Способ автоматической стабилизации электрического сопротивления электролизера

Способ автоматической стабилизации электрического сопротивления электролизера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 блбл чо те ае М Б 4

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву

I (22)Заявлено 30.06.78(21) 2635393/, ?2 0р (51)M. Кл.

С 25 С 3/20 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Воударствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (ЬЗ) ДК621.357.7(088. 8) Опубликовано 23.07.80 Бюллетень Ж 27

Дата опубликования описания 28.07.80

А. Б. Гуревич, 3.,М. Туринский, С. А. Артеменко, В. М. Гиренко

А. П. Крымов, Н. И. Кузьмин и Р. Д. Алексеев (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Днепровский алюминиевый завод им. С. М. Кирова (7I ) Заявители (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам управления технологическим процессом электролиза криолитглиноземных расплавов ( и может быть использовано при создании

АСУ ТП электролиза алюминия.

Известен способ автоматической стабилизации электрического сопротивления электролизер а, включающий измерение сопротивления электролизера и стабилизацию сопротивления перемещением анода электролизера (1) .

Недостаток известного способа заключается в наличии погрешности регулирования сопротивления от собственных колебаний сопротивления электролизера.

Цель изобретения — исключение погрешности регулирования от колебаний сопротивления электролизера в диапазоне частот О,3-5 Гп.

Поставленная цель достигается тем, что фактическое сопротивленйе электролизера определяют усреднением мгновениътх значений, измеренных за время 52

80 с при этом период усреднения выбирают обратно пропорциональным средней частоте колебании мгновенных значений сопротивления в диапазоне частот 0,35 Гц, определенной за время 3-7 мин.

Предложенный способ основан на использовании динамических особеннос тей физико-химических процессов, протекающих в электролизере. По литературным данным известно, что значительные по амплитуде колебания рабочего напряжения электролизера обусловлены процессами, происходящими на аноде, а именно, накоплением и исходом газовых пузырьков, выделяющихся HB аноде. В нормальном режиме течения процесса электролизера максимальные колебания напряжения амплитудой 70-150 МВ имеют частоту, близкую к 1 Гц. Анализ промышленных сигналов показывает, что колебания рабочего напряжения электролизера в диапазоне частот 0,3-5 Гц отражают суммарный процесс слияния элементарных а азовых пузырьков в большие

Ll,Як) — E

33(к) 20

Ъ

3 74 м Rx удаление из междуполюсного пространства притех изменениях параметров процесса, которые имеют место в реальных промышленных условиях. Количество выделившегося на аноде газа зависит от интенсивности процесса электролиза, т.е. плотности тока, активности рабочей поверхности электродов и т.п, а размер больших пузырей и скорость их исхода цз рабочего пространства зависит от вязкости электролита, т.е. концентраций компонентов и температуры расплава. Таким образом, частота колебаний сопротивления в диапазоне 0,3-5 Гц отражает йстйнное соотношение меаду основными технологическими параметрами процесса электролиза. Этим и объясняется преимущественная мощность переменной составляющей сопротивления в указанной части спектра колебаний.

Промышленные исследования динамических характеристик сигналов проводили в производственных условиях работы электролизеров без технологических нарушений в течение 2-3 суток. Наблюдали за группой электролизеров в 10-15 агрегатов; группы выбирались для несколь ких типов конструкций (заводов). Экспериментальные данные показали, что диапазон частот, колебания которых имеют максимальные амплитуды, практически не зависит от типа электролизеров.

Контроль средней частоты колебаний электрического сопротивления и диапазоне 0,3-5 Гц реализуют, например алгоритмическим путем на управляющей . вычислительной машине с помощью цифрового фильтра, который одновременно с вычислением отклонения производит подсчет перемен знака отклонения. При частоте контроля рабочего напряжения электр6лизера и тока серии, например, в

10 раз в секунду, количество перемен зйака отклонения на некотором отрезке времени, отнесенное к длине этого отрезка в секундах, будет служить оценкой средней частоты колебаний сопротивления на этом промежутке времени в диапазоне включающем все частоты колебаний до

6 Гц. Длину" промежутка времени измерений средней частоты колебаний следует выби Уать," исходя из скорости изменения режимных параметров (температуры, концентрации компонейтов в расплаве, плотности тока и т.п.), которая по экспери- ментальным данным в зависимости от технологического состояния электролизе,ра соответствует одному из значений В

9940 ф интервале 3-7 мин. С такой периодичностью следует менять и период усредне- ния мгновенных значений сопротивления, который должен выбираться равным 1030 периодов средних колебаний сопротивления (период обратно пропорционален частоте).

Для реализации предлагаемого способа автоматической стабилизации электричесlo кого сопротивления электролизера необходимо выполнять следующую последовательность действий:

1. С частотой 10 раз в секунду: а) измерить рабочее напряжение i3 -го д электролизера Uij (к) и силу тока

З (к) серии; б) рассчитать мгновенное сопротив-. ление Рцj (к): где Б3 — обратная ЭДС i j -ro электролнзера; в} рассчитать отклонение величины

Р 43 (к) от среднего сопротивления Ri3 (S ).

