淺談鋁電解生產(chǎn)采用計(jì)算機(jī)智能模糊控制系統(tǒng)生產(chǎn)管理

1、引 言目前國(guó)內(nèi)中間下料預(yù)焙槽普遍采用計(jì)算機(jī)控制，是電解生產(chǎn)的一大進(jìn)步，其控制系統(tǒng)目前主要有：智能模糊控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、專家控制系統(tǒng)、自尋優(yōu)控制系統(tǒng)。電解槽槽型主要有75KA、80KA、160KA、190KA、300KA 的中間下料預(yù)焙槽，這些電解槽普遍采用上屬控制系統(tǒng)進(jìn)行控制電解生產(chǎn)過(guò)程。在應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的同時(shí)對(duì)電解生產(chǎn)提出了新的要求，以智能模糊控制系統(tǒng)為例說(shuō)明。1 智能模糊控制系統(tǒng)的概念鋁電解生產(chǎn)智能模糊控制系統(tǒng)是建立在模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上模仿人的日常管理對(duì)電解槽進(jìn)行控制。首先其控制系統(tǒng)遵守“勤加工，少下料”的電解生產(chǎn)原則，并以系統(tǒng)監(jiān)測(cè)得到槽電阻的變化來(lái)確定電解質(zhì)中氧化鋁濃度，以“正

2、常、減量、增量”來(lái)確定下料量，又以“大下料、小下料”來(lái)完成工藝要求的氧化鋁濃度控制。效應(yīng)系數(shù)在預(yù)焙槽生產(chǎn)中，是一項(xiàng)極其重要的生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)，它在的控制，是以各廠的實(shí)際情況，人為設(shè)定為0n次槽日。合理的利用效應(yīng)可達(dá)到清理爐底沉淀，補(bǔ)償電解槽散熱損失的作用，同時(shí)根據(jù)效應(yīng)峰值電壓可判斷電解槽的行程狀態(tài)，陽(yáng)極底掌消耗情況，電解質(zhì)的清潔程度，極距有無(wú)問(wèn)題等。但是如果控制不好，就會(huì)使電解生產(chǎn)電耗增加，給電解生產(chǎn)帶來(lái)不利影響。計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)對(duì)效應(yīng)的控制，是根據(jù)人為設(shè)定0n次槽日的基礎(chǔ)上，以效應(yīng)時(shí)間間隔所設(shè)定的，計(jì)算機(jī)在控制中，在下次效應(yīng)周期時(shí)間即將臨到時(shí)，即以“減量”狀態(tài)控制下料量，來(lái)降低電解質(zhì)中的氧化鋁

3、濃度，此時(shí)控制面板將顯示“正常周期”在此狀態(tài)下，如等待效應(yīng)失敗，將一直減量或強(qiáng)行停止下料若干時(shí)間，此時(shí)控制將顯示“等待周期1”“取消陽(yáng)極”在此停料取消陽(yáng)極移動(dòng)的情況下，達(dá)不到預(yù)期目的，將又重新反復(fù)第一次過(guò)程，此時(shí)控制面板將出現(xiàn)“正常周期2”直至效應(yīng)發(fā)生。計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)對(duì)電壓控制分為兩個(gè)區(qū)：正常區(qū)，上下不控制區(qū)，如圖示：上不控制區(qū)安全區(qū)上控制區(qū)下控制區(qū)安全區(qū)下不控制區(qū)在上不控制區(qū)電壓限定為：48V，下不控制區(qū)限定為：38V 。這是安全控制區(qū)。在生產(chǎn)中有時(shí)需上抬或降槽電壓，在操作中，當(dāng)超過(guò)安全區(qū)，計(jì)算機(jī)將失去對(duì)電解槽的控制，此時(shí)需手工調(diào)到可控范圍內(nèi)。2 預(yù)焙槽技術(shù)條件的擺布中間下料預(yù)焙槽生產(chǎn)，

4、一般采用“四低一高”即：低氧化鋁濃度、低電解質(zhì)溫度、低分子比、低效應(yīng)系數(shù)、高極距。這種工藝條件要求生產(chǎn)管理及其精細(xì)，各個(gè)技術(shù)條件合理匹配，才能發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)。而計(jì)算機(jī)智能模糊控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，完全滿足了這種要求。我們知道槽工作電壓主要包括：V檀工作= V陽(yáng)極壓降+ V效應(yīng)均攤+ V陰極壓降+V極化電壓+V電解質(zhì)在這五項(xiàng)中，效應(yīng)分?jǐn)傠妷?、電解質(zhì)是可以調(diào)整、控制的。在電解生產(chǎn)中，一部分電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能外，大部分電能都轉(zhuǎn)化為熱能，所以在生產(chǎn)中，電能的利用率是較低的，槽工作電壓確定之后，保持好電解槽的熱平衡是一項(xiàng)非常重要的工作。生產(chǎn)技術(shù)條件中，鋁水平的高低對(duì)槽子的熱平衡、爐膛的伸腿影響較大。為此保

