极距调整控制步骤中以目标电压替代设定电压。
5. 如权利要求1或2所述的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，其 特征在于氧化铝添加速率控制步骤在每个解析周期结束时运行一次，氧化铝添加速率控制 步骤包括如下逻辑判断步骤A. 比较本解析周期内的槽电阻和目标电阻，如槽电阻过高则转入步骤B，槽电阻过低 转入步骤C，槽电阻正常则保持原氧化铝添加速率；B. 判断累斜〉过欠变换值是否成立，是则执行欠过转换，否则加大欠量幅度；C. 判断累斜〈过欠变换值是否成立，是则执行过欠转换，否则加大过量幅度； 上述步骤A、 B或C执行完毕后，本解析周期内的调控完成，下一解析周期开始时，重新回到步骤A。
6. 如权利要求1或2所述的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，其 特征在于还设置了出铝量计划步骤，即统计一个统计周期内的氧化铝添加量、氟化铝添加量和测量温度的平滑值，将该加权平均值与设定基准比较，计算出下一出铝周期的计划出铝
7. 如权利要求6所述的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，其特征 在于所述统计周期为72h。
8. 如权利要求1或2所述的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，其 特征在于槽电压解析步骤中的振幅变量还包括日均振幅。
9. 如权利要求1或2所述的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，其 特征在于当在线电压超出允许电压范围时，计算机中止目标电压控制步骤，转入异常槽况 控制步骤。
全文摘要
本发明涉及铝电解自动控制领域，并公开了一种能够适应较宽范围内的槽况过热或过冷变化，并实时监控电解槽过热度的铝电解冷热趋势计算机实时控制方法，该方法通过在槽电压解析控制步骤中，对槽电压进行实时分析，根据电压变化曲线计算出振幅变量，包括瞬时振幅和解析周期振幅；并设置目标电压控制步骤，根据槽电压波动情况，在设定电压和安全电压上限之间对目标电压进行调整。本发明还将振幅变量引入了氟化铝添加速率控制步骤和氧化铝添加速率控制步骤，并设置了出铝量计划步骤，使电解槽在物料平衡和能量平衡的状态下运行。本发明能够实时控制过热度，使电解槽在稳定高效的状态下持续运行，降低了电解槽操作人员的管理强度和难度。
文档编号C25C3/00GK101280436SQ20081030171
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月22日 优先权日2008年5月22日
发明者张树东, 勇 李, 李孟湘, 李炜煜, 王有来, 田庆红, 秦卫中, 谭群发 申请人:四川启明星铝业有限责任公司