[发明专利]铝电解槽生产过程中阳极效应预报方法

说明书

本发明公开了一种铝电解槽生产过程中阳极效应预报方法，具体为：从铝电解槽的生产数据中提取样本数据；使用特征权重对样本数据的特征向量进行加权处理；采用支持向量机SVM对样本数据进行训练，得到SVM效应预报模型以及模型参数；提取待测铝电解槽的特征向量并作加权处理；计算待测铝电解槽的特征向量离最优超平面的距离；若待测铝电解槽的特征向量离最优超平面的距离大于等于预定阈值，则将特征向量送入SVM效应预报模型，得到预报结果；否则，采用最邻近算法KNN对待测铝电解槽进行预报。本发明可实现不同电解槽在各种槽况条件下阳极效应的有效预报，有利于稳定电解槽运行，提高电流效率。

技术领域

本发明属于铝电解领域，具体涉及一种铝电解槽生产过程中阳极效应预报方法。

背景技术

阳极效应是熔盐电解过程中发生在阳极上的一种特殊现象。阳极效应发生时，阳极周围发生火花，电解槽电压上升到数十伏，电能消耗增加，铝质量及产量都下降，严重危害电解槽稳定性和铝电解生产的正常运行。为了避免阳极效应的意外发生，对铝电解槽的阳极效应检测和预报具有重要的意义。

铝电解槽在临近阳极效应时，阳极电流密度达到临界电流密度。临界电流密度的大小表示阳极效应发生的难易程度，数值越小，阳极效应越容易发生；反之，数值越大，阳极效应越不容易发生。临界电流密度与氧化铝浓度有密切关系，临界电流密度随着氧化铝浓度降低而减小，因而在氧化铝浓度较低时，铝电解槽越容易发生阳极效应。

铝电解槽的槽电阻随氧化铝浓度减小而增大，由于氧化铝浓度不能在线测量，因此可以槽电阻的变化来反映氧化铝浓度的变化，并作为铝电解过程实时控制和阳极效应预报的主要特征。用槽电阻来分析铝电解槽况可以减少系列电流变化所引起的误差。在铝电解槽不稳定时，槽电阻的计算受到的噪声干扰较大，只使用槽电压、槽电阻等参数预报阳极效应很容易造成漏报或误报，因此应该增加其他辅助特征。

阳极效应预报主要方法是应用智能辨识技术对可获取的数据进行深加工，主要是根据整体槽电压的信号大小来预报电解槽阳极效应的情况。现阶段阳极效应预报研究还存在预测准确度不高、提前预测时间较短以及模型的可信度较低等问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种铝电解槽生产过程中阳极效应预报方法，其目的在于，能够对不同工区的不同电解槽的阳极效应情况进行准确预报，为对阳极效应的控制、实现铝电解槽低电压无效应生产提供有效依据，有利于稳定铝电解槽的运行。

为了实现本发明技术目的，本发明提供一种铝电解槽生产过程中阳极效应预报方法，包括离线训练阶段和在线预报阶段；

所述离线训练阶段的具体实现步骤为：

11)从多个工区中的多个铝电解槽的生产数据中提取样本数据；

12)使用特征权重对样本数据的特征向量进行加权处理；

13)采用支持向量机SVM对样本数据进行训练，得到SVM效应预报模型以及得到模型参数和b^*；

所述在线预报阶段的具体实现步骤为：

21)提取待测铝电解槽的特征向量，利用特征权重对特征向量进行加权处理；

22)计算待测铝电解槽的特征向量离最优超平面的距离其中，K(x_i,x)为支持向量机的核函数，x为待测铝电解槽加权处理后的特征向量，x_i为第i个支持向量，n为支持向量数，y_i为第i个支持向量的类别，若未发生阳极效应则y_i＝-1，若发生阳极效应则y_i＝1；

23)若待测铝电解槽的特征向量离最优超平面的距离g(x)大于等于预定阈值，则将待测铝电解槽加权处理后的特征向量送入SVM效应预报模型，得到预报结果；否则，采用最邻近算法KNN对待测铝电解槽进行预报。