[發明專利]電解槽自適應控制方法

無效

• 申請號: 201310058673.8
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN103114309A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 尹剛;尹藝臻;李卓蔓;沈重衡;尹松;尹冬;張艷怡;尹在之;白家揚;尹平
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C25C3/20
• 分類號: C25C3/20
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本發明涉及電解鋁領域，尤其涉及一種電解槽自適應控制方法。

背景技術

電能消耗是電解鋁生產工藝上能源消耗最大的地方，隨著電費價格越來越高，其在鋁成本中的比重越來越大，因此，降低電解鋁電耗是全國各個電解鋁廠降低鋁錠成本、增加經濟效益的有效途徑，也是國家重點攻關課題。

鋁電解過程中伴隨著復雜的電化學反應，物質和能量轉換復雜，生產環境極其惡劣，生產過程機理不清楚，難以建立數學模型；而且生產過程具有高度非線性、干擾大、不確定性強、未知因素多、可在線監測信息量少，這些都增加了生產過程準確控制的難度。為此，國內外研究者一直致力于鋁電解自動控制技術的研究、開發工作。沈陽鋁鎂設計研究院研究開發了基于BITBUS總線技術的鋁電解槽分布式控制系統；貴州鋁廠和貴陽鋁鎂設計研究院聯合完成了大型預焙槽滯環自適應控制系統的開發，所謂自適應控制,就是使電解槽在能量和物料平衡的狀態下工作,槽子處于基本穩定狀態；自適應控制的基本思想是根據Al₂O₃濃度與槽電阻對應關系,利用槽電阻“辨識”Al₂O₃濃度,然后控制Al₂O₃加料速率；沈陽鋁鎂設計研究院和撫順鋁廠共同承擔了有色總公司“八五”攻關項目“智能型鋁電解槽工業試驗”；青海鋁廠與中南工業大學共同承擔了“智能模糊控制技術在160kA預焙鋁電解槽上的開發應用”；這些研究工作的進行，使我國鋁電解控制技術在很多方面都已接近了國際水平，電解鋁的電耗也有了較大的改進。

但是以上的研究工作主要都是集中在槽控機的控制上。目前，電解槽的控制完全由槽控機完成，由于槽控機的控制對實時性要求較高，所以槽控機不太可能去處理大量的數據。因此槽控機不論采用何種控制算法，基本上都是根據最近所采集的兩個小時內的電壓、電流數據進行處理和推理，推算出各個槽的設定電壓和加料間隔時間。一個電解車間內，所有的電解槽采用的控制算法完全一樣，但是實際上各個電解槽的狀態都不一樣，而只根據最近兩個小時的數據顯然是無法判斷出比較準確的槽況和槽況的變化原因，因此，單獨研究槽控機的控制算法無法真正解決電解槽的控制問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種電解槽自適應控制方法。

本發明提供了一種電解槽自適應控制方法，包括如下步驟：

步驟1，分析電解鋁過程中電解槽一定時間段內的電解槽電壓波動值和工況情況，設置槽控機工作狀況和氧化鋁濃度區間值；

步驟2，判斷工況情況，在所述一定時間段內，記錄電解槽電壓波動值的升降情況、電解槽電壓波動值的波動幅度、電解槽電壓波動值突變的情況；

步驟3，根據氧化鋁濃度的初始狀態和氧化鋁的濃度變化的速度計算一定時間段內的氧化鋁濃度，控制電解槽槽控機，使電解槽槽控機工作狀況和氧化鋁濃度區間值始終達到優化狀態。

其有益效果是：針對電解槽的不同狀態，創造性地提出了電解槽的自適應控制方法，綜合了上位機與槽控機的控制，通過上位機的判斷在槽控機中有機地集成了與槽況、工況相關的控制因素，從而使電解槽的自適應專家系統控制技術可以滿足各種電解槽的不同控制要求，從而實現了電解槽的節能降耗。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種電解槽自適應控制方法，包括如下步驟：

步驟1，分析電解鋁過程中電解槽一定時間段內的電解槽電壓波動值和工況情況，設置槽控機工作狀況和氧化鋁濃度區間值；

步驟2，判斷工況情況，在所述一定時間段內，記錄電解槽電壓波動值的升降情況、電解槽電壓波動值的波動幅度、電解槽電壓波動值突變的情況；

步驟3，根據氧化鋁濃度的初始狀態和氧化鋁的濃度變化的速度計算一定時間段內的氧化鋁濃度，控制電解槽槽控機，使電解槽槽控機工作狀況和氧化鋁濃度區間值始終達到優化狀態。

所述的電解槽自適應控制方法，優選的，步驟1中設置槽控機包括：

步驟21，控制電解槽槽控機的加料速度，根據設置的槽控機工作狀況和氧化鋁濃度區間值，控制進料速度；

步驟22，從低氧化鋁濃度找出一個最低氧化鋁濃度區間作為初始氧化鋁濃度，從初始氧化鋁濃度開始根據電解槽電壓的變化率和加料間隔時間，開始計算氧化鋁濃度，每隔一定時間段對氧化鋁濃度進行一次校正。

所述的電解槽自適應控制方法，優選的，所述槽控機工作狀況和氧化鋁濃度區間值包括：