铝电解槽阳极效应预警方法与流程

本发明属于铝的电解法生产技术领域，具体涉及一种铝电解槽阳极效应预警方法。

背景技术：

大型铝电解槽多用自动控制系统进行生产管理，生产过程中控制铝电解槽内的物料浓度很关键，自动控制系统中的槽控机通过对铝电解槽内氧化铝浓度的间接判断与分析，可制定合理的下料速度，从而达到对槽内的物料浓度的控制。通过将槽内氧化铝浓度控制在一个较低的范围内，可以获得较高的电流效率和稳定性。但较低的氧化铝浓度往往会带来阳极效应频发的问题，因为氧化铝浓度降低后，电解质与阳极气体的润湿性变差，阳极气体难以从电解质中排出而黏附在阳极碳块的底掌上，气体聚集过多时，会引起槽电压的急剧升高与槽稳定性的剧烈波动，即发生阳极效应。阳极效应的发生伴随着大量的能源消耗，并且会排出污染性的pfc类气体，减少或消除阳极效应的发生是需要解决的问题。

发生阳极效应之后再进行处理属于事后处理，目前更常用的解决手段是通过提前预警的方式，以在阳极效应发生之前进行及时处理，抑制阳极效应的发生。现行的铝电解槽阳极效应预报的方法，通过采集铝电解槽的槽电压，并对槽电压进行解析以判断浓度状态，当电压出现快速攀升时则结合浓度信息给出阳极效应的预报结果；也有如cn101967658a所公开的通过计算电流分布相对误差并与设定阈值进行比较，来给出阳极效应预报结果的。但是，由于针对氧化铝浓度的槽电压解析需要对槽电压数据进行较长时间的滤波，因而预报很难在阳极效应发生之前的足够时间内给出，未能为抑制阳极效应的发生争取足够的处理时间，造成对阳极效应的抑制处理往往时间不足，阳极效应仍然较多发生。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种铝电解槽阳极效应预警方法，避免对阳极效应的预警不及时的问题，取得对可能发生的阳极效应进行提前预报，为抑制阳极效应的处理争取更多时间的效果，减少阳极效应的发生，降低能耗和污染物的排放。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

铝电解槽阳极效应预警方法，包括电解槽，所述电解槽包括槽体，所述槽体上扣合有槽盖板，穿过所述槽盖板设有阳极导杆；阳极导杆位于槽体内的一端连接阳极碳块，另一端与横梁母线相连以用于进电；所述槽盖板上设有位移传感器，所述位移传感器与预警控制器信号连接以将电解过程中槽盖板的位移信号传递给预警控制器，预警控制器根据位移信号判断是否即将发生阳极效应，所述预警控制器连接告警装置和槽控机以在判定即将要发生阳极效应时向告警装置和槽控机输出对应指令信号。

进一步完善上述技术方案，所述位移传感器固定连接在槽盖板的上部。

进一步地，所述预警控制器对接收的位移信号进行位移特征提取，再与预设入的判断阀值进行对比从而进行判断。

优选地，所述位移特征为槽盖板的绝对位移量，当绝对位移量达到判断阀值则判定即将要发生阳极效应。

优选地，所述位移特征为槽盖板的加速度，当加速度达到判断阀值则判定即将要发生阳极效应。

优选地，所述位移特征为槽盖板的位移频谱，判断阀值为谱特征，当位移频谱接近谱特征则判定即将要发生阳极效应。

进一步地，所述预警控制器对接收的位移信号进行提取判断的周期为5秒以上，判定即将要发生阳极效应时向告警装置和槽控机输出对应指令信号，反之则进入下一周期。

进一步地，所述预警控制器包括判断模块，所述判断模块连接电源模块、通信模块、时钟模块、存储模块以及a/d转换模块，所述a/d转换模块连接位移解析模块，所述位移传感器与所述位移解析模块相连接，所述告警装置和槽控机与所述通信模块相连接；所述判断模块内写有所述判断阀值。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过检测槽盖板的位移信息可以间接解析获得结壳上部气体的运动状态，从而间接预报阳极效应的发生，对可能发生的阳极效应进行提前预报，预报判断简单可靠，及时性好，为抑制阳极效应的处理争取更多时间，从而减少阳极效应的发生，降低能耗和污染物的排放。

2、本发明位移传感器安装相对更加灵活，整体造价便宜；预报结果可靠，可以减少人工巡视的工作量。

3、本发明可以快速获得效应状态，并可向告警装置和操控系统进行快速反馈，可及早对浓度控制指令进行修正或者补偿。

4、本发明可以提醒人工及早介入，减少槽内物料浓度的波动，提早抑制阳极效应的发生。

附图说明

图1-具体实施例的铝电解槽阳极效应预警方法的结构示意图；

其中，横梁母线1，阳极导杆2，阳极碳块3，位移传感器4，预警控制器5，槽控机6，告警装置7，槽盖板8，结壳9，槽体10。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

