[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

本發明公開了一種基于數字化電解槽的鋁電解智能優化控制平臺，通過增加鋁電解槽的各種在線傳感器信息，依靠對傳感信息的解析和挖掘，獲得各種描述電解槽工藝和內部狀態的定性或定量信息，現場控制單元和上位機分布式集群系統通過對實時陽極電流分布頻譜信息的深度分析，解析出各類電解槽工藝特征；利用電解槽工藝特征，可以對電解槽的整個反應過程進行實時監控，提高作業的操作質量，為電解工藝技術人員有效分析槽況，提供了可靠的數據支持和科學依據；同時，通過與分區下料系統硬件的配合及分區下料智能策略的實施，為控制系統實現縮小指標波動區間的智能優化和零效應控制目標提供技術保證，從而為進一步節能降耗和減員增效奠定堅實的基礎。

技術領域

本發明屬于鋁電解智能制造領域，特別涉及一種基于數字化電解槽的鋁電解智能優化控制平臺。

背景技術

近幾年隨著大型預焙鋁電解槽技術不斷朝大型化發展，特別是伴隨國家節能降耗目標和國內能源價格不斷攀升的現實情況，國內電解生產廠家幾乎都選擇400kA以上的電解槽型，電解控制和工藝技術條件也相應地走“低溫低電壓”的路線，在具體的生產實施過程中均出現了一些新的難以解決的問題，其中最突出的表現在氧化鋁溶解困難、區域氧化鋁濃度分布的差異性增大、容易誘發局部效應、效應熄滅困難，而控制系統氧化鋁濃度控制不好導致電解槽的穩定性變化快，生產管理難度大，參見文獻王昌昌.鋁電解槽復雜電解質體系工藝優化研究[J].有色冶金節能,2017,33(03):26-30。

現有的控制技術只有兩個在線采集信號(槽電壓與系列電流)，并基于單一的綜合槽電阻信號來進行槽穩定性判斷及氧化鋁濃度的估算，對電解槽工藝故障的“局部性”特點先天缺乏可用信息，因此光靠目前系列電流和電壓這兩個在線采集信號來解決上述氧化鋁溶解性差、均勻性不好、穩定性差的問題變得越來越困難。

發明內容

本發明為了克服上述技術問題，提出了一種基于數字化電解槽的鋁電解智能優化控制平臺。

本發明的技術方案如下：

一種基于數字化電解槽的鋁電解智能優化控制平臺，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。

進一步地，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；