[发明专利]一种基于数字化电解槽的铝电解智能优化控制平台

说明书

本发明公开了一种基于数字化电解槽的铝电解智能优化控制平台，通过增加铝电解槽的各种在线传感器信息，依靠对传感信息的解析和挖掘，获得各种描述电解槽工艺和内部状态的定性或定量信息，现场控制单元和上位机分布式集群系统通过对实时阳极电流分布频谱信息的深度分析，解析出各类电解槽工艺特征；利用电解槽工艺特征，可以对电解槽的整个反应过程进行实时监控，提高作业的操作质量，为电解工艺技术人员有效分析槽况，提供了可靠的数据支持和科学依据；同时，通过与分区下料系统硬件的配合及分区下料智能策略的实施，为控制系统实现缩小指标波动区间的智能优化和零效应控制目标提供技术保证，从而为进一步节能降耗和减员增效奠定坚实的基础。

技术领域

本发明属于铝电解智能制造领域，特别涉及一种基于数字化电解槽的铝电解智能优化控制平台。

背景技术

近几年随着大型预焙铝电解槽技术不断朝大型化发展，特别是伴随国家节能降耗目标和国内能源价格不断攀升的现实情况，国内电解生产厂家几乎都选择400kA以上的电解槽型，电解控制和工艺技术条件也相应地走“低温低电压”的路线，在具体的生产实施过程中均出现了一些新的难以解决的问题，其中最突出的表现在氧化铝溶解困难、区域氧化铝浓度分布的差异性增大、容易诱发局部效应、效应熄灭困难，而控制系统氧化铝浓度控制不好导致电解槽的稳定性变化快，生产管理难度大，参见文献王昌昌.铝电解槽复杂电解质体系工艺优化研究[J].有色冶金节能,2017,33(03):26-30。

现有的控制技术只有两个在线采集信号(槽电压与系列电流)，并基于单一的综合槽电阻信号来进行槽稳定性判断及氧化铝浓度的估算，对电解槽工艺故障的“局部性”特点先天缺乏可用信息，因此光靠目前系列电流和电压这两个在线采集信号来解决上述氧化铝溶解性差、均匀性不好、稳定性差的问题变得越来越困难。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题，提出了一种基于数字化电解槽的铝电解智能优化控制平台。

本发明的技术方案如下：

一种基于数字化电解槽的铝电解智能优化控制平台，包括传感器采集单元，控制单元，显示单元，以太网以及上位机分布式集群系统；

所述传感器采集单元、控制单元、以太网以及上位机分布式集群系统依次相连，且控制单元与所述显示单元相连；

所述传感器采集单元采集的数据输入至控制单元进行解析和预处理后，通过以太网传输至上位机分布式集群系统，所述上位机分布式集群系统通过对接收的数据进行分析挖掘、特征提取和推理计算后，得到优化控制逻辑，再通过以太网将优化控制逻辑传输至控制单元，使得控制单元依据优化控制逻辑对电解槽进行优化控制；

所述传感器采集单元包括系列电流传感器、槽电压采集传感器，铝电解槽阳极电流分布或立柱母线在线检测传感器，铝电解槽侧部与底部温度分布在线传感器以及铝电解槽在线母线位置传感器；

所述上位机分布式集群系统包括五个控制模块，依次为基于局部浓度变化信息的区域浓度控制模块，基于局部效应发生特征的精准效应预报和抑制模块，基于电解槽在线过热度评估技术的热平衡控制模块，基于局部阳极噪声的槽稳定性控制模块以及基于换极位置自动检测技术的换极过程物料和热平衡补偿优化模块。

进一步地，所述.基于局部浓度变化信息的区域浓度控制模块的具体工作过程如下：

步骤A1：安装在线阳极电流分布或立柱母线传感器；

步骤A2：对电解槽上部气路中的电磁阀进行改造，使得每个火眼的打壳下料动作能独立控制；

步骤A3：基于传统浓度控制中用斜率和累斜来追踪U型曲线的方法，创建电流斜率和电流累斜追踪区域电流变化规律，从而实现各火眼浓度变化特征的解析；