淺議計算機控制技術在鋁電解生產的應用與發(fā)展

1、    淺議計算機控制技術在鋁電解生產的應用與發(fā)展    白鵬飛摘 要：本文論述了計算機控制技術在鋁電解生產的應用與發(fā)展，為計算機控制技術在鋁電解生產的應用走持續(xù)、穩(wěn)定及健康的發(fā)展道路提供了一定的見解。關鍵詞：計算機控制技術；鋁電解生產；應用；發(fā)展1引言對投產較早的鋁電解系列，因為其技術裝備水平相對落后，所以進行的技術調整是在對槽況還原為理想的靜態(tài)平衡的基礎上，對其動態(tài)平衡的諸項工藝技術參數(shù)進行平衡控制的過程。這個過程盡管是借助鋁電解槽生產的計算機控制技術來實現(xiàn)，但因改善體系性能是個系統(tǒng)性的工程，調整過程存在長期性、復雜性，甚至存在艱巨性和反復性。大型鋁

2、電解槽生產初期的工藝控制優(yōu)化，對減少超大型預烙鋁電解槽陰極早期破損、提高其壽命和技術經濟指標，意義極為重大。然而，其亦是一項需要設計與生產相互協(xié)作、緊密配合才能很好完成的科研項目。2對計算機控制技術在鋁電解生產的認識與分析2.1現(xiàn)狀分析現(xiàn)代大型預焙鋁電解槽是在計算機控制技術的管理下，實現(xiàn)生產過程智能控制，實現(xiàn)原料添加、電壓管理、曲線預測等。毋庸置疑計算機技術的發(fā)展為鋁電解技術進步做出了極大的貢獻，這種優(yōu)勢在近年新開發(fā)的280ka以上系列的生產中更加明顯。相對而言，技術裝備水平落后的電解系列，諸如160ka系列、200 ka系列、強化電流后的180 ka系列、230 ka系列等，則表現(xiàn)出技術體系

3、復雜、槽況不穩(wěn)、主要技術經濟指標落后，嚴重影響企業(yè)的生產、生存及發(fā)展。2.2主要問題與原因分析以某企業(yè)160 ka系列槽況為例，主要特征見表1。該系列槽的電解質體系鋰鹽含量過高，分子較高，爐底壓降高，槽工作電壓較高（也可以強行采取略低槽工作電壓運行），槽膛過小使兩水平的保持不合理，極下鋁水平較低。槽運行狀況不穩(wěn)定，極其脆弱，容易出現(xiàn)病槽事故。爐底沉淀多，甚至結殼厚，電解質易收縮，氧化鋁濃度難以控制在國內先進的水平，效應系列較高。分析槽況，梳理主要原因如下。1）電解質體系及分子比該電解系列經過多年的運行，電解質體系成分較為復雜，其中鋰鹽含量較高，這是國內眾多鋁電解企業(yè)少有現(xiàn)象。由于鋰鹽含量較高，

4、因此電解質體系分子比出現(xiàn)虛高現(xiàn)象。經過新的分析技術確認，該鋰鹽對分子比的影響為0.18，即成分的分子比與無鋰鹽分子比相比。其值實際接近于略低0.18左右的數(shù)值。較高的分子比使殼面過硬不利于生產作業(yè)。其采取多種方式降低分子比效果不理想，且往往給提升槽溫造成困難。2）兩水平與料量鋁水平較低，尤其是極下鋁水平。這無法保證槽內必需的正常在產鋁量，從而導致槽內熱量難以保持較好的收支平衡狀態(tài)，即電解質水平很難保持。盡管其采取了不斷補充的措施，但是收縮很快，氧化鋁濃度很難保持在國內較為先進的1.5%-2.5%區(qū)間，使槽況易反復，運行狀態(tài)脆弱。同時，由于槽溫低、氧化鋁料過細、殼面過硬、打擊頭易粘包，導致氧化鋁

5、在電解質中的熔解性變差，致使下料量與理論料量時常發(fā)生較大偏差。3）槽膛狀況料量偏大，必然使沉淀增多。過厚的老殼將抬升爐底，增大爐底壓降。稀沉淀可以采取人工方式不斷扒開化解，但會重新形成。因為槽溫較低，所以提升至940以上時很難長期保持。其結果是爐底厚，爐幫a側薄，b側厚，即容易產生水平電流，且效應較多，使電解槽的無功損耗明顯增大。4）計算機控制通過對計算機模擬的氧化鋁濃度、計算機控制的氧化鋁料量、氟鹽添加量、出鋁操作中的精度，及換極作業(yè)質量和槽日常維護等跟蹤，發(fā)現(xiàn)下料量時多時少，沒有與出鋁量形成很好的對應關系。槽工作電壓與槽溫、分子比、噪聲值等沒有發(fā)生良好的響應關系，且噪聲值普遍較大，多保持在

