Способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера

Способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соаетскии

Социапистическии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (111 891808

{6! ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 26. 03. 80 (21) 2898648/22-02

C присоединением заявки РЙ

{23)Приоритет

Опубликовано23.12.81. Бюллетень ¹ 47 (51)М, Кл.

С 25 С 3/20

Ркударственый камитет

СССР

10 делам изеарвтвиий и открытий (5З> УДК 621.357. .13(088.8) Дата опубликования описания 23. 12.81

А.Б.Гуревич, С.В.Голубцов, В.Т.Беспалов, А,П.Крючков

Н.Н.Макушенко и 3.M.Òóðèíñêèé (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и прое институт алюминиевой и электродной промышл и Братский алюминиевый завод (71) Заявители (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

" „(t)=U>h) Ф)11 (2) Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, и может быть использовано прн автоматизированном управлении технологи-. ческими процессами электролиза.

Известен способ контроля технологического состояния алюминиевого электролизера, включающий измерение амплитуды колебаний его рабочего напряжения (!);

1О

Недостаток известного способа контроля технологического состояния алюминиевого электролизера состоит в относительно низкой точности конis троля и недостаточной оперативности.

Цель изобретения - повышение точности и оперативности автоматического обнаружения электролиэеров с нарушенным технологическим режимом.

Поставленная цель достигается способом автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера, включающем изме,рение амплитуды колебаний его рабо чего напряжения, дополнительно изме- . ряют амплитуду тока серии и на переменной составляющей омического сопротивления электролизера в диапазоне частот 0,3-3 Гц определяют среднюю амплитуду колебаний падения напряжения, которую сравнивают с ее граничными значениями, при этом, если средняя амплитуда меньше заданной в диапазоне 4"30 мВ нижней границы или больше заданной в диапазоне 15-50 мВ верхней границы, сигнали" зируют о наличии у электролизера технологического нарушения.

Сущность изобретения заключается в том, что вместо переменной составляющей рабочего напряжения электролизера Ц„р равной: рЮ (4)R+i ()1() «э1- (g) jl) контролируется величина {1., равная

891-808

0 = 0 - 1-Вброд где  — текущий момент времени, (ф) — переменная составляющая тока серии, 3 — постоянная составляющая тока серии, l (Ц- переменная составляющая омического сопротивления электролиэера.

R — постоянная составляющая омического сопротивления электролизера.

Эта величина представляет собой падение напряжения на переменной составляющей омического сопротивлений электролизера.

В качестве показателя технологического состояния электролизера применЯетсЯ сРеднЯЯ за пеРиод 10-200 с амплитуда колебаний этой величины в диапазоне частот, 0,3-3 Гц 13, которая определяется по формуле

1 где 6, g - средние за период 10200 с значения амплитуды колебаний переменных составляющих рабочего напряжения электролизера и тока серии в диапазоне частот 0,3-3 Гц.

Я вЂ” задание регулятору на стабилизацию омического сопротивления электролизера.

Применение этого показателя позволя-. ет исключить погрешность, возникающую при несвязанных с технологическим состоянием электролизера колебаниями тока серии.

При колебаниях тока серии, особенно значительных при наличии на электролизерах серии анодных эффектов, амплитуда переменной составляющей рабочего напряжения электролиэера увеличивается на 50-2007, в основном за 4> счет падения напряжения, создаваемого переменной составляющей тока серии на постоянной составляющей омического сопротивления электролиэера (2 1, Использование в качестве постоян- Ы ной составляющей омического сопротивления электролиэера задания регулятору на стабилизацию омического сопротивления позволяет, с одной стороны, реализовать способ простыми N техническими средствами, а с другой— исключить влияние на результаты контроля колебаний, возникающих при ко. лебаниях тока серии из-за неравенl ства фактической величины электрохимической составляющей, ее компенсационному значению, принятому в. применяемой формуле вычисления омичес" кого сопротивления электролизера.

Определение средней амплитуды колебаний падения напряжения на переменной составляющей омического сопротивления по ранее определенным средним амплитудам колебаний переменных составляющих тока серии и рабочего напряжения позволяет исключить погрешность, возникающую вследствие наличия переменного сдвига фаз между током серии и рабочим напряжением электролизера.

Наличие сдвига фаз приводит к тому, что даже одновременно измерение значения переменных составляющих тока серии и рабочего напряжения электролизера относятся к различным мо- . ментам в электрическом режиме электролиэера, что нарушает связь между применяемым показателем и колебаниями омического сопротивления электролизера, характеризующими технологическое состояние электролизера.

Погрешность из-за возможных колебаний величины электрохимической составляющей и падения напряжения, создаваемого переменной составляющей тока серии (второе слагаемое в формуле (1) ), является величинами на порядок меньшими упомянутых вы- ше. Их влияние на достоверность кон" троля учитывается при выборе границ диапазона значений применяемого показателя при нормальном технологическом состоянии электролизера.

Промышленные испытания предлагаемого способа показали, что когда на нескольких электролизерах серии одновременно существуют анодные эффекты колебания тока серии не вносят заметных изменений не только амплитуды, но и формы колебаний применяемого показателя.

