Способ автоматического управления алюминиевым электролизером

Способ автоматического управления алюминиевым электролизером

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электролитическому способу получения алюминия и может быть использовано при автоматическом управлении электролизером. Цель изобретения - повышение производительности электролизера. Способ обеспечивает стабилизацию теплового режима алюминиевых электролизеров путем изменения уставки сопротивления системе регулирования по результатам определения отклонений частоты анодных эффектов и обратной ЭДС от номинальных значений. В качестве номинального значения обратной ЭДС принимают ее среднее значение для группы электролизеров, частота анодных эффектов которых лежит в диапазоне 0,5 - 1,5. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 17 А1 (51) 4 С 25 С 3/20

1 д /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

1 (21) 4331078/23-02 (22) 02.10.87 (46) 15.12.89. Бюл. 1(- 46 (72) В.Ф„ Машуков, В,Х. Манн, II.В. Поляков, Г.М. Галанин, В.И. Герасимов и Ю.А. Курашев (53) 621.357.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 956625, кл. С 25 С 3/20, 1982. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

АЛЮМИНИЕВЫМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОМ (57) Изобретение относится к электролитнческому способу получения алюминия и может быть использовано при авИзобретение относится к электролитическому способу получения алюминия и может быть использовано при автоматическом управлении электролизером.

Цель изобретения — повышение производительности электролизера.

На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего способ, Устройство состоит из электролизера 1, регулятора 2 сопротивления, блока 3 расчета обратной ЭДС, блока 4 регистрации анодного эффекта, датчика

5 тока, блока 6 коррекции уставок сопротивления.

Сущность способа заключается в оценке отклонения теплового режима электролизера от номинального значения как по отклонению частоты анодных эффектов, так и отклонению обратной

ЭДС. В этом случае влияние на обрат2 томатическом управлении электролизером. Цель изобретения — повышение производительности электролизера. Способ обеспечивает стабилизацию теплового режима алюминиевых электролиэеров путем изменения уставки сопротивления системе регулирования по результатам определения отклонений частоты анодньм эффектов и обратной ЭДС от номинальных значений. В качестве номинального значения обратной ЭЦС принимают ее среднее значение для группы электролизеров, частота анодных эффектов которых лежит в диапазоне 0,5-1,5. 1 э.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. ную плотность тока состава электролита, активности углеродистого материала и др., кроме температуры рассматривается как помеха.

При повышении температуры расплава на один градус значение обратной ЭДС уменьшается на 2,4-3 4 мВ.

Тогда при изменении температуры расплава от 950 до 1000 С изменение обратной ЭДС должно составить (120-170) мВ.

Одновременный контроль отклонения частоты анодных эффектов (АЭ) и обратной ЭДС позволит повысить надежность формирования управляющего воздействия за счет исключения влияния на контур управления помех, связанных с изменением режимов загрузки глинозема, скорости его растворения.

Определение заданного значения обратной ЭДС по результатам измерений ее значений на группе электролизеров

1528817 с частотой анодных эффектов 0,5-1 5 обеспечивает инвариантность алгоритма к дрейфу общих для всех электролиэеров параметров, таких, например,как состав и качество анодной массы, анодная

5 плотность тока и т.д.

Экспериментально установлено, что оптимальному диапазону температур о расплава электролита 960-965 С при среднеквадратическом отклонении загружаемой массы глинозема, равной

+ 35 кг, соответствует диапазон частоты анодных эффектов, равный 0,51,5.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

Анодная и катодная шины электролизера 1 соединены с входами V регулятора 2 сопротивления, блока 3 определения обратной ЭДС и блока 4 регистрации анодных эффектов. Входы I регулятора 2 сопротивления и блока 3 определения обратной ЭДС соединены с выходсм 5 датчика тока серии. Выход блока 3 определения обратной ЭДС подключен к одному из входов блока 6 коррекции уставок, другой вход которого подключен к выходу блока 4 регистрации анодных эффектов. Выход блока 6 коррекции уставок соединен с входом P регулятора

2 сопротивления.

Напряжение V с шин электролизера 1 и сигнал, пропорциональ.ный току серии I„, с датчика 5 тока подают на входы регулятора сапротивл ния. По данным 7з и 1, а кже значению обратной ЭДС производят расчет приведенного напряжения:

V = --.-- I + Е В.

Vg-Å

nt)

40 где 1я — номинальное значение тока серии, кА.

Полученное значение „ сравнивают с заданным, поступающим с выхода блока

6 коррекции уставок, и, если отклонение превышает зону ечувствительности, формируют сигнал на перемещение анодного массива °

Обратную ЭДС рассчитывают методом экстраполяции I-V кривой до I=O

50 . (блок 3) . Входными величинами блока 3 являются мгновенные значения напряжения электролизера Чз и тока серии

I, а выходной среднее значение ЭДС

Л 55 за период с

Блок 4 регистрации анодных эффектов включает в себя пороговый элемент с напряжением срабатывания 9-11 В и запоминакщее устройство. Периодически данные о среднем значении обратной

ЭДС и количестве анодных эффектов с выходов блоков 3 и 4 поступают на вход блока 6 коррекции уставок, который является общим для всех электролизеров серии. Для группы электролизеров, частота анодных эффектов которых находится в заданных границах, определяется среднее значение обратной ЭДС и величина среднеквадратического отклонения, Эту величину обратной ЭДС принимают в качестве номинальной, а удвоенное значение ее среднеквадратического отклонения в качестве зоны нечувствительности.

Затем для каждого электролизера определяют отклонение частоты анодных эффектов и обратной ЭДС от номинальных значений и, если эти отклонения имеют один и тот же знак и превышают зоны нечувствительности, то заданное значение уставки сопротивления такого электролизера изменяют на одну ступень, величина которой соответствует изменению напряжения на +50 мВ при заданном номинальном токе серии.

