專利名稱：基于節(jié)能的鋁電解槽單陽極極距調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于節(jié)能的鋁電解槽單陽極極距調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外目前采用的鋁電解槽節(jié)能技術(shù)大致可分為三類減少導(dǎo)電部件電阻和接觸電阻、改善工藝條件提高電流效率、降低效率系數(shù)和效應(yīng)持續(xù)時間。這些節(jié)能措施都是基于傳統(tǒng)的操控模式而制訂的，僅利用了在線獲得的槽電壓、系列電流和離線獲得的部分熱場參數(shù)等有限的信息，而沒有對鋁電解槽的非均一參數(shù)(極距和陽極電流)的分布特性、非穩(wěn)態(tài)參數(shù)(鋁液波動和陽極電流波動)的動態(tài)特性進(jìn)行在線監(jiān)測和分析。
目前國內(nèi)極距基本上都保持在4.5-5.5Cm左右，在極距不低于3.5Cm時電流效率不會有大的損失，適當(dāng)降低極距可提高系統(tǒng)節(jié)能效率。由于鋁電解槽的極距層由熔融電解質(zhì)組成，具有高溫和強(qiáng)腐蝕的特性，插入其中的探頭維持不久就會被腐蝕，直接測量極距的難度很大，因此無法調(diào)整極距實現(xiàn)節(jié)能的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于節(jié)能的鋁電解槽單陽極極距調(diào)整方法，采用本發(fā)明方法可軟測量鋁電解槽實時極距，調(diào)節(jié)電解槽陽極極距，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能的目的。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟1)、整體降低陽極橫梁母線，直到槽電壓波動不小于80mV為止；2)、測量各陽極電流；3)、測量各電極極距；4)、選擇電流波動超過6000安培、極距小于4cm的電極進(jìn)行調(diào)高調(diào)整，一次調(diào)整幅度為0.5cm，直到此極的電流波動在3000-4000安培內(nèi)為止；5)、選擇電流波動小于6000安培、垂直磁場小于25高斯、極距大于5cm的電極進(jìn)行調(diào)低調(diào)整，一次調(diào)整幅度為0.5cm，直到此極的陽極電流波動在4000-5000安培內(nèi)為止。
上述的一種基于節(jié)能的鋁電解槽單陽極極距調(diào)整方法中，所述步驟3)包括以下步驟測量前一時刻的極距(xi1)、前一時刻的陽極電流(xi2)、前一時刻的槽電壓(xi3)、槽電壓(xi4)、陽極導(dǎo)桿等距壓降(xi5)、陽極導(dǎo)桿溫度(xi6)、陽極電阻(xi7)、陽極底掌下垂直電流與陽極導(dǎo)桿電流之比(xi8)，建立試驗樣本[xi1，xi2，xi3，xi4，xi5，xi6，xi7，xi8，Yi]，Yi為i時刻的極距，利用模糊C均值聚類法(FCM)將試驗樣本分成不同聚類中心的C個子集，得到C個優(yōu)化樣本，再用多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對每個子集建立子模型，最后用模糊聚類后產(chǎn)生的隸屬度加權(quán)求和得到最終輸出結(jié)果，鋁電解槽極距軟測量模型如下Y＝Sim(net，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8)上式中Y為極距，net為訓(xùn)練的多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8為網(wǎng)絡(luò)的輸入，依次表示為前一時刻的極距、前一時刻的陽極電流、前一時刻的槽電壓、槽電壓、陽極導(dǎo)桿等距壓降、陽極導(dǎo)桿溫度、陽極電阻、陽極底掌下垂直電流與陽極導(dǎo)桿電流之比。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于1)本發(fā)明采用了軟測量技術(shù)測量陽極的實時極距，克服了現(xiàn)有鋁電解槽內(nèi)熔融電解質(zhì)具有高溫和強(qiáng)腐蝕的特性，導(dǎo)致插入其中的探頭不久就會被腐蝕，直接測量極距成本高、難度大的問題。2)本發(fā)明中只需在現(xiàn)場安裝探頭獲得陽極導(dǎo)桿等距壓降，使用普通的探頭即可，探頭放在環(huán)境相對較好的地方，延長了探頭的使用壽命。3)本發(fā)明根據(jù)實時測量的極距和陽極電流對單陽極極距進(jìn)行調(diào)整，可減少區(qū)域性和局部水平電流、降低平均極距、減少鋁液波動，最后在槽況整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)提高電流效率、降低能耗、同時提高槽壽命的目的。


圖1為基于模糊C聚類的鋁電解槽多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極距模型結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體實施步驟如下1)、整體降低陽極橫梁母線，直到槽電壓波動超過80mV為止，確定槽子在良好的狀態(tài)下運行，如達(dá)不到要求，則繼續(xù)用整體降低陽極母線的方法進(jìn)行優(yōu)化處理。
2)、測量陽極電流。
3)、測量電極極距。極距的軟測量過程是(1)建立試驗樣本，找出影響極距大小的變量。
影響極距大小的變量有8個，分別是測量前一時刻的極距xi1、前一時刻的陽極電流xi2、前一時刻的槽電壓xi3、槽電壓xi4、陽極導(dǎo)桿等距壓降xi5、陽極導(dǎo)桿溫度xi6、陽極電阻xi7、陽極底掌下垂直電流與陽極導(dǎo)桿電流之比xi8。上述變量中，槽電壓可通過槽控箱獲得，陽極導(dǎo)桿等距壓降可通過安裝探頭獲得，陽極導(dǎo)桿溫度、陽極電阻、陽極底掌下垂直電流與陽極導(dǎo)桿電流之比可利用它們與陽極工作天數(shù)之間的關(guān)系確定。
