專利名稱：一種基于惰性電極的鋁電解生產(chǎn)控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及屬于鋁電解技術領域，尤其涉及一種基于惰性電極的鋁電解槽的生 產(chǎn)控制方法。
背景技術：
在鋁電解生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)一噸鋁要排放約1.6噸的CO2,由溫室氣體過度排 放導致的全球氣候的變化已經(jīng)引起世界各國的高度重視，我國政府提出的“低炭經(jīng)濟” 使冶金行業(yè)的發(fā)展面臨著巨大的壓力和困難。尤其高耗能、高排放的電解鋁行業(yè)必須要 進行低炭消耗的新技術的研究，所以鋁冶煉行業(yè)對基于惰性電極的鋁電解生產(chǎn)技術有著 迫切的需求。基于惰性電極的電解槽由于其電極的改變、槽結構的變化、電解質(zhì)體系的 變化、致使其生產(chǎn)運行特性與常規(guī)鋁電解槽大不相同，不再需要常規(guī)的換極、不會再有 陽極效應，排放氣體由O2完全取代原來的CO2等等變化，所以基于惰性電極的電解槽需 要全新的控制方法來滿足高效低耗穩(wěn)定生產(chǎn)運行的需要。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種基于惰性電極的鋁電解槽的生產(chǎn)控制方 法。上述目的是通過下述方案實現(xiàn)的
1、一種基于惰性電極的鋁電解槽的生產(chǎn)控制方法，其特征在于，所述方法包括以下 步驟
1)信息采集系統(tǒng)實時采集所述鋁電解槽的狀態(tài)信息，將其發(fā)送給控制器；
2)所述控制器處理所述狀態(tài)信息，并根據(jù)所述狀態(tài)信息通過執(zhí)行機構對所述鋁電解 槽進行參數(shù)控制；同時，所述控制器將所述狀態(tài)信息發(fā)送給監(jiān)控機；
3)所述監(jiān)控機監(jiān)控所述控制器，并分析所述狀態(tài)信息，根據(jù)分析結果對所述鋁電解 槽的運行參數(shù)進行優(yōu)化，并將優(yōu)化參數(shù)發(fā)送給所述控制器，所述控制器通過所述執(zhí)行機 構對所述鋁電解槽的運行參數(shù)進行調(diào)整；
4)所述監(jiān)控機將所述狀態(tài)信息、所述監(jiān)控機發(fā)出的命令存儲至服務器上。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述服務器上連接有多臺客戶端，其可以通過B/ S或C/S的方式瀏覽存儲在所述服務器上的數(shù)據(jù)。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述監(jiān)控機和控制器之間通過以太網(wǎng)、Can總線網(wǎng) 絡或RS485網(wǎng)絡通信。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述控制器為PLC控制器或單片機。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述監(jiān)控機還能夠所述監(jiān)控機的請求對參數(shù)進行 優(yōu)化，并將優(yōu)化結果發(fā)送給所述監(jiān)控機。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述信息采集系統(tǒng)采集的狀態(tài)信息包括槽電 壓、槽電流以及各個電極的分電流、以及電解溫度。
根據(jù)上述方法，其特征在于，所述監(jiān)控機還能夠所述狀態(tài)信息對所述鋁電解槽 的槽電壓、溫度、濃度、分子比、電解質(zhì)成分、電解質(zhì)水平、鋁水平、能量平衡狀態(tài)、 物料平衡狀態(tài)進行不同時間周期分析和預測，并對所述鋁電解槽的健康狀況進行評判和 發(fā)展預測。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述控制器能夠?qū)λ鲣X電解槽進行穩(wěn)定性控 制，該穩(wěn)定性控制包括溫度穩(wěn)定控制、電壓穩(wěn)定控制、濃度穩(wěn)定控制、電解質(zhì)成分穩(wěn) 定控制，將上述溫度、電壓、濃度、電解質(zhì)成分穩(wěn)定于目標值附近或設定的范圍內(nèi)。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述控制器通過對所述狀態(tài)信息的分析，通過所 述執(zhí)行機構對所述鋁電解槽的氧化鋁和氟鹽下料參數(shù)進行調(diào)整。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述控制器通過所述執(zhí)行機構定期對所述鋁電解 槽中的電極間的極距進行壓縮。