Способ автоматической стабилизации электрического сопротивления электролизера

блблчоте.а М Б Ат Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23)Приоритет Воударствеииый комитет СССР ио делам изобретений и открытий,(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и Днепровский алюминиевый завод им. С. М. Кирова(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАИзобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способамуправления технологическим процессомэлектролиза криолитглиноземных расплавови может быть использовано при созданииАСУ ТП электролиза алюминия,5Известен способ автоматической стабилизации электрического сопротивленияэлектролизера, включающий измерениесопротивления электролизера и стабилизацию сопротивления перемещениеманода электролизера 111 .Недостаток известного способа заключается в наличии погрещности регулирова. ния сопротивления от собственных колебаний сопротивления электролизера.Цель изобретения - исключение погрешности регулирования от колебаний сопротивления электролизера в диапазоне частот О,3-5 Гц.33Поставленная цель достигается тем,что фактическое сопротивленйе электролизера определяют усреднением мгновениътх значений, измеренных за время 5280 с при этом период усреднения выбирают обратно пропорциональным средней частоте колебании мгновенных значений сопротивления в диапазоне частот 0,3- 5 Гц, определенной за время 3-7 мин.Предложенный способ основан на использовании динамических особенностей 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 на 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 з азовых пузырьков в большие20 3 74 м их удаление из междуполюсного пространства цритех изменениях параметров процесса, которые ийейт 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 ю 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 "йстинное соотношение между основными технологическими параметрами процесса электролиза. Этим и объясняется преимущественная мощность переменной составляющей сопротивления в указанной части спектра копебаний.Промышленные исследования динамических характеристик сигналов проводили в производственных условиях работы электролизеров без технологических нарушений в течение 2-3суток. 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 идиапазоне 0,3-5 Гц реализуют, напримералгоритмическим путем на управляющейвычислительной машине с помощью цифрового фильтра, который одновременно с вычислением отклонения производит подсчет перемен знака отклонения. Причастоте контроля рабочего напряженияэлектролизера и тока серии, например, в10 разв секунду, количество перемензйака отклонения на некотором отрезкевремени, отнесенное к длине этого отрезка и секундах, будет служить оценкойсредней частоты колебаний сопротивления на этом промежутке времени в диапазоневключающем все частоты колебаний до 5 Гц. Илину" промежутка времени измерений средней частотыколебаний следует выбирать,"исходя из скорости изменениярежимных параметров (температуры, кон центрации компонейтов в расплаве, плотности тока и т,п.), которая по экспери- мейтальвьм данным в зависимости оттехнологического состояния электролизе,расоответствует одному из значений В 9940 финтервале 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 пропорционаленчастоте).Для реализации предлагаемого способаавтоматической стабилизации электричес О кого сопротивления электролизера необходимо выполнять следующую последовательность действий:1, С частотой 10 раз в секунду:а) измерить рабочее напряжение ц -го д электролизера ОЦ (к) и силу токаЗ (к) серии;б) рассчитать мгновенное сопротивление Рц (к): где Б - обратная ЭДС 1 -го электролизера;25 в) рассчитать отклонение величиныРс 5 (к) от среднего сопротивления 113(5)ЛБ (к)" 01 (к) 3 ();г) сравнить знаки величин Ьйц (к)и Ь 1 р (к) и, если они не совпадают,добавить единицу в счетчик перемензнака Ьо,д) добавить величину йй 1,5 (к) сознаком в сумматор отклонений ЬЦ (к)35 и единицу в счетчик циклов измерения К;е) выполнить действия по п. 15 ц раз.2. С частотой один раз в 611 -580 секунд;а) рассчитать величину изменения40 среднего сопротивления Ъ -го электролизера Яц , О ) на последнем интервале усредненияЬй ( Ь )= Ь (к) а;б) определить среднее сопротивление45-го электролизера Ж5 )Р 11 (5 ):(Б)+ьк (8);в) подключить цифровой регулятор ипо величине В (В ) в случае необходимости произвести перемещение анода50 г) подготовить счетчики Ки Ь (к)- -О и перейти к п. 1,3. С частотой один раз в Ь 1- 37 минут.а) рассчитать среднюю частоту (.дцколебаний сопротивления с -го электролизера за время усреднения частоты М 2Ъо3М5 7499б) рассчитать интервал усреднения сопротивления Л 1, и количество циклов Ва ча время Ь 1,Л = - й ъ= ОйЪО 2где а - константа (а" 10-30);в) подготовить счетчик Ъо -0 и перейти к выполнению действия по п. 1.П р и м е р. Положим, что ЕА 2 -5 мин 300 с; д -20; число перемен знака 1 о отклонения мгновенного сопротивления 34-го электролизера от среднего значения на 20-ом шаге расчета среднего сопротивления Ь отогда;1. Средняя частота колебаний сопро тивления эа 300 секунд ЬЭ =, 1,42 Гц;4 М2. Промежуток времени усреднения мгновенных значений сопротивления на 21,22шагах расчета среднего сопротивления Ю; - 1,2 = 14,002 - 14 с; ро2.0 3. Количество циклов контроля напряжения и тока на каждом 21, 22шаге расчета среднего сопротивления 510.14 - 140 циклов 254. Среднее значение сопротивления рассчитывается по 168 мгновенным значениям сопротивления = 21,4 = 21 раз;зоот е. усреднение сопротивления эа 14 с будет производиться до 4 1 шага, зоПоложим, 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-ьэлектролизера равно 2.10 Ом, зона нечувствительности регулятора + 0,04,10 Ь Ом; тогда:1. Рассогласование между фактическим ао и заданным значениями сопротивления электролизера на 23-ем шаге усредненбия составит + 0,13.10 Ом)+ 0,04.10 Ом и регулятор переместит анод вниз на пропорциональную рассогласованию величину 452) Рассогласование между фактическим и заданным значениями сопротивленияэлектролизера на 40-ом шаге усреднения составит - 0,35,10 Ом ( -0,04.10 Ом/ .и регулятор переместит анод вверх на 5 о пропорциональную расслогласованию вепичину.Предложенный вариант реализации регулирования по среднему сопротивлению 40 6электрилизера может быть осуществленс помощью управляющей вычислительноймашины (например, СМ), включающейустройства связи с объектом (сериейэлектролиэеров) по каналам измерениярабочего напряжения и тока серии иуправления приводом анодов и машиннуюпрограмму, реализующую усреднение сопротивления каждого электролиэера инепосредственное цифровое управлениемеждуполюсным расстоянием,Промышленная . реализация предлагаемого способа автоматической стабилизации электрического сопротивленияалюминиевого электролизера позволяет:1. Повысить точность стабилизациитеплового режима работы электролиэеров,что повышает выход по току и снижаетрасходы технологической электроэнергиии анодной массы;2, Снизить количество включений привода анодов, что снижает трудозатратына восстановление работоспособности технологического оборудования серии;3, Уменьшить количество и тяжестьтехнологических нарушений и, следовательно, затраты на их ликвидашпо.Формула изобретения1, Способ автоматической стабилизациии электрического сопротивления электролизера, включающий измерение сопротивления электролизера и стабющзацию 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 3- 7 мин.Источники информации. принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 203922, кл. С 25 С 3/20, 09.10.67.