5、持合理的鋁水平，對(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有一定影響。我公司的電解槽爐膛規(guī)格為5280×2930×500mm。筆者從實(shí)際工作中測(cè)的新啟動(dòng)槽爐膛，每1公分鋁水平大約為275280kg。爐幫建好后，爐膛縮小5左右，此時(shí)每公分鋁水大約為270kg，保持出鋁后鋁水平2022公分，槽子中再產(chǎn)鋁大約為55 6噸之間。而生產(chǎn)中熔融狀態(tài)下的電解質(zhì)密度為21gcm ，鋁水的密度為227gcm 。一旦鋁水平確定之后，由于電解槽有較強(qiáng)的自平衡能力，為此，當(dāng)電解槽處于熱平衡時(shí)，就要求有其相應(yīng)的電解質(zhì)水平與之相對(duì)應(yīng)。筆者在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)75kA 中間下料預(yù)焙槽，當(dāng)鋁水平保持在2022公分，在分子比為26，槽電壓

6、設(shè)定為430的前提條件下，電解質(zhì)水平是可以保持在20公分左右。計(jì)算依據(jù)為：(538×293×20112×73×12×155)×95×21= (31526801520736)×1995×10一= 32557kg32557÷20 163kg每公分電解質(zhì)水平大約在163kg。在生產(chǎn)中，當(dāng)電解質(zhì)水平低于20公分時(shí)，槽電解質(zhì)的容量就達(dá)不到3噸，(考慮到火眼處測(cè)得高度與中間測(cè)的水平數(shù)值有差別)而56噸左右的再產(chǎn)鋁，與2噸左右的電解質(zhì)相匹配，是不合理的，這樣槽子極易長(zhǎng)伸腿，且易產(chǎn)生大量沉淀，“AE”增加，影響

7、系列電流的平穩(wěn)，使電解槽趨向冷行程，技術(shù)條件無(wú)法保持在控制范圍之內(nèi)，從而造成電耗的增加。根據(jù)預(yù)焙槽生產(chǎn)的特點(diǎn)，在電解質(zhì)水平較低的情況下，電解質(zhì)沒(méi)有足夠的量，來(lái)溶解其中的氧化鋁，使大量的氧化鋁沉到爐底，此時(shí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一直處于“增量”狀態(tài)，實(shí)際上是人為給控制系統(tǒng)傳輸“錯(cuò)誤”信號(hào)所造成的。這種情況如不及時(shí)處理，電解槽生產(chǎn)狀況將進(jìn)一步惡化：爐膛變小、伸腿長(zhǎng)，爐底長(zhǎng)結(jié)殼，使?fàn)t底壓降升高。電解質(zhì)中氧化鋁濃度與槽電阻有一定的關(guān)系：電阻( )氧化鋁由圖可以看出：氧化鋁濃度過(guò)高過(guò)低槽電阻都增加，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就是根據(jù)這一關(guān)系來(lái)控制，以維持電解質(zhì)保持較低的氧化鋁濃度，減少槽中產(chǎn)生沉淀，從而實(shí)現(xiàn)“勤加工，少下料

8、”的目的。所以在實(shí)際生產(chǎn)中保持好電解槽的熱平衡，這樣電解槽的管理變的比自焙槽更為精細(xì)，電解槽對(duì)外界的干擾變的更加敏感，所以必須徹底改變?cè)员翰鄣墓芾砝砟?。保持充足的電解質(zhì)，達(dá)到預(yù)焙槽的要求。3 生產(chǎn)中幾種陽(yáng)極效應(yīng)發(fā)生原因及處理方法A：正常陽(yáng)極效應(yīng)：指電解質(zhì)水平與鋁水平保持合理，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)發(fā)生的效應(yīng)。此時(shí)在臨到周期“減料”狀態(tài)下來(lái)效應(yīng)必須充分利用，如果此時(shí)不利用控制系統(tǒng)處于減料狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)可燒壞爐膛，降低電流效率。B：頻繁效應(yīng)：指效應(yīng)頻繁發(fā)生，且計(jì)算機(jī)顯示“增量”狀態(tài)下，此時(shí)要檢查下料設(shè)備是否正常。下料口是否積料，電解質(zhì)水平是否低，如果是電解質(zhì)水平低，要及時(shí)調(diào)整，否則爐底將產(chǎn)生大量沉淀，生產(chǎn)技

9、術(shù)指標(biāo)惡化。C：推遲效應(yīng)：產(chǎn)生的原因是：陽(yáng)極消耗不平，電解質(zhì)臟，爐幫上口熔化，炭渣增多。第一種多發(fā)生在爐膛不規(guī)則，爐溫高的電解槽，第二種屬于技術(shù)條件不合理熱收入大于熱支出，此時(shí)應(yīng)調(diào)整技術(shù)條件，勤撈炭渣，否則將降低電流效率，爐膛熔化電耗增加。D：提前效應(yīng)發(fā)生是指效應(yīng)系數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)，且峰值電壓在40V 以上，電解槽處于冷行程，爐底溫度低，時(shí)發(fā)生的效應(yīng)。此時(shí)要及時(shí)調(diào)整技術(shù)條件。采取必要措施。3 結(jié) 語(yǔ)1、龍鋁中間下料預(yù)槽，采用計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“勤加工，少下料”的精細(xì)管理，而“四低一高”是電解生產(chǎn)平穩(wěn)、高產(chǎn)，高效低耗，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)創(chuàng)歷史最好水平的關(guān)鍵，在今年生產(chǎn)中，電流效率最高達(dá)到9538，全年平均達(dá)到9289，電耗降低到13560kwhtAI。2、合理利用計(jì)算機(jī)控制好各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，保持好電解生產(chǎn)條件，特別是兩個(gè)水平對(duì)電解槽極為重要，是電解槽平