根據(jù)上述方法，其特征在于，當所述鋁電解槽溫度、電壓、濃度、電極發(fā)生異 常時，所述監(jiān)控機發(fā)出警報。根據(jù)上述方法，其特征在于，當電解槽運行幾個周期后，惰性電解槽會經(jīng)歷幾 個不同的電解槽狀態(tài)，所述監(jiān)控機通過對多個周期的槽狀態(tài)、采集的生產(chǎn)控制與工藝參 數(shù)，進行數(shù)據(jù)挖掘分析，尋出相對較優(yōu)的槽狀態(tài)和工藝參數(shù)，并自動分步調(diào)整控制參 數(shù)，使槽狀態(tài)逐步逼近最優(yōu)狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的方法能夠自動控制基于惰性電極的鋁電解槽的生 產(chǎn)過程，并對其進行優(yōu)化，因而能極大地提高產(chǎn)量、降低成本。


圖1是本發(fā)明的控制方法原理圖。
具體實施例方式參照圖1對本發(fā)明進行詳細說明。信息采集系統(tǒng)1實時采集鋁電解槽2的狀態(tài)信息，將其發(fā)送給控制器3，控制器 3處理采集的狀態(tài)信息，并根據(jù)狀態(tài)信息通過執(zhí)行機構4對鋁電解槽2進行參數(shù)控制；同 時，控制器3將狀態(tài)信息發(fā)送給監(jiān)控機5 ；監(jiān)控機5監(jiān)控控制器3，并分析收到的狀態(tài)信 息，根據(jù)分析結果對鋁電解槽的運行參數(shù)進行優(yōu)化，并將優(yōu)化參數(shù)發(fā)送給控制器3，控制 器3通過執(zhí)行機構4對鋁電解槽2的運行參數(shù)進行調(diào)整；對于較復雜的優(yōu)化，監(jiān)控機5還 可以請求服務器6進行優(yōu)化操作，服務器6根據(jù)監(jiān)控機5的請求對參數(shù)進行優(yōu)化，并將優(yōu) 化結果發(fā)送給所述監(jiān)控機。監(jiān)控機5將狀態(tài)信息、監(jiān)控機5發(fā)出的命令存儲至服務器6 上。服務器6上連接有多臺客戶端7，其可以通過B/S或C/S的方式瀏覽存儲在服務 器6上的數(shù)據(jù)。監(jiān)控機5和控制器3之間通過以太網(wǎng)、Can總線網(wǎng)絡或RS485網(wǎng)絡8通信?？?制器3為PLC控制器或單片機。信息采集系統(tǒng)1采集的狀態(tài)信息包括槽電壓、槽電流以及各個電極的分電 流、以及電解溫度。監(jiān)控機5根據(jù)這些狀態(tài)信息對鋁電解槽2的槽電壓、溫度、濃度、分子比、電解質(zhì)成分、電解質(zhì)水平、鋁水平、能量平衡狀態(tài)、物料平衡狀態(tài)進行不同時 間周期分析和預測，并對鋁電解槽2的健康狀況進行評判和發(fā)展預測?？刂破?能夠?qū)︿X電解槽2進行穩(wěn)定性控制，該穩(wěn)定性控制包括溫度穩(wěn)定控 制、電壓穩(wěn)定控制、濃度穩(wěn)定控制、電解質(zhì)成分穩(wěn)定控制，將上述溫度、電壓、濃度、 電解質(zhì)成分穩(wěn)定于目標值附近或設定的范圍內(nèi)?？刂破?通過對狀態(tài)信息的分析，通過執(zhí)行機構4對鋁電解槽2的氧化鋁和氟鹽 下料參數(shù)進行調(diào)整。當電解槽運行幾個周期后，惰性電解槽會經(jīng)歷幾個不同的電解槽狀 態(tài)，所述監(jiān)控機通過對多個周期的槽狀態(tài)、采集的生產(chǎn)控制與工藝參數(shù)，進行數(shù)據(jù)挖掘 分析，尋出相對較優(yōu)的槽狀態(tài)和工藝參數(shù)，并自動分步調(diào)整控制參數(shù)，使槽狀態(tài)逐步逼 近最優(yōu)狀態(tài)。當鋁電解槽2溫度、電壓、濃度、電極發(fā)生異常時，監(jiān)控機5能夠發(fā)出警報。此外，惰性電極消耗雖然速度極慢，在運行相當一段時間后，也會有少量的損 耗，控制器3通過執(zhí)行機構4定期對每對電極間的極距進行壓縮控制以確保槽電壓不隨陽 極使用時間逐漸增加而增加額外電耗。
權利要求
1.一種基于惰性電極的鋁電解槽的生產(chǎn)控制方法，其特征在于，所述方法包括以下 步驟1)信息采集系統(tǒng)實時采集所述鋁電解槽的狀態(tài)信息，將其發(fā)送給控制器；2)所述控制器處理所述狀態(tài)信息，并根據(jù)所述狀態(tài)信息通過執(zhí)行機構對所述鋁電解 槽進行參數(shù)控制；同時，所述控制器將所述狀態(tài)信息發(fā)送給監(jiān)控機；3)所述監(jiān)控機監(jiān)控所述控制器，并分析所述狀態(tài)信息，根據(jù)分析結果對所述鋁電解 槽的運行參數(shù)進行優(yōu)化，并將優(yōu)化參數(shù)發(fā)送給所述控制器，所述控制器通過所述執(zhí)行機 構對所述鋁電解槽的運行參數(shù)進行調(diào)整；4)所述監(jiān)控機將所述狀態(tài)信息、所述監(jiān)控機發(fā)出的命令存儲至服務器上。