[發明專利]一種基于數字化電解槽的鋁電解智能優化控制平臺

有效

• 申請號: 202010050939.4
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111155149B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 丁鳳其;鄒忠;鄭文波;肖勝華
• 申請（專利權）人: 湖南阿爾惠特科技股份有限公司
• 主分類號: C25C3/20
• 分類號: C25C3/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種基于數字化電解槽的鋁電解智能優化控制平臺，其特征在于，包括傳感器采集單元，控制單元，顯示單元，以太網以及上位機分布式集群系統；

所述傳感器采集單元、控制單元、以太網以及上位機分布式集群系統依次相連，且控制單元與所述顯示單元相連；

所述傳感器采集單元采集的數據輸入至控制單元進行解析和預處理后，通過以太網傳輸至上位機分布式集群系統，所述上位機分布式集群系統通過對接收的數據進行分析挖掘、特征提取和推理計算后，得到優化控制邏輯，再通過以太網將優化控制邏輯傳輸至控制單元，使得控制單元依據優化控制邏輯對電解槽進行優化控制；

所述傳感器采集單元包括系列電流傳感器、槽電壓采集傳感器，鋁電解槽陽極電流分布或立柱母線在線檢測傳感器，鋁電解槽側部與底部溫度分布在線傳感器以及鋁電解槽在線母線位置傳感器；

所述上位機分布式集群系統包括五個控制模塊，依次為基于局部濃度變化信息的區域濃度控制模塊，基于局部效應發生特征的精準效應預報和抑制模塊，基于電解槽在線過熱度評估技術的熱平衡控制模塊，基于局部陽極噪聲的槽穩定性控制模塊以及基于換極位置自動檢測技術的換極過程物料和熱平衡補償優化模塊。

2.根據權利要求1所述的平臺，其特征在于，所述.基于局部濃度變化信息的區域濃度控制模塊的具體工作過程如下：

步驟A1：安裝在線陽極電流分布或立柱母線傳感器；

步驟A2：對電解槽上部氣路中的電磁閥進行改造，使得每個火眼的打殼下料動作能獨立控制；

步驟A3：基于傳統濃度控制中用斜率和累斜來追蹤U型曲線的方法，創建電流斜率和電流累斜追蹤區域電流變化規律，從而實現各火眼濃度變化特征的解析；

其中，電流斜率計算是基于2秒采樣的陽極電流值Is，將陽極電流值Is進行一次慣性濾波得到If，對If進行2分鐘時間窗口的中值遞推計算得到Ip，利用Ip對時間求導獲得電流斜率，電流斜率＝ΔIp/Δt；

電流累斜是間隔30分鐘內電流斜率的累加值；

步驟A4：利用火眼濃度變化特征，基于按需下料原則實現各火眼下料邏輯的控制。

3.根據權利要求2所述的平臺，其特征在于，所述基于按需下料原則實現各火眼下料邏輯的控制過程如下：

根據流速場仿真和電解生產的工藝特征，設置每個火眼對應的基準下料比例系數參數，然后依據每個火眼濃度解析情況對下料比例系數進行適當調整：根據每個火眼總電流計算出的電流斜率和電流累斜變化，得到對應火眼的濃度變化趨勢，采用模糊分檔思想，實現各火眼濃度的均勻性控制，火眼濃度變化趨勢分為小、中和大三檔，對應火眼基準下料比例系數分別為1％、2％以及3％；其中，火眼總電流指對應火眼所屬陽極的采樣電流之和。

4.根據權利要求3所述的平臺，其特征在于，所述基準下料比例系數參數的設置準則：電解槽兩端下料系數設置為80％—60％，即比整體濃度控制基準小20％—40％，中間火眼基本與整體濃度控制基準一致，設置為100％。

5.根據權利要求1所述的平臺，其特征在于，所述基于局部效應發生特征的精準效應預報和抑制模塊中的精準效應預報過程如下：

步驟B1：計算所有導電正常的陽極電流在t時刻向前滑動時間窗口TL和Ts內的平均值為ITl和Its，其中ITl為t時刻向前滑動TL時間窗口內的電流均值，ITs為t時刻向前滑動Ts時間窗口內的電流均值；

其中，TL、Ts分別為長周期1h和短周期10min的時間窗口；

步驟B2：計算短周期窗口電流均值相對于長周期滑動窗口電流均值的變化率，如下式所示：δt＝(ITl-ITs)/ITl；

步驟B3：判斷δt相對于設定預報閥值δset的情況，若大于預報閥值δset，則輸出預報結果，若小于預報閥值，則進行下一時刻的循環計算。