[发明专利]电解槽自适应控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解铝领域，尤其涉及一种电解槽自适应控制方法。

背景技术

电能消耗是电解铝生产工艺上能源消耗最大的地方，随着电费价格越来越高，其在铝成本中的比重越来越大，因此，降低电解铝电耗是全国各个电解铝厂降低铝锭成本、增加经济效益的有效途径，也是国家重点攻关课题。

铝电解过程中伴随着复杂的电化学反应，物质和能量转换复杂，生产环境极其恶劣，生产过程机理不清楚，难以建立数学模型；而且生产过程具有高度非线性、干扰大、不确定性强、未知因素多、可在线监测信息量少，这些都增加了生产过程准确控制的难度。为此，国内外研究者一直致力于铝电解自动控制技术的研究、开发工作。沈阳铝镁设计研究院研究开发了基于BITBUS总线技术的铝电解槽分布式控制系统；贵州铝厂和贵阳铝镁设计研究院联合完成了大型预焙槽滞环自适应控制系统的开发，所谓自适应控制,就是使电解槽在能量和物料平衡的状态下工作,槽子处于基本稳定状态；自适应控制的基本思想是根据Al₂O₃浓度与槽电阻对应关系,利用槽电阻“辨识”Al₂O₃浓度,然后控制Al₂O₃加料速率；沈阳铝镁设计研究院和抚顺铝厂共同承担了有色总公司“八五”攻关项目“智能型铝电解槽工业试验”；青海铝厂与中南工业大学共同承担了“智能模糊控制技术在160kA预焙铝电解槽上的开发应用”；这些研究工作的进行，使我国铝电解控制技术在很多方面都已接近了国际水平，电解铝的电耗也有了较大的改进。

但是以上的研究工作主要都是集中在槽控机的控制上。目前，电解槽的控制完全由槽控机完成，由于槽控机的控制对实时性要求较高，所以槽控机不太可能去处理大量的数据。因此槽控机不论采用何种控制算法，基本上都是根据最近所采集的两个小时内的电压、电流数据进行处理和推理，推算出各个槽的设定电压和加料间隔时间。一个电解车间内，所有的电解槽采用的控制算法完全一样，但是实际上各个电解槽的状态都不一样，而只根据最近两个小时的数据显然是无法判断出比较准确的槽况和槽况的变化原因，因此，单独研究槽控机的控制算法无法真正解决电解槽的控制问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种电解槽自适应控制方法。

本发明提供了一种电解槽自适应控制方法，包括如下步骤：

步骤1，分析电解铝过程中电解槽一定时间段内的电解槽电压波动值和工况情况，设置槽控机工作状况和氧化铝浓度区间值；

步骤2，判断工况情况，在所述一定时间段内，记录电解槽电压波动值的升降情况、电解槽电压波动值的波动幅度、电解槽电压波动值突变的情况；

步骤3，根据氧化铝浓度的初始状态和氧化铝的浓度变化的速度计算一定时间段内的氧化铝浓度，控制电解槽槽控机，使电解槽槽控机工作状况和氧化铝浓度区间值始终达到优化状态。

其有益效果是：针对电解槽的不同状态，创造性地提出了电解槽的自适应控制方法，综合了上位机与槽控机的控制，通过上位机的判断在槽控机中有机地集成了与槽况、工况相关的控制因素，从而使电解槽的自适应专家系统控制技术可以满足各种电解槽的不同控制要求，从而实现了电解槽的节能降耗。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种电解槽自适应控制方法，包括如下步骤：

步骤1，分析电解铝过程中电解槽一定时间段内的电解槽电压波动值和工况情况，设置槽控机工作状况和氧化铝浓度区间值；

步骤2，判断工况情况，在所述一定时间段内，记录电解槽电压波动值的升降情况、电解槽电压波动值的波动幅度、电解槽电压波动值突变的情况；

步骤3，根据氧化铝浓度的初始状态和氧化铝的浓度变化的速度计算一定时间段内的氧化铝浓度，控制电解槽槽控机，使电解槽槽控机工作状况和氧化铝浓度区间值始终达到优化状态。

所述的电解槽自适应控制方法，优选的，步骤1中设置槽控机包括：

步骤21，控制电解槽槽控机的加料速度，根据设置的槽控机工作状况和氧化铝浓度区间值，控制进料速度；

步骤22，从低氧化铝浓度找出一个最低氧化铝浓度区间作为初始氧化铝浓度，从初始氧化铝浓度开始根据电解槽电压的变化率和加料间隔时间，开始计算氧化铝浓度，每隔一定时间段对氧化铝浓度进行一次校正。

所述的电解槽自适应控制方法，优选的，所述槽控机工作状况和氧化铝浓度区间值包括：