ЬРъ) (к)- К ) (к) - Rij (S ); г) сравнить знаки величин 5Pj. (к) и hR3j, (к-1) и, если они не совпадают, добавить единицу в счетчик перемен знака Ьо, д) добавить величину 6, Й1.5 (к) со знаком в сумматор отклонений Ь 3 (к)

35 и единицу в счетчик циклов измерения К; е) выполнить действия по п. 15ij раз.

2. С частотой один раз в ht1 -580 секунд, а) рассчитать величину изменения

40 среднего сопротивления Ъg -го электролизера Яц <, ÑÐ ) на последнем интервале усреднения ai3 (S )= Ь3 (к) Ь; б) определить среднее сопротивление

4> <$ -го электролизера Rij S )

a j(5 )=®3(5-1)+ьМ (S); в) подключить цифровой регулятор и по величине kjj (S ) в случае необходимости произвести перемещение анода;:

50 г) подготовить счетчики К-1 и Ь (к)-О и перейти к п. 1.

3. С частотой один раз в ht - 37 минут. а) рассчитать среднюю частоту (ц колебаний сопротивления с3 -го электролизера за время усреднения частоты Му

Ъо 3

5 7499

á) рассчитать интервал усреднения сопротивления Л1, и количество циклов

Sip ча время dt1

И = at Sij=-iowa

1 hO 27 37 где а — константа (а" 10-30); в) подготовить счетчик h 0 и перейти к выполнению действия по п. 1.

Пример. Положим, что 64<-5 мин

300 с; д - 20; число перемен знака отклонения мгновенного сопротивления

34-го электролизера от среднего значения на 20-ом шаге расчета среднего сопротивления 4 о-428; тогда;

1. Средняя частота колебаний сопро- 15 тивления эа 300 секунд ЬЭ54=, „1,42 Гц

428

2. Промежуток времени усреднения мгновенных значений сопротивления на

21,22 ... шагах расчета среднего сопротивления Ю,=14> = 14,002 — 14 с;

2.0

3. Количество циклов контроля напряжения и тока на каждом 21, 22 ... шаге расчета среднего сопротивления 5>4

10.14 — 140 циклов„ 25

4. Среднее значение сопротивления рассчитывается по 168 мгновенным значениям сопротивления = 21,4 = 21раз; ьоо т е. усреднение сопротпвления эа 14 с будет производиться до 4 1 шага, 30

Положим, что среднее сопротивление

34 — го электролизера на 23 шаге расче та среднего сопротивления оказалось равным 2,13.10 Ом, а на 40-ом шаге—

1,65.10 Ом; заданное системе стабилизации значение сопротивления 34-го

-ь электролизера равно 2.10 Ом, зона нечувствительности регулятора

+ 0,04,10 Ь Ом; тогда:

1. Рассогласование между фактическим 4О и заданным значениями сопротивления электролизера на 23-ем шаге усреднения составит + 0,13.10 Ом)+ 0,04.10 Ом и регулятор переместит анод вниз на пропорциональную рассогласованию величину45

2) Рассогласование между фактическим и заданным значениями сопротивления электролизера на 40-ом шаге усреднения составит — 0,35.10 Ом (-0,04.10 Ом/ .и регулятор переместит анод вверх на 50 пропорциональную расслогласованию вепичину.

Предложенный вариант реализации регулирования по среднему сопротивлению

40 6 электрилизера может быть осуществлен с помощью управляющей вычислительной машины (например, СМ-1), включающей устройства связи с объектом (серией электролиэеров) по каналам измерения рабочего напряжения и тока серии и управления приводом анодов и машинную программу, реализующую усреднение сопротивления каждого электролиэера и непосредственное цифровое управление междуполюсным расстоянием, Промышленная . реализация предлага@. мого способа автоматической стабилизации электрического сопротивления алюминиевого электролизера позволяет:

1. Повысить точность стабилизации теплового режима работы электролиэеров, что повышает выход по току и снижает расходы технологической электроэнергии и анодной массы;

2. Снизить количество включений привода анодов, что снижает трудозатраты на восстановление работоспособности технологического оборудования серии;

3. Уменьшить количество и тяжесть технологических нарушений и, следовательно, затраты на их ликвидацию.

Формула изобретения

1, Способ автоматической стабилизациии электрического сопротивления электролизера, включающий измерение сопротивления электролизера и стабилизацию сопротивления перемещением анода электролизера, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью исключения погрешности регулирования от колебаний сопротивления электролизера в диапазоне частот — 0,3-5 Гц, фактическое сопротивление электролизера определяют усреднением мгновенных значений, измеренных за время 5-80 с при этом период усреднения выбирают обратно пропорциональным средней частоте колебаний мгновенных значений сопротивления в диапазоне частот

0,3-5 Гц, определенной за время 37 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 203922, кл. С 25С 3/20, 09.10.67.

ЦНИИПИ Заказ 4564/21 Тираж 698 Подписное филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4