Предложенный способ контроля технологического состояния электролизеров проверен на различных типах электролизеров. При этом установлено, что для всех типов электролизеров существует устойчивый диапазон значений применяемого показателя, соответствующий нормальным технологическим режимам их работы. Числен,ные его значения, выходящие за верх891808

8. Если выполняется хотя бы одно из неравенств (4 ), (Я вЂ” сформули- ровать и выдать на устройство отображения сигнал "На электролизере (номер электролизера) нарушение технологии" и перейти к выполнению п. 1 для !1=! измерения в следующем периоде усреднения.

9. Если ни одно из неравенств 4), (5 ) не выполняется, то перейти к выполнению и. 1 для k=I измерения в следующем периоде усреднения.

Период усреднения Тс равен 12 с, задание регулятору на стабилизацию омического сопротивления R g равно !

6110 OM. Верхняя граница диапазо-н на 0 „ Установлена равной 20 мВ, нижняя граница(1 .,- 4 мВ.

Пример 1. Средняя амплитуда колебаний тока серии получена равной 5 IO А, средняя амплитуда колебаний рабочего напряжения U полу ð чена равной 92 мВ. Вычисляем применяемый показатель

3$ 3

О . 92 м — 5 10 А; 16 !О Ом=12мВ к

Сравниваем полученное значение с заданными границами Ь) =Кд1 Ь, 4(K)-t стс.

4 мВ <12 мВ С 20 мВ.

4. Если неравенство (3) выполняется, то перейти к выполнению п, для (М +1)-го измерения.

5. Если неравенство (3) ве выполняется, то рассчитать средние. амплитуды колебаний O ð и 3 по формулам

N1 (a)

Q "- — Е

Ю

-p й„(к) 1=! 1 1,Ф пиЫ

° !1„(к)(!(к)-Е Щк); !1Ь?

Д = х

11„-(к) „« й„(К) й1(К!.

m„(x) 4Ь) Е !(к)

К=1

6, Рассчитать среднюю амплитуду колебаний падения напряжения на перенюю или нижнюю границу такого диапазона однозначно соответствуют нарушениям технологических режимов. Независимо от типов электролизеров (верхний токопровод, боковой токопровод и т.д.) нижняя граница диапазона, характеризующая нормальный технологический режим, находится в промежутках 4-30 мВ, а верхняя — в промежутке 15-50 мВ.

Для реализации предлагаемого способа автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера необходимо выполнить следующую последовательность действий:

1. Измерить переменные составляющие в диайазоне частот 0,3-3 Гц рабочего нап1.яжения электролизера () „(К)и тока серии 1 (Q) в момент времени Ь(!!) где K — порядковый номер данных измерения с начала цикла усреднения, b — интервал дискретности изменения, +p - момент времени начала цикла усреднения.

2. Подсчитать количество данных измерения с момента времени

И 1 (К)=й„(К- !)+ 1; и„(к)= и; (к- )+ !.

3. Сравнить промежуток времени (6к — 4 ) с заданным периодом усреднения Тс

4 менной составляющей омического со ротивления электролизера U р а "-р - зад

Ф

7. Сравнить значение величины (! с заданными верхней и нижней Оп,1 границами

0 0

-kú tnax - a U e.n

На данном электролизере типа С8Б нет нарушения технологии и сигнал не выдается.

П р и и е р 2. Средняя амплитуда колебаний д получена равной 2.10 А, а lg+ *35 мВ.

Вычисляем применяемый показатель

З 3 -б

О 35 мВ-2 10 А.I6 10 Ом=3 мВ.

Сравниваем полученное значение с заданными границами

3 мВ<4 мВ

На данном электролизере обнаружено нарушение технологии. Формиру-. ем и вьдаем.сигнал "На электролизере нарушение технологии".Непрерывная опытная эксплуатация способа, проведенная в течение мес.

7 89 позволила обнаружить около 70 всех технологических нарушений в работе электролизеров, имевших место в период контроля, причем эа 2-5 сут до обнаружения обслуживавэцим персоналом корпусов, применявшим обычные способы визуального и инструментального контроля. Использование результатов контроля способствовало своевременному устранению технологических нарушений на более ранней стадии их развития, сокращение общего количества и тяжести нарушений и привело по предварительным оценкам к повышению производительности электролизеров на 0,5Х, снижению удельного расхода электроэнергии на 0,7Х и повышению производительности труда технологического персонала на 2Х.

Формула изобретения

Способ автоматического контроля технологического состояния алюмини1808

8 евого злектролизера, включающий измерение амплитуды колебаний его рабочего напряжения, о т л н ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и оперативности автоматического обнаружения электролизеров с нарушенным технологическим режимом, дополнительно измеряют амплитуду колебаний тока серии и на пере lO менной составляющей омического сопротивления электролиэера в диапазоне частот 0,3-3 Гц определяют среднюю, амплитуду колебаний падения напряжения, которую сравнивают с ее гра1з ничными значениями, при этом, если средняя амплитуда колебаний меньше заданной в диапазоне 4-30 мВ нижней границы или больше заданной в диапазоне 15-50 мВ верхней границы, сигнализируют о наличии у электролизера технологического нарушения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ду В 387030, кл. С 25 С 3/20, 1970.

Составитель А.Абросимов

Редактор Н.Рогулич Техред Корректор СД1омак

Заказ 11158 40 Тираж 707 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал IIIIII Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4