電解槽智能控制論文范文

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1電解槽運行狀態的診斷

鋁電解在當前的生產中，唯有系列電流和槽電壓能夠實現在線的連續測量，但如氧化鋁的濃度、電解槽的溫度以及分子比等生產狀態參數是無法通過在線測量的，即使如電解質水平、極距和鋁水平可以監測，但往往測量與記錄的數據都是不完全和不連續的，且很多運行狀態的參數都需要用多種方式計算。所以診斷電解槽狀態的數據存在不完全、不連續和不精確性，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，如果讓控制系統擁有自學能力，對電解槽進行實時地狀態分析，控制系統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。實現降低生產的能耗，降低工人的勞動強度，生產效益自然就得到了提高。電解槽差狀態的主要體現方面:

（1）槽電壓的針振問題。槽電壓的針振主要是由電解槽內某些故障原因導致電壓波動而形成的，這種情況反應了電解槽的運行具有不穩定性。一般槽電壓產生針振的原因分為陽極電流分布不均、電解槽爐膛不清潔、嚴重結殼、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，電解質的溫度降低時，被稱為冷槽。冷槽容易增大電解質的粘度，降低流動性，從而使鋁水平發生劇烈波動并上升，槽電壓受到影響，電解槽底部形成沉淀使陽極電流不均。產生熱槽的原因與冷槽相反，導致的后果是降低電解槽的電流效率。

（3）陽極效應。當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之間的接觸面積，逐漸增加了有效的陽極電流密度，當增加到一定程度時，就會發生陽極效應。

（4）壓槽和滾鋁。當極距過小時，電解槽底部沉淀或結殼過多，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的溫度，導致電解質粘度增大，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形成漩渦，甚至與電解質一同被沖擊到槽外。在電解槽差狀態方面的診斷方法大致有兩種。一是信息完整，即離線數據均勻分布在采樣空間中，該方法與系統識別中數據的持續激勵類似。二是采集電解槽狀態的故障情況與正常情況。雖然某一次采樣的數據只反映了某一個狀態，不能反映狀態的所有情況，但是對于數據驅動的完整性來說，也只是體現統計意義上的概念。

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系如下圖所示：經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氧化鋁濃度的情況下，軟測量模型的精準度較高、符合規范化標準，軟測量的模型能在每十分鐘進行一次實時測量氧化鋁濃度，解決了在測量氧化鋁濃度存在的精確性和實時性問題。

3智能控制系統

智能控制系統各模塊應具有以下幾個功能：（1）電解槽智能檢測狀態。此功能可以實時地對電解槽的狀態做出判斷，通過電解槽在運行時采集的耗電量及電壓等參數進行分析，在不同狀態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。（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氧化鋁濃度的情況下，軟測量模型運用在智能控制系統中，通過在生產過程中的實時采樣，可以精確的自動測量出氧化鋁的實時濃度（3）智能操作控制。智能操作控制，即模糊智能控制。其功能在于系統智能檢測電解槽當前狀態的情況下，針對不同的狀態設置下料的時間間隔，從而實現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，歷史的生產過程記錄的數據和鋁電解技術人員與專家經年累月的經驗記錄，并將此數據成檔入庫，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。

4結束語

本文主要研究了電解槽在生產中的特點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的識別和分析，在最小二乘支持向量機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的構建等。但由于時間及條件限制，本文提出的設計尚不完善，基于數據驅動的電解槽工作還待進一步的探究。

作者：黃輝魏勇單位：河南神火鋁業電力公司永城鋁廠