电解槽智能控制论文范文

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1电解槽运行状态的诊断

铝电解在当前的生产中，唯有系列电流和槽电压能够实现在线的连续测量，但如氧化铝的浓度、电解槽的温度以及分子比等生产状态参数是无法通过在线测量的，即使如电解质水平、极距和铝水平可以监测，但往往测量与记录的数据都是不完全和不连续的，且很多运行状态的参数都需要用多种方式计算。所以诊断电解槽状态的数据存在不完全、不连续和不精确性，所作用的时效也不长。在不同的电解槽之间控制效果存在明显差异的情况下，如果让控制系统拥有自学能力，对电解槽进行实时地状态分析，控制系统就可以做出更精确地测量，从而使不同的电解槽之间控制水平相同，消除差异。实现降低生产的能耗，降低工人的劳动强度，生产效益自然就得到了提高。电解槽差状态的主要体现方面:

（1）槽电压的针振问题。槽电压的针振主要是由电解槽内某些故障原因导致电压波动而形成的，这种情况反应了电解槽的运行具有不稳定性。一般槽电压产生针振的原因分为阳极电流分布不均、电解槽炉膛不清洁、严重结壳、阴极受到破损、铝水平过低等。

（2）冷槽和热槽。电解槽的收入热量低于支出热量，电解质的温度降低时，被称为冷槽。冷槽容易增大电解质的粘度，降低流动性，从而使铝水平发生剧烈波动并上升，槽电压受到影响，电解槽底部形成沉淀使阳极电流不均。产生热槽的原因与冷槽相反，导致的后果是降低电解槽的电流效率。

（3）阳极效应。当电解槽阳极周围的氧化铝浓度低过1.0%左右时，氧离子与氟离子在阳极上共同放电，从而使阳极表面形成氧氟化合物，减少了阳极和电解质之间的接触面积，逐渐增加了有效的阳极电流密度，当增加到一定程度时，就会发生阳极效应。

（4）压槽和滚铝。当极距过小时，电解槽底部沉淀或结壳过多，阳极压在了电解槽底部，就被称为压槽。压槽容易升高电解质的温度，导致电解质粘度增大，从而使电解碳渣得不到分离。而滚铝是由于电解槽的剧烈冲击使铝液在槽内形成漩涡，甚至与电解质一同被冲击到槽外。在电解槽差状态方面的诊断方法大致有两种。一是信息完整，即离线数据均匀分布在采样空间中，该方法与系统识别中数据的持续激励类似。二是采集电解槽状态的故障情况与正常情况。虽然某一次采样的数据只反映了某一个状态，不能反映状态的所有情况，但是对于数据驱动的完整性来说，也只是体现统计意义上的概念。

2软测量模型的探究

要建立软测量的模型，首先需要确定如何选取模型的变量。经过大量的研究得知，氧化铝浓度在电解槽中的变化存在固定的特性，其与槽电阻存在的关系如下图所示：经过电解槽如何影响氧化铝浓度的分析后，便能够制定出氧化铝浓度软测量的模型，其模型的大致框架如下图：在最小二乘支持向量机氧化铝浓度的情况下，软测量模型的精准度较高、符合规范化标准，软测量的模型能在每十分钟进行一次实时测量氧化铝浓度，解决了在测量氧化铝浓度存在的精确性和实时性问题。

3智能控制系统

智能控制系统各模块应具有以下几个功能：（1）电解槽智能检测状态。此功能可以实时地对电解槽的状态做出判断，通过电解槽在运行时采集的耗电量及电压等参数进行分析，在不同状态得到的信息均不一样，从而在宏观上可以看出电解槽处于何种状态。（2）氧化铝浓度的智能测量。如上文所述在最小二乘支持向量机氧化铝浓度的情况下，软测量模型运用在智能控制系统中，通过在生产过程中的实时采样，可以精确的自动测量出氧化铝的实时浓度（3）智能操作控制。智能操作控制，即模糊智能控制。其功能在于系统智能检测电解槽当前状态的情况下，针对不同的状态设置下料的时间间隔，从而实现在电解槽中对氧化铝原料的下料控制。（4）专家知识库。专家知识库是针对在电解工作车间中，历史的生产过程记录的数据和铝电解技术人员与专家经年累月的经验记录，并将此数据成档入库，形成丰富的知识体系，以便给后来的工作者和工作问题作以指导。

4结束语

本文主要研究了电解槽在生产中的特点和电解槽的智能控制，主要的研究成果是电解槽具有的不同状态的识别和分析，在最小二乘支持向量机氧化铝浓度的情况下，软测量模型的搭建以及测量原理，电解槽智能控制系统的构建等。但由于时间及条件限制，本文提出的设计尚不完善，基于数据驱动的电解槽工作还待进一步的探究。

作者：黄辉魏勇单位：河南神火铝业电力公司永城铝厂