建立試驗樣本，試驗樣本的格式如下[xi1，xi2，xi3，xi4，xi5，xi6，xi7，xi8，Yi]，Yi為i時刻的極距。
(2)建立非均一極距軟測量模型。
附圖1為基于模糊C聚類的鋁電解槽多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)極距模型結(jié)構(gòu)，建立非均一極距軟測量模型的步驟如下a、首先針對試驗中冗余的樣本，利用模糊C均值聚類法(FCM)將試驗樣本分成不同聚類中心的C個子集，得到C個優(yōu)化樣本，去掉冗余的樣本，提高系統(tǒng)的計算速度；b、再用多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對C個優(yōu)化樣本建立子模型，對C個子模型進(jìn)行模糊聚類得到各自的隸屬度；c、最后用模糊聚類后產(chǎn)生的隸屬度加權(quán)求和得到最終輸出結(jié)果，可得到鋁電解槽極距軟測量模型如下Y＝Sim(net，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8)
上式中Y為極距，net為訓(xùn)練的多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8為網(wǎng)絡(luò)的輸入，依次表示為前一時刻的極距、前一時刻的陽極電流、前一時刻的槽電壓、槽電壓、陽極導(dǎo)桿等距壓降、陽極導(dǎo)桿溫度和陽極電阻和陽極底掌下垂直電流與陽極導(dǎo)桿電流之比。
4)、根據(jù)步驟2)和3)中測量的陽極電流和極距，找出關(guān)鍵極進(jìn)行調(diào)整，選擇可調(diào)低關(guān)鍵極的條件如下a)此極的電流波動不能超過6000安培。
b)此處的垂直磁場不能超過25高斯。
c)此極的極距大于5cm。
選擇可調(diào)高關(guān)鍵極的條件如下a)此極的電流波動超過6000安培。
b)此極的極距小于4cm。
對需要調(diào)低的關(guān)鍵極，一次調(diào)整幅度為0.5cm，如果不能解決問題，需要繼續(xù)以0.5cm為幅度來調(diào)整，直到此極的陽極電流為4000-5000安培之間。對需要調(diào)高的關(guān)鍵極，一次調(diào)整幅度也為0.5cm，調(diào)整后如果此關(guān)鍵極的陽極電流仍有大的波動，則需要進(jìn)行下一次的調(diào)整，直到陽極電流為3000-4000安培為止。同時也確定了槽子在一定條件下的最佳極距。
本發(fā)明的極距調(diào)節(jié)方法能最大限度地挖掘出槽子的節(jié)能潛力，符合當(dāng)前我國鋁電解槽節(jié)能降耗的指導(dǎo)方針。
權(quán)利要求
1.一種基于節(jié)能的鋁電解槽單陽極極距調(diào)整方法，包括以下步驟1)、整體降低陽極橫梁母線，直到槽電壓波動不小于80mV為止；2)、測量各陽極電流；3)、測量各電極極距；4)、選擇陽極電流波動超過6000安培、極距小于4cm的電極進(jìn)行調(diào)高調(diào)整，一次調(diào)整幅度為0.5cm，直到此極的電流波動在3000-4000安培內(nèi)為止；5)、選擇電流波動小6000安培、垂直磁場小于25高斯、極距大于5cm的電極進(jìn)行調(diào)低調(diào)整，一次調(diào)整幅度為0.5cm，直到此極的陽極電流波動在4000-5000安培內(nèi)為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于節(jié)能的鋁電解槽單陽極極距調(diào)整方法，所述步驟3)包括以下步驟測量前一時刻的極距(xi1)、前一時刻的陽極電流(xi2)、前一時刻的槽電壓(xi3)、槽電壓(xi4)、陽極導(dǎo)桿等距壓降(xi5)、陽極導(dǎo)桿溫度(xi6)、陽極電阻(xi7)、陽極底掌下垂直電流與陽極導(dǎo)桿電流之比(xi8)，建立試驗樣本[xi1，xi2，xi3，xi4，xi5，xi6，xi7，xi8，Yi]，Yi為i時刻的極距，利用模糊C均值聚類法(FCM)將試驗樣本分成不同聚類中心的C個子集，得到C個優(yōu)化樣本，再用多個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對每個子集建立子模型，最后用模糊聚類后產(chǎn)生的隸屬度加權(quán)求和得到最終輸出結(jié)果，鋁電解槽極距軟測量模型如下Y＝Sim(net，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8)上式中Y為極距，net為訓(xùn)練的多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8為網(wǎng)絡(luò)的輸入，依次表示為前一時刻的極距、前一時刻的陽極電流、前一時刻的槽電壓、槽電壓、陽極導(dǎo)桿等距壓降、陽極導(dǎo)桿溫度和陽極電阻和陽極底掌下垂直電流與陽極導(dǎo)桿電流之比。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于節(jié)能的鋁電解槽單陽極極距調(diào)整方法，包括以下步驟整體降低陽極橫梁母線，直到槽電壓波動超過80mV為止；測量陽極電流；測量鋁電解槽單陽極極距；根據(jù)陽極電流波動大小和極距大小選擇關(guān)鍵極進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明根據(jù)實時測量的極距分布和陽極電流對單陽極極距進(jìn)行調(diào)整，可減少區(qū)域性和局部水平電流、降低平均極距、減少鋁液波動，最后在槽況整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)提高電流效率、降低能耗、同時提高槽壽命的目的。
文檔編號C25C3/00GK1974864SQ20061003259
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月16日
發(fā)明者李賀松, 梅熾, 殷恩生, 蔡祺風(fēng), 周乃君, 張家奇 申請人:中南大學(xué)