Способ управления алюминиевыми электролизерами может быть реализован в рамках ACY ТП "Электролиз на базе УВК типа СМ-2М.

Пример. Регулятор сопротивления (напряжения) электролизера реализовывался следующим образом.

Рассчитывается приведенное напряжение электролизера

,(11 A

V = -=--- I „+А

flP Iijl и У (5 1 (1 l где V,,1 — ср едние значения н апряже ния и тока серии на j-м цикле измерения, соответственно;

Л вЂ” постоянная величина, численно равная обрати ой ЭДС электр олиэ ера (принимали А = 1, 4 8 В ) ;

I — номинальное значение тока серии (I 1 56 кА), Полученное значение приведенного напряжения сравнивалось с заданным, и, е сли раз ница превышала пороговое значение (+ 2 5 мВ), то формировалась команда на пе р емеще ние анодног о ма ссива вниз или вверх в зависимости о т знака отклонения .

15288 где

61 (11 (112 (Dvj

«ч У ю,г — 11

D(31 — Zt JT

<>) — (j l

Н D — V ч2 р1 .И. р Т11М

20 где

11

DÄ, =-P V

25 где

Блок определения обратной ЭДС включал в себя выполнение следующих операций: расчет предварительной МНК вЂ” оценки обратной ЭДС по выражению

«т (11

?<

Е -------=--«у-- ----р111 — Z (11

Ig (! 1 (11 (jj

-; ч;

jc1 (i) 1 " (31а

Расчет стандартной ошибки j-ой

ИНК вЂ” оценки

Расчет коэффициента фильтрации

Л h к н3- /(н + н) 1) i Л

Н; = g 2 н;+ (1-g )2 и„, j — - номер цикла (при первом цикле

g=1).

Расчет сглаженного значения обратной ЭДС на j-ом цикле

II Л

Е = 8 ° ° Е. + (1-К1) Е1 1 35

1 где Е, — сглаженное значение обратной ЭДС на j-м цикле, Значение Е поступает на вход блока

1 ! коррекции уставок, где формируется массив данных обратной ЭДС по каждому электролиэеру серии. Из массива исклюЛ чаются значения Е, полученные на

40-минутном интервале до и после анодного эффекта. Один раз в сутки производится расчет среднего значения об- 45 ратной ЭДС для каждого электролизера

11

Е=-,УЕ к и

1=1 где К вЂ” номер электролизера;„

n — количество значений Е в мас- 50

3 сиве.

Блок регистрации анодных эффектов представляет собой набор пороговых элементов с напряжением срабатывания

9-10 В, устанавливаемых в цепи измерения напряжения электролизеров, а также накопитель информации (магнитный диск). При возникновении на ка17 6 ком-либо электролизере анодного эффекта в накопитель информации записывается номер электролизера и время возникновения АЭ.

Один раз в сутки производится обработка накопленной информации, заключающаяся в определении количества анодных эффектов по каждому электролиэеру. Если на каком-либо электролизере было зарегистрировано два анодных эффекта с промежутком времени менее

30 мин, то последний из них не учитывался. Такая фильтрация позволяла исключить влияние "мигающих анодных эффектов и повторно возникакнцих изза некачественного гашения.

Данные о количестве анодных эффектов поступают далее в блок 6 коррекции уставок, в котором по каждому электролизеру формируется массив. Ежесуточно определялась группа электролизеров, из которых среднее значение частоты анодных эффектов эа 4 сут находилось в пределах 0,5-1,5 и вариация значений количества анодных эффектов за этот период не превьппала

1. Для этой группы определялось среднее значение обратной ЭДС и среднеквадратическое отклонение и

E1) = —, ń;

KR где N — количество электролизеров в группе.

Затем производилась проверка необходимости изменения уставки напряжения на электролизерах, не вошедших в группу с частотой анодных эффектов 0,5-1,5.

Увеличение уставок напряжения производилось в том случае, если количество анодных эффектов на какомлибо электролизере было больше двух, а среднее значение обратной ЭДС за последние сутки превышало значение

/1 по группе Е „более, чем на 26 .

Уставка понижалась, если электролизер не имел анодных эффектов в течение последних суток, а значение его обратной ЭДС было меньше Е, на 2б

Уставки напряжения не изменялись на электролизерах, которые в течение последних суток были отключены от автоматического регулирования.

1528817 ктролита.

Результаты приведены в таблице.

Среднеквадратическое отклонение

Группа электролизеров Среднее значение темпе ратуры за 30 сут температуры

1848-1857 (по предлагаемому способу)

1858-1867 (по прототипу) 960, 3

961, 2

3,8

4,5

Составитель А.Абросимов

Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова

Редактор M. Товтин

Заказ 7617/24

Тираж 605

Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Оценка эффективно"ти способов производились по величине среднеквадратического отклонения температуры элеИэ таблицы следует, что изменение задания по двум составляющим — частоте анодных эффектов и, противоЭДС, обеспечивает уменьшение диспер- 10 сии температуры электролизера, что способствует стабильности теплового режима и повышению производительно сти электролизера.

Формула изобретения

1. Способ автоматического управления алюминиевым электролизером, состоящий в поддержании на заданном уровне сопротивления путем перемещения анода и изменения заданного значения при отклонении частоты анодных эффектов от номинального значения, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности электролиэера, изменение заданного значения сопротивления производят при одновременном превышении частотой анодных эффектов и обратной электродвижущей силой своих номинальных значений.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, в качестве номинального значения обратной электродвижущей силы принимают ее среднее значение для группы электролизеров, частота анодных эффектов которых лежит в диапазоне 0,5-1,5.