Способ автоматического управления алюминиевым электролизером

(088.8)свидетельство СССС 25 С 3/20, 1982,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦ 7 ИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕ 1 ЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯАЛЮМИНИЕВЫМ 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 обрат 2томатическом 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 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 ЭДСуменьшается 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 электролизеровс частотой анодных эффектов 0,5-1,5обеспечивает инвариантность алгоритмак дрейфу общих для всех электролиэеровпараметров, таких, например,как состави качество анодной массы, анодная5плотность тока и т.д.Экспериментально установлено, чтооптимальному диапазону температурорасплава электролита 960-965 С присреднеквадратическом отклонениизагружаемой массы глинозема, равной+ 35 кг, соответствует диапазон частоты анодных эффек гов, равный 0,51,5.15Устройство для реализации способаработает следующим образом.Анодная и катодная шины электролизера 1 соединены с входами Чэ регулятора 2 сопротивления, блока 3 определения обратной ЭДС и блока 4 регистрации анодных эффектов. Входы 1 регу-лятора 2 сопротивления и блока 3 определения обратной ЭДС соединены с выходсм 5 датчика тока серии, Выход блока 3определения обратной ЭДС подключен кодному из входов блока 6 коррекцииуставок, другой вход которого подключен к выходу блока 4 регистрации анодных эффектов. Выход блока 6 коррекцииустгвок соединен с входом Р регулятора2 сопротивления.Напряжение Ч с шин электролизера 1и сигнал, пропорциональ ный токусерии 1, с датчика 5 тока подают навходы регуляторасопротивления. Поданным Чз и 1 , а кже значениюобратной ЭДС производят расчет приведенного напряжения;Ч =1+ Е В,Ч-Еп - н т40где 1 Н - номинальное значение токасерии, кА.Полученное значениесравниваютс заданным, поступающим с выхода блока6 коррекции уставок, и, если отклонение превышает зону нечувствительности,формируют сигнал на перемещение анодного массиваОбратную ЭДС рассчитывают методомэкстраполяции 1-Ч кривой до 1=.050.(блок 3). Входными величинами блока 3являются мгновенные значения напряжения электролизера Чз и тока серии1, а выходной среднее значение ЭДСЛ 55за период сБлок 4 регистрации анодных эффектов включает в себя пороговый элементс 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 АСУ ТП "Электролиз на базе УВК типа СММ.П р и м е р. Регулятор сопротивления (напряжения) электролизера реализовывался следующим образом.Рассчитывается приведенное напряжение электролизераЧЧ = в : 1+Ап 1 ю и- 15 1 - 11где Ч , 1 - ср едние значения н апряже ния и тока сериина 3-м цикле измерения,соответственно;Л - постоянная величина,численно равная обрати ой ЭДС электр олиэ ера(принимали А = 1, 4 8 В ) ;1- номинальное значениетока серии ( 1= 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 .(рчт-Ч 1чУщУ - 11р 11 Т 1 11 20 где 25 где Блок определения обратной ЭДС включал в себя выполнение следующих операций:расчет предварительной ИНК - оценки обратной ЭДС по выражению5уЭ 1 -1 п 13Ер 1 -Л11 г 1 (11 (11Р, -1; Т, 101 с 16 1 " 111 Расчет стандартной ошибки 1-ойИНК - оценки Расчет коэффициента фильтрации Аа Н 1 /(Н+ Н -1),Н = Ег Н + (1-)г Н 3 - номер цикла (при первом циклеК=1).Расчет сглаженного значения обратной ЭДС на -ом цикле6Е = ЕЕ. + (1-К 3 ) Е 1.1 ф З 5 где Е, - сглаженное значение обратной ЭДС на 1-м цикле,Значение Е поступает на вход блока коррекции уставок, где формируется массив данных обратной ЭДС по каждому электролиэеру серии. Из массиваисключаются значения Ег, полученные на 40-минутном интервале до и после анод- ного эффекта. Один раз в сутки производится расчет среднего значения об ратной ЭДС для каждого электролизера11Е =-,У Ек и фс 1где К - номер электролизера;и - количество значений Е в мас3сиве. 1Блок 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 ка 17 6ком-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 фьщьтрация позволяла исключить влияние "мигающих анодных эффектов и повторно возникающих 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 средне- квадратическое отклонение11Е,= К,Ек,кч где 111 - количество электролизеров вгруппе.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 каком- либо электролизере было больше двух, а среднее значение обратной ЭДС за последние сутки превышало значение 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 2 бУставки 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 температуры за 30 сут температуры 1848-1857 (по предлагаемому способу)1858-1867 (по прототипу) 960,3 961, 2 3,8 4,5 Составитель А.АбросимовТехред А.Кравчук Корректор О.Кравцова Редактор М. Товтин Заказ 7617/24 Тираж 605 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-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, противо- ЭДС, обеспечивает уменьшение диспер сии температуры электролизера, что способствует стабильности теплового режима и повышению производительности электролизера.15 Формула изобретения1. 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 щ и й с я 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 щ и й с я тем, что, в качестве номинального значения обратной электродвижущей силы принимают ее среднее значение для группы электролизеров, частота анодных эффектов которых лежит в диапазоне 0,5-1,5.1