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述服務器上連接有多臺客戶端，其可 以通過B/S或C/S的方式瀏覽存儲在所述服務器上的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控機和控制器之間通過以太網(wǎng)、 Can總線網(wǎng)絡或RS485網(wǎng)絡通信。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器為PLC控制器或單片機。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控機還能夠所述監(jiān)控機的請求對 參數(shù)進行優(yōu)化，并將優(yōu)化結果發(fā)送給所述監(jiān)控機。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信息采集系統(tǒng)采集的狀態(tài)信息包 括槽電壓、槽電流以及各個電極的分電流、以及電解溫度。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述監(jiān)控機還能夠根據(jù)所述狀態(tài)信息對 所述鋁電解槽的槽電壓、溫度、濃度、分子比、電解質(zhì)成分、電解質(zhì)水平、鋁水平、能 量平衡狀態(tài)、物料平衡狀態(tài)進行不同時間周期分析和預測，并對所述鋁電解槽的健康狀 況進行評判和發(fā)展預測。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制器能夠?qū)λ鲣X電解槽進行穩(wěn) 定性控制，該穩(wěn)定性控制包括溫度穩(wěn)定控制、電壓穩(wěn)定控制、濃度穩(wěn)定控制、電解質(zhì) 成分穩(wěn)定控制，將上述溫度、電壓、濃度、電解質(zhì)成分穩(wěn)定于目標值附近或設定的范圍 內(nèi)。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制器通過對所述狀態(tài)信息的分 析，通過所述執(zhí)行機構對所述鋁電解槽的氧化鋁和氟鹽下料參數(shù)進行調(diào)整。
10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制器通過所述執(zhí)行機構定期對 所述鋁電解槽中的電極間的極距進行壓縮。
11.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，當所述鋁電解槽溫度、電壓、濃度、 電極發(fā)生異常時，所述監(jiān)控機發(fā)出警報。
12.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，當電解槽運行幾個周期后，惰性電解 槽會經(jīng)歷幾個不同的電解槽狀態(tài)，所述監(jiān)控機通過對多個周期的槽狀態(tài)、采集的生產(chǎn)控 制與工藝參數(shù)，進行數(shù)據(jù)挖掘分析，尋出相對較優(yōu)的槽狀態(tài)和工藝參數(shù)，并自動分步調(diào) 整控制參數(shù)，使槽狀態(tài)逐步逼近最優(yōu)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于惰性電極的鋁電解槽的生產(chǎn)控制方法，其包括以下步驟1)信息采集系統(tǒng)實時采集鋁電解槽的狀態(tài)信息，將其發(fā)送給控制器；2)控制器處理狀態(tài)信息，并根據(jù)所述狀態(tài)信息通過執(zhí)行機構對鋁電解槽進行參數(shù)控制；同時，控制器將狀態(tài)信息發(fā)送給監(jiān)控機；3)監(jiān)控機監(jiān)控所述控制器，并分析所述狀態(tài)信息，根據(jù)分析結果對鋁電解槽的運行參數(shù)進行優(yōu)化，并將優(yōu)化參數(shù)發(fā)送給控制器，控制器通過執(zhí)行機構對鋁電解槽的運行參數(shù)進行調(diào)整；4)監(jiān)控機將狀態(tài)信息、監(jiān)控機發(fā)出的命令存儲至服務器上。本發(fā)明的方法能夠自動控制基于惰性電極的鋁電解槽的生產(chǎn)過程，并對其進行優(yōu)化，因而能極大地提高產(chǎn)量、降低成本。
文檔編號C25C3/20GK102011151SQ201010587619
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權日2010年12月15日
發(fā)明者劉巧云, 唐新平, 張艷芳, 李旺興, 楊建紅, 王躍勇 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司