铝电解槽区域控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电解槽的控制系统，尤其涉及应用区域控制方法对预焙阳极铝电解槽的物料平衡、阳极电流分布以及电解质铝液界面稳定性分区域进行控制的铝电解槽区域控制系统和方法。包括电解槽和槽控机，将电解槽划分为两个或两个以上的控制区域，在每个控制区域内设有信号采集处理子系统、槽况诊断子系统、区域氧化铝加料子系统和区域极距控制子系统。本发明专利技术的优点效果：能对电解槽的各控制区域进行有针对性的控制，提高了控制精度，对出现异常的区域能进行有效的监控和单独区域控制，避免了整体操作对电解槽状态特别是热平衡的破坏，有利于稳定电解槽运行，达到节能降耗，提高电流效率的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电解槽的控制系统，尤其涉及应用区域控制方法对预焙阳极铝电 解槽的物料平衡、阳极电流分布以及电解质铝液界面稳定性分区域进行控制的铝电解槽区 域控制系统和方法。
技术介绍
铝电解槽内存在着复杂的物料平衡和物理场分布。只有将电解槽的尽可能多的参 数进行合理的控制才能使电解槽达到较好的物料平衡和热量平衡，取得较好的技术经济指 标。传统控制方法是根据电解槽整体的电压信号进行分析处理，采用各种控制策略来 对电解槽进行整体控制。随着尺寸不断变大，极距以及熔体的流速和界面波动等在空间上 存在严重不均衡性。传统控制方法的缺点不断暴露出来。氧化铝在电解质中的浓度在空间 分布上不均勻，传统控制方法对此缺乏针对性的控制，容易诱发阳极效应的发生；传统控制 方法很难对阳极的电流分布进行实时的监控和调整，容易出现阳极严重偏流，造成能量浪 费；电解槽发生局部界面波动剧烈时，传统控制方法只能对极距进行整体控制，电解槽的热 平衡经常随着整体极距的调整而受到破坏。这种不考虑电解槽的区域差异的传统控制方法已经不能适应现在社会对降低铝 电解过程的能源消耗，减少阳极效应中产生的有害气体的排放量，以及铝厂对进一步提高 电流效率和槽寿命的要求。因此研发新的铝电解槽控制系统和方法是本领域技术人员急需 解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题本专利技术提供一种，目的是为 了提高电解槽内氧化铝浓度控制精度，有效的监控和消除电解槽局部出现的电解质铝液界 面波动和阳极质量问题，使电解槽维持良好的稳定性和热平衡，提高电流效率，降低能耗， 减少阳极效应。为达上述目的本专利技术铝电解槽区域控制系统，包括电解槽和槽控机，将电解槽划 分为两个或两个以上的控制区域，在每个控制区域内设有信号采集处理子系统、槽况诊断 子系统、区域氧化铝加料子系统和区域极距控制子系统。所述的信号采集处理子系统为设在阳极导杆和/或阳极大母线上的信号采集装 置，信号采集装置采集电压或电流信号。所述的槽况诊断子系统由下述结构构成槽控机，接收信号采集处理子系统发送 的信号，进行处理后向区域氧化铝加料子系统和区域极距控制子系统发送控制信号；上位 机，接收槽控机的信号，进行处理后向槽控机反馈信号。所述的在每个控制区域内至少设置一个区域氧化铝加料子系统。所述的区域氧化铝加料子系统为氧化铝加料装置。所述的每个控制区域设有阳极大母线，相邻控制区域内的阳极大母线通过软带连接。所述的区域极距控制子系统为由槽况诊断子系统控制的阳极提升机构，在每个控 制区域内设有至少一台阳极提升机构。