[发明专利]一种基于数据驱动的铝电解槽生产技术经济自寻优的方法

说明书

本发明公开了一种基于数据驱动的铝电解槽生产技术经济自寻优的方法，包括以下步骤：(1)选取生产过程工艺参数作为电解槽特征参数；(2)依据企业的电价和铝价将出铝量和电耗计算各电解槽收益指标；(3)将电解槽除出铝量和电耗之外的特征参数进行无指导的分类模型运算对电解槽进行自动分为2‑3类，并计算每类的收益均值；(4)在收益均值最高的一类中选出电解槽单槽收益指标在前10‑30％的电解槽；(5)对所选电解槽的各特征参数求均值，作为这一定数量的同型电解槽的工艺参数的优化目标；(6)依据分子比、电压、铝水平、电解质水平、氧化铝浓度的顺序依次将收益均值最低的一类电解槽中单槽收益指标(I)在后30％内的电解槽参数调整至优化目标水平。本发明可以实现了批量电解槽在不同市场环境下多参数同时的技术经济自动优化。

技术领域

本发明属于铝电解生产技术领域，具体来讲，涉及一种基于数据驱动的铝电解槽生产技术经济自寻优的方法。

背景技术

电解铝的生产过程是在电解槽内通过将氧化铝熔解在920℃-960℃熔融态电解质中，通过强大的直流电将炭阳极与氧化铝在两极上进行电解还原反应生成原铝液和CO₂气体的过程。由于电解铝属于高耗能高污染企业，国家对电解铝企业提出行业准入条件，对各种技术指标的要求标准不断提高，需要我们不断地提高和优化铝电解过程生产技术指标。而且当企业处于不同的外部市场环境下，但电价和铝价变化时，其最优化生产的目标参数也应随之变化，以获得企业的最大经济收益。但是电解铝生产是在强磁场作用下强腐蚀的高温熔融电解质磁流体中的非线性、大滞后、多因素混合相关的复杂电化学反应过程，其生产过程中的工艺参数相互影响、相互作用关系复杂，其中很多反应过程原理并未完全从理论上研究清楚。目前对某一工艺参数的作用及及对电解生产状况影响研究大都是在实验室针对该单参数变化时的结论，但在电解槽实际运行中由于参数之间都是互相作用、相互影响的，不能保证仅单一参数变化，所以企业的生产过程只能做到将工艺参数控制在在一个趋向优化目标的较大范围内稳定，远未达到参数最优化匹配生产的目标。甚至还有生产管理人员提出的一槽一策的控制思路，完全不是大规模工业化批量最优化生产的方向。所以针对铝电解槽当前生产优化过程中存在的以上几类待解决的问题，提出了本发明的解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有生产过程中工艺参数调控和优化生产存在的问题，提供一种基于数据驱动的铝电解槽生产过程自寻优的方法。通过电解槽基于数据驱动的方式向自身技术经济性优秀的个例进行学习，逐步实现生产过程自动优化的过程。而且本发明实现了批量电解槽在不同市场环境下多参数同时的技术经济自动优化。

本发明采取如下技术方案：

一种基于数据驱动的铝电解槽生产技术经济自寻优的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)选取一定数量的同型铝电解槽在一段时间的生产过程工艺参数分子比、工作电压、槽温、电解质水平、铝水平、氧化铝浓度、出铝量、摆幅、电耗平均值作为电解槽特征参数；(2)依据企业的电价和铝价将出铝量和电耗计算各电解槽收益指标I；(3)将电解槽除出铝量和电耗之外的特征参数进行无指导的分类模型运算对电解槽进行自动分为2-3类，并计算每类的收益均值；(4)在收益均值最高的一类电解槽中选出电解槽收益指标I在前10-30％的电解槽，(5)将所选电解槽的各特征参数的聚类中心值作为这一定数量的同型电解槽的工艺参数的优化目标；(6)将收益均值最低的一类电解槽中电解槽收益指标I在后30％内的电解槽参数依据分子比、电压、铝水平、电解质水平、氧化铝浓度的顺序依次调整至优化目标水平；(7)1-3个月后，重新对这一定数量的电解槽按照所述步骤(1)-(6)的过程进行参数优化，逐步实现铝电解槽生产过程的自寻优。

根据上述基于数据驱动的铝电解槽生产过程自寻优的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，选取的电解槽为一个工区、一个车间或一个企业的基于统一的电流强度、统一的母线配置和槽结构设计、相同质量的物料供给并且不包括处于系列各端部两台的电解槽。

根据上述基于数据驱动的铝电解槽生产过程自寻优的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，选取1-6个月的生产过程工艺参数。