具体实施例的铝电解槽阳极效应预警方法，通过在线监测槽盖板8位移信息，对所获得的位移信息进行在线解析以间接获得结壳9上部气体运动状态，从而对铝电解槽即将可能发生的阳极效应进行预报。参见图1，包括电解槽，所述电解槽包括槽体10，所述槽体10上扣合有槽盖板8，图中为示意性的一侧构造，另一侧为镜像形式；穿过所述槽盖板8设有阳极导杆2；阳极导杆2位于槽体10内的一端连接阳极碳块3，另一端与横梁母线1相连以用于进电；所述槽盖板8上设有位移传感器4，所述位移传感器4与预警控制器5信号连接以将电解过程中槽盖板8的位移信号传递给预警控制器5，并通过预警控制器5根据位移信号判断是否即将发生阳极效应，所述预警控制器5连接告警装置7和槽控机6（或是槽控机操控系统）以在判定即将要发生阳极效应时向告警装置7和槽控机6输出对应指令信号。

铝电解槽在将要发生阳极效应前约300s以内，其阳极气体的排放呈现非均匀状态，阳极气体以波浪形周期排放到槽内的结壳9上部空间，阳极气体在从上部空间溢出时会造成槽盖板8的非正常位移，该位移具有特定的频谱和绝对位移幅度范围（可通过阳极效应发生前后实测得到），通过检测槽盖板8的位移信息可以间接解析获得结壳9上部气体的运动状态，从而间接预报阳极效应的发生，对可能发生的阳极效应进行提前预报；位移传感器的应用及对位移信号采样解析判断的方式很成熟，预报判断简单可靠，及时性好，为抑制阳极效应的处理争取更多时间，从而减少阳极效应的发生，降低能耗和污染物的排放。

所述预警控制器5对接收的位移信号进行位移特征提取，再与预设入的判断阀值进行对比从而进行判断，预报阳极效应的发生可能性；预警控制器5对接收的位移信号进行提取判断的周期为五秒以上，判定即将要发生阳极效应时向告警装置7和槽控机6输出对应指令信号，反之则不向告警装置7和槽控机6输出对应指令信号并进入下一提取判断周期。所述位移特征为槽盖板8的绝对位移量、加速度或/和位移频谱，判断阀值与之对应设定。

具体地，所述预警控制器5包括判断模块，所述判断模块连接电源模块、通信模块、时钟模块、存储模块以及a/d转换模块，所述a/d转换模块连接位移解析模块，所述位移传感器4与所述位移解析模块相连接，所述告警装置7和槽控机6与所述通信模块相连接；所述判断模块内写有所述判断阀值。位移解析模块接收位移传感器4传送的槽盖板8位移信号并存储，本实施例中对位移信号提取判断的周期为300秒，位移传感器4实时检测槽盖板8的位移情况，并将检测的位移信号传递给位移解析模块，位移解析模块对接收的位移信号进行解析，经a/d转换模块转换为数字量后传入判断模块并提取位移特征，与预设入的判断阀值进行对比从而判断是否即将发生阳极效应。其中，位移特征可以是槽盖板8的绝对位移量，当绝对位移量达到判断阀值的位移量值时则判定即将要发生阳极效应；位移特征也可以是槽盖板8的加速度，当加速度达到判断阀值的加速度上限值时则判定即将要发生阳极效应；位移特征也可以是槽盖板8的位移频谱，判断阀值为谱特征，当位移频谱快速接近判断阀值的谱特征则判定即将要发生阳极效应；位移特征还可以综合槽盖板8的绝对位移量、加速度和位移频谱中的任两个或三个，逐一解析判断，均达到预报条件，则判定即将要发生阳极效应。预警控制器5判定即将要发生阳极效应后，通过通信模块向告警装置7和槽控机6发出对应的指令信号，告警装置7根据指令信号进行预报告警，告警装置7可以是led面板指示灯或/和语音广播等方式，槽控机6根据指令信号可以对应调节下料速度，从而控制槽内的物料浓度，抑制阳极效应的发生，当然，抑制阳极效应的处理不限于槽控机控制的下料速度调节，还可以结合人工的方式，根据告警装置7的提醒，采用传统的人工方式，及时将木棒插入电解质，挤走阳极碳块3底掌上的聚集气层，或采用人工震动的方式等来处理。

其中，所述位移传感器4优选固定连接在槽盖板8的上部，获得的位移信号更及时、准确。

位移传感器4与预警控制器5之间、预警控制器5与告警装置7和槽控机6之间的信号传递可以是有线传输，也可以是无线传输的方式。实施时，对应于槽盖板8与槽体10的扣合连接结构，可以对应实测得到阳极效应发生前后槽盖板8的位移特征，并对应设置预警控制器5的位移解析模块和判断阀值以便后续的在线监控。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。