铝电解槽区域控制系统的控制方法，由下述步骤构成每个控制区域内的信号采 集处理子系统将采集的信号传送到槽况诊断子系统，为槽况诊断子系统提供数据输入，通 过槽况诊断子系统对槽况进行诊断，然后槽况诊断子系统对不同控制区域内的区域氧化铝 加料子系统和区域极距控制子系统发出动作指令，由区域氧化铝加料子系统和区域极距控 制子系统完成对电解槽的区域控制。所述的信号采集处理子系统为信号采集装置；槽况诊断子系统为槽控机和上位 机；区域氧化铝加料子系统为氧化铝加料装置；区域极距控制子系统为阳极提升机构。所述的不同控制区域的氧化铝加料装置接收槽控机的动作指令，根据电解槽不同 控制区域氧化铝浓度进行有针对性的加料。所述的各控制区域的氧化铝浓度是根据本控制区域的电阻斜率变化进行控制。所述的各控制区域电阻斜率变化只通过和本控制区域的阳极大母线和下一台电 解槽阳极大母线的电压差进行计算。当电解质铝液界面剧烈波动时，为了避免电流效率损失，所述的槽控机向各控制 区域阳极提升机构发送调整极距的动作指令。所述的电解质铝液界面波动是否剧烈是根据各个阳极的电流的波动进行判断。所述的槽控机和上位机根据信号采集装置采集的各个阳极的实时电流分布数据， 比较通过各个阳极的电流偏差，然后找到和平均电流偏差较大的阳极，如果某个控制区域 阳极都有相似的偏差则向各控制区域阳极提升机构发送动作指令调整极距，如果只是单个 阳极偏差很大，利用天车对极距进行调整。所述的槽控机和上位机根据信号采集装置采集的各个阳极的电流的波动特征，预 测即将发生阳极效应的控制区域；如果有即将发生阳极效应的控制区域，槽控机向即将发 生阳极效应的控制区域内的氧化铝加料装置发送加料指令，进行加料。所述的阳极电流是通过设在的阳极导杆和/或阳极大母线上的信号采集装置采 集电压或电流信号计算的。本专利技术的优点效果能对电解槽的各控制区域进行有针对性的控制，提高了控制 精度，对出现异常的区域能进行有效的监控和单独区域控制，避免了整体操作对电解槽状 态特别是热平衡的破坏，有利于稳定电解槽运行，达到节能降耗，提高电流效率的效果。附图说明图1本专利技术的结构示意图。图中1、槽控机；2、氧化铝加料装置；3、阳极提升机构；4、阳极大母线；5、阳极； 6、信号采集装置；7上位机；8、软带；9、阳极导杆；10、电解槽。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1 如图1所示，本专利技术铝电解槽区域控制系统，包括电解槽10和槽控机1，将电解槽 10划分为两个控制区域，在每个控制区域内设有信号采集处理子系统、槽况诊断子系统、区 域氧化铝加料子系统和区域极距控制子系统；信号采集处理子系统为设在阳极导杆9和/ 或阳极大母线4上的信号采集装置6，信号采集装置6采集电压或电流信号；槽况诊断子系 统由下述结构构成槽控机1，接收信号采集处理子系统发送的信号，进行处理后向电解槽 发送控制信号；上位机7，接收槽控机1的信号进行处理后向槽控机1发送反馈信号；区域 氧化铝加料子系统为氧化铝加料装置2 ；每个控制区域设有阳极大母线4，相邻控制区域内 的阳极大母线4通过软带8连接；区域极距控制子系统为由槽况诊断子系统控制的阳极提 升机构3，在每个控制区域内设有一台阳极提升机构。铝电解槽区域控制系统的控制方法，由下述步骤构成每个控制区域内的信号采 集处理子系统将采集的信号传送到槽况诊断子系统，为槽况诊断子系统提供数据输入，通 过槽况诊断子系统对槽况进行诊断，然后槽况诊断子系统对不同控制区域内的区域氧化铝 加料子系统和区域极距控制子系统发出动作指令，由区域氧化铝加料子系统和区域极距控 制子系统完成对电解槽的区域控制。信号采集处理子系统为信号采集装置；槽况诊断子系统为槽控机和上位机；区域 氧化铝加料子系统为氧化铝加料装置；区域极距控制子系统为阳极提升机构。