[發明專利]一種基于電解槽實時生產數據的專家系統

在審

• 申請號: 201510060274.4
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN105467945A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 曹斌;王紫千;楊朝紅
• 申請（專利權）人: 貴陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;C25C3/20
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠;李余江

技術領域

本發明涉及鋁電解生產管控系統技術領域，具體涉及一種基于電解槽實時生產數據的鋁電解生產專家系統。

背景技術

鋁電解生產是一個復雜的電化學過程，具有電、磁、熱、力、流、濃度多物理場耦合和非線性、時變、大滯后的特點，實現良好的控制極為困難。傳統的鋁電解生產采用DCS系統控制和人工操作結合的方式，而人工操作缺乏智能化、規范化的指導，致使電解生產管控水平低，不同電解槽生產不穩定、效率和能耗差異大，是長期困擾業界的難題。因此，研究電解生產的機理，分析電解槽運行數據，建立智能化、規范化的電解生產管控模型及其知識庫，并采用信息技術和計算機技術對電解生產進行控制，開發推理機，形成鋁電解生產專家系統，對于提高電解生產管控水平具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于為克服現有技術的不足，提供一種基于電解槽實時生產數據的專家系統，對鋁電解槽運行狀態與生產過程中的換極、出鋁、陽極效應、槽破損、電壓擺、抬母線等工況進行預判、指導、評價，使鋁電解生產過程處于完全受控的狀態，提高鋁電解生產管控的精細化程度與自動化水平。

本發明的技術方案如下：

本發明的這種基于電解槽實時生產數據的專家系統，它是實時數據的鋁電解生產智能管控系統，它包括：數據集成平臺、工況預判子系統、操作指導子系統、操作評價子系統、統計分析子系統。

其中：

數據集成平臺負責集成生產過程數據，如電解槽電流分布數據、電解槽溫度分布數據、電解槽氧化鋁濃度數據、電解槽鋁液界面形狀數據等，為工況預判子系統、操作指導子系統、操作評價子系統、統計分析子系統提供數據支持；工況預判子系統負責對鋁電解生產過程中的換極、出鋁、陽極效應、電解槽破損、電壓擺等操作和工況進行預警、報警，并診斷電解槽運行的狀態；操作指導子系統負責對鋁電解生產過程中的換極、出鋁、熄滅陽極效應、抬母線等操作進行最優操作指導；操作評價子系統負責對換極、出鋁、熄滅陽極效應、抬母線等操作進行評價，并為績效考核提供數據支撐；統計分析子系統負責日工藝參數的分析與報表的生成、發送、存儲、查詢，日運行狀態的分析與報表的生成、發送、存儲、查詢，日績效考核的分析與報表的生成、發送、存儲、查詢，電解槽運行趨勢的預測與報表的生成、發送、存儲、查詢。

進一步的：

數據集成平臺包括：通訊接口和數據庫，數據集成平臺可通過企業服務總線或移動互聯網技術接入多種協議的無線或有線設備（包括在線檢測裝置、計算機終端、攝像裝置和移動終端等），對離線和在線檢測數據、視頻或圖像進行計算、存儲、顯示，并提供與DCS系統和ERP系統的接口。其中，數據庫可分為實時數據庫和關系數據庫；實時數據庫通過通訊接口接收鋁電解生產過程的實時數據；關系數據庫通過通訊接口接收鋁電解生產過程的關系數據。

工況預判子系統包括：換極預判模塊、出鋁預判模塊、陽極效應預判模塊、電解槽破損預判模塊、電壓擺預判模塊、電解槽運行狀態診斷模塊。上述模塊以在線或離線檢測數據為基礎，進行數據分析和推理，動態計算換極周期、單臺槽日出鋁量，動態進行陽極效應預報、電解槽破損位置判斷、電壓擺預報，對電解槽能量收支平衡、爐幫厚度、磁流體穩定性、電解質含碳量、陽極長包與脫落峰進行診斷，并對異常工況進行預警、報警。

具體的，換極預判模塊具有動態制定換極周期的功能；出鋁預判模塊具有動態制定單臺槽日出鋁指示量的功能；陽極效應預判模塊具有陽極效應預報、效應處理決策支持的功能；電解槽破損預判模塊具有破損位置判斷、維修方案決策支持的功能；電壓擺預判模塊具有電壓擺預報、處理方案決策支持的功能；電解槽運行狀態診斷模塊具有電解槽能量收支平衡診斷、爐幫厚度診斷、磁流體穩定性診斷、電解質含碳量診斷、陽極長包與脫落診斷的功能。

更進一步的：

操作指導子系統包括：換極操作指導模塊、出鋁操作指導模塊、熄滅陽極效應操作指導模塊、抬母線操作指導模塊。這些模塊以工況預判子系統的數據分析和實時推理的結果為基礎，自動生成效應處理、電解槽破損維修、出鋁、換極等方案，并將方案以數據、圖形和圖像的方式發至移動智能終端，指導人員操作。

操作評價子系統包括：換極操作質量評價模塊、出鋁操作質量評價模塊、熄滅陽極效應操作質量評價模塊、抬母線操作質量評價模塊。這些模塊以工況預判子系統的數據分析和實時推理的結果為基礎，對操作質量、完成時間等進行評價。

具體的，換極操作質量評價模塊依據完成時間、新換極周圍4塊陽極電流分布、槽電壓曲線波動幅度、槽噪聲、鋁液波動頻率、規定時間內是否達到全電流等技術指標對換極操作質量做出評價。