6、12-15間。有時計算機曲線與槽況反向走勢，計算機很難從電解槽的動態(tài)平衡與靜態(tài)平衡中體現(xiàn)設計好的運行規(guī)律。概括而言，計算機控制技術在鋁電解槽生產工藝中發(fā)揮的自動控制功能與作用不十分明顯。5）其他由于精細化管理未能很好執(zhí)行到位，因此在日常操作和維護管理中也存在揭去槽罩的數(shù)量及時間的隨意性較大。其日常槽罩管理較差，時有手動調電壓現(xiàn)象等問題。2.3鋁電解生產控制技術的產生和發(fā)展鋁電解計算機控制技術產生于20世紀60年代中期。計算機科學與技術的進步促使電解法工業(yè)煉鋁工藝有了很大的發(fā)展，在電耗、電流效率、生產量和陽極單耗等技術指標上都有顯著的改善與提高。當時各產鋁國家在鋁電解計算機控制技術上各有千秋，對

7、電解槽的計算機控制技術也取得了很多成果。其包括系列電流的監(jiān)控、陽極效應自動報警、打殼加料的自控、陽極距離調控、轉換陽極函數(shù)及其出鋁控制等。3依靠技術進步，以促進計算機控制技術在鋁電解生產應用的可持續(xù)發(fā)展電解鋁是現(xiàn)代鋁工業(yè)生產的主要途徑之一在電解鋁過程中實現(xiàn)自動化監(jiān)控，使各電解槽保持在最佳狀態(tài)，使電解槽能量和物料始終平衡。這是控制系統(tǒng)的控制目標。其有效地實施對鋁電解過程優(yōu)化控制可以有效地提高鋁工業(yè)生產的產量，降低能耗，保證生產安全。3.1、現(xiàn)代鋁電解智能控制技術這種控制方式是將模糊控制、神經網(wǎng)絡控制、復合控制等控制策略應用于鋁電解過程。鋁電解其工作電流一般在幾十萬a以上，耗能大，干擾強。其采用先

8、進的鋁電解計算機控制技術，可減少電能損耗，提高電流效率。隨著計算機科學與技術的飛速發(fā)展，智能模糊控制技術、人工神經網(wǎng)絡技術和專家決策系統(tǒng)的開發(fā)與應用，促使現(xiàn)今鋁電解計算機控制系統(tǒng)發(fā)展到了一個全新的高度。3.2、系統(tǒng)的不足及研發(fā)熱點鋁電解智能模糊控制系統(tǒng)的理論出發(fā)點雖然很好，但是在設計中還是會面臨一些技術上的困難，進而導致系統(tǒng)無法達到理想的控制效果。鋁電解智能模糊控制系統(tǒng)主要的缺陷有：1）、專家決策系統(tǒng)的能力取決于數(shù)據(jù)庫中知識和經驗的儲備量。2）、專家決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的信息儲備多來源于工程師和控制專家的設計，其效果也取決于設計者的水平。3）、鋁電解生產控制中仍然具備不確定性、復雜性和模糊性的特點，

9、使智能模糊控制系統(tǒng)無法獨立處理復雜多變的控制過程。鋁電解智能模糊控制系統(tǒng)只能較大程度地簡化人為操作，但不能取而代之。3.3、鋁電解生產控制技術的未來鋁電解智能模糊控制系統(tǒng)的研發(fā)在高新技術發(fā)展的促進下，其雖然取得了可喜的成果和進展，但是現(xiàn)代電解鋁工業(yè)仍然無法達到理論上理想的經濟生產指標?，F(xiàn)階段的鋁電解生產控制系統(tǒng)無論在理論上還是應用上都不夠完善、成熟。4結束語中國鋁電解槽工業(yè)發(fā)展速度之快，已推動中國成為鋁工業(yè)強國。近年來，在中國經濟快速發(fā)展的進程中，電解鋁產能得到了突飛猛進的擴張，電解槽設計技術已成功投產了500 ka系列，并將試驗研究的觸角伸向了600 ka系列。目前600 ka電解槽已在中鋁連城分公司投入試驗應用。面對與新技術之間存在的差距和國家產業(yè)結構政策與市場竟爭，國內設計較早、投產較早的相對落后的鋁電解系列。其如何在激烈的市場竟爭及低迷的經濟現(xiàn)狀下生存既而保持優(yōu)勢，成為管理者一思考研究的重點。無疑，借助先進的計算機控制技術對鋁電解槽生產工藝技術進行調整，實現(xiàn)各種技術及其工藝參數(shù)間的響應與匹配，減少人為因素干預，可以達到鋁電解生產完全自動控制的理想境界。參考文獻1、李海濤等.計算機控制技術在鋁電解中的應用j.輕金屬.2004（09）：34-36；2、謝葉明.鋁電解槽生產工藝計算機控制技術優(yōu)化