電解槽智能控制論文范文

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1電解槽運(yùn)行狀態(tài)的診斷

鋁電解在當(dāng)前的生產(chǎn)中，唯有系列電流和槽電壓能夠?qū)崿F(xiàn)在線的連續(xù)測量，但如氧化鋁的濃度、電解槽的溫度以及分子比等生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)是無法通過在線測量的，即使如電解質(zhì)水平、極距和鋁水平可以監(jiān)測，但往往測量與記錄的數(shù)據(jù)都是不完全和不連續(xù)的，且很多運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)都需要用多種方式計算。所以診斷電解槽狀態(tài)的數(shù)據(jù)存在不完全、不連續(xù)和不精確性，所作用的時效也不長。在不同的電解槽之間控制效果存在明顯差異的情況下，如果讓控制系統(tǒng)擁有自學(xué)能力，對電解槽進(jìn)行實(shí)時地狀態(tài)分析，控制系統(tǒng)就可以做出更精確地測量，從而使不同的電解槽之間控制水平相同，消除差異。實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)的能耗，降低工人的勞動強(qiáng)度，生產(chǎn)效益自然就得到了提高。電解槽差狀態(tài)的主要體現(xiàn)方面:

（1）槽電壓的針振問題。槽電壓的針振主要是由電解槽內(nèi)某些故障原因?qū)е码妷翰▌佣纬傻模@種情況反應(yīng)了電解槽的運(yùn)行具有不穩(wěn)定性。一般槽電壓產(chǎn)生針振的原因分為陽極電流分布不均、電解槽爐膛不清潔、嚴(yán)重結(jié)殼、陰極受到破損、鋁水平過低等。

（2）冷槽和熱槽。電解槽的收入熱量低于支出熱量，電解質(zhì)的溫度降低時，被稱為冷槽。冷槽容易增大電解質(zhì)的粘度，降低流動性，從而使鋁水平發(fā)生劇烈波動并上升，槽電壓受到影響，電解槽底部形成沉淀使陽極電流不均。產(chǎn)生熱槽的原因與冷槽相反，導(dǎo)致的后果是降低電解槽的電流效率。

（3）陽極效應(yīng)。當(dāng)電解槽陽極周圍的氧化鋁濃度低過1.0%左右時，氧離子與氟離子在陽極上共同放電，從而使陽極表面形成氧氟化合物，減少了陽極和電解質(zhì)之間的接觸面積，逐漸增加了有效的陽極電流密度，當(dāng)增加到一定程度時，就會發(fā)生陽極效應(yīng)。

（4）壓槽和滾鋁。當(dāng)極距過小時，電解槽底部沉淀或結(jié)殼過多，陽極壓在了電解槽底部，就被稱為壓槽。壓槽容易升高電解質(zhì)的溫度，導(dǎo)致電解質(zhì)粘度增大，從而使電解碳渣得不到分離。而滾鋁是由于電解槽的劇烈沖擊使鋁液在槽內(nèi)形成漩渦，甚至與電解質(zhì)一同被沖擊到槽外。在電解槽差狀態(tài)方面的診斷方法大致有兩種。一是信息完整，即離線數(shù)據(jù)均勻分布在采樣空間中，該方法與系統(tǒng)識別中數(shù)據(jù)的持續(xù)激勵類似。二是采集電解槽狀態(tài)的故障情況與正常情況。雖然某一次采樣的數(shù)據(jù)只反映了某一個狀態(tài)，不能反映狀態(tài)的所有情況，但是對于數(shù)據(jù)驅(qū)動的完整性來說，也只是體現(xiàn)統(tǒng)計意義上的概念。

2軟測量模型的探究

要建立軟測量的模型，首先需要確定如何選取模型的變量。經(jīng)過大量的研究得知，氧化鋁濃度在電解槽中的變化存在固定的特性，其與槽電阻存在的關(guān)系如下圖所示：經(jīng)過電解槽如何影響氧化鋁濃度的分析后，便能夠制定出氧化鋁濃度軟測量的模型，其模型的大致框架如下圖：在最小二乘支持向量機(jī)氧化鋁濃度的情況下，軟測量模型的精準(zhǔn)度較高、符合規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，軟測量的模型能在每十分鐘進(jìn)行一次實(shí)時測量氧化鋁濃度，解決了在測量氧化鋁濃度存在的精確性和實(shí)時性問題。

3智能控制系統(tǒng)

智能控制系統(tǒng)各模塊應(yīng)具有以下幾個功能：（1）電解槽智能檢測狀態(tài)。此功能可以實(shí)時地對電解槽的狀態(tài)做出判斷，通過電解槽在運(yùn)行時采集的耗電量及電壓等參數(shù)進(jìn)行分析，在不同狀態(tài)得到的信息均不一樣，從而在宏觀上可以看出電解槽處于何種狀態(tài)。（2）氧化鋁濃度的智能測量。如上文所述在最小二乘支持向量機(jī)氧化鋁濃度的情況下，軟測量模型運(yùn)用在智能控制系統(tǒng)中，通過在生產(chǎn)過程中的實(shí)時采樣，可以精確的自動測量出氧化鋁的實(shí)時濃度（3）智能操作控制。智能操作控制，即模糊智能控制。其功能在于系統(tǒng)智能檢測電解槽當(dāng)前狀態(tài)的情況下，針對不同的狀態(tài)設(shè)置下料的時間間隔，從而實(shí)現(xiàn)在電解槽中對氧化鋁原料的下料控制。（4）專家知識庫。專家知識庫是針對在電解工作車間中，歷史的生產(chǎn)過程記錄的數(shù)據(jù)和鋁電解技術(shù)人員與專家經(jīng)年累月的經(jīng)驗(yàn)記錄，并將此數(shù)據(jù)成檔入庫，形成豐富的知識體系，以便給后來的工作者和工作問題作以指導(dǎo)。

4結(jié)束語

本文主要研究了電解槽在生產(chǎn)中的特點(diǎn)和電解槽的智能控制，主要的研究成果是電解槽具有的不同狀態(tài)的識別和分析，在最小二乘支持向量機(jī)氧化鋁濃度的情況下，軟測量模型的搭建以及測量原理，電解槽智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建等。但由于時間及條件限制，本文提出的設(shè)計尚不完善，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的電解槽工作還待進(jìn)一步的探究。

作者：黃輝魏勇單位：河南神火鋁業(yè)電力公司永城鋁廠