当对氧化铝浓度进行控制时，不同控制区域的氧化铝加料装置接收槽控机的动作 指令，根据电解槽的不同控制区域氧化铝浓度进行有针对性的加料，各控制区域的氧化铝 浓度是根据本控制区域的电阻斜率变化进行控制，各控制区域电阻斜率变化只通过和本控 制区域的阳极大母线和下一台电解槽阳极大母线的电压差进行计算。当电解质铝液界面波动剧烈时，槽控机向各控制区域阳极提升机构发送动作指令 调整极距，避免电流效率损失，电解质铝液界面波动是否剧烈是根据各个阳极的电流的波 动进行判断。当对阳极的电流偏差进行控制时，槽控机和上位机根据信号采集装置采集的各个 阳极的实时电流分布数据，比较通过各个阳极的电流偏差，然后找到和平均电流偏差较大 的阳极，如果某个控制区域阳极都有相似的偏差则向各控制区域阳极提升机构发送动作指 令调整极距，如果只是本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．铝电解槽区域控制系统，包括电解槽和槽控机，其特征在于将电解槽划分为两个或两个以上的控制区域，在每个控制区域内设有信号采集处理子系统、槽况诊断子系统、区域氧化铝加料子系统和区域极距控制子系统。

【技术特征摘要】
1.铝电解槽区域控制系统，包括电解槽和槽控机，其特征在于将电解槽划分为两个或 两个以上的控制区域，在每个控制区域内设有信号采集处理子系统、槽况诊断子系统、区域 氧化铝加料子系统和区域极距控制子系统。2.根据权利要求1所述的铝电解槽区域控制系统，其特征在于所述的信号采集处理子 系统为设在阳极导杆和/或阳极大母线上的信号采集装置，信号采集装置采集电压或电流 信号。3.根据权利要求1所述的铝电解槽区域控制系统，其特征在于所述的槽况诊断子系统 由下述结构构成槽控机，接收信号采集处理子系统发送的信号，进行处理后向区域氧化铝 加料子系统和区域极距控制子系统发送控制信号；上位机，接收槽控机的信号，进行处理后 向槽控机反馈信号。4.根据权利要求所述的铝电解槽区域控制系统，其特征在于所述的在每个控制区域内 至少设置一个区域氧化铝加料子系统。5.根据权利要求1或4所述的铝电解槽区域控制系统，其特征在于所述的区域氧化铝 加料子系统为氧化铝加料装置。6.根据权利要求1所述的铝电解槽区域控制系统，其特征在于所述的每个控制区域设 有阳极大母线，相邻控制区域内的阳极大母线通过软带连接。7.根据权利要求1所述的铝电解槽区域控制系统，其特征在于所述的区域极距控制子 系统为由槽况诊断子系统控制的阳极提升机构，在每个控制区域内设有至少一台阳极提升 机构。8.根据权利要求1所述的铝电解槽区域控制系统的控制方法，其特征在于由下述步骤 构成每个控制区域内的信号采集处理子系统将采集的信号传送到槽况诊断子系统，为槽 况诊断子系统提供数据输入，通过槽况诊断子系统对槽况进行诊断，然后槽况诊断子系统 对不同控制区域内的区域氧化铝加料子系统和区域极距控制子系统发出动作指令，由区域 氧化铝加料子系统和区域极距控制子系统完成对电解槽的区域控制。9.根据权利要求8所述的铝电解槽区域控制系统的控制方法，其特征在于所述的信号 采集处理子系统为信号采集装置；槽况诊断子系统为槽控机和上位机；区域氧化铝加料子 系...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓东，刘雅锋，周东方，朱佳明，邹智勇，张钦菘，刘伟，刘铭，
申请(专利权)人：沈阳铝镁设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]