P6 Review of 9-Box control Rules-CN

1、 9-区控制综述 我们如何来提高?Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *引 言9-区控制 它是什么?所使用的仪表设备9-区控制的应用9-区基本规则电压控制机理AlF3 控制机理精细化 9-区将来规则(算法)的发展Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *9-区控制一个控制包使用精确的传感器测量的数据来控制:电解质温度初晶温度过热度并且找到最佳的热量 / 物质平衡来使得电解槽在预先设定的温度/初晶温度目标值的控

2、制范围里运行注意: 如果电解槽管理和电解槽的维护本身很差或在在着较差的下料控制的话，9-区控制不会起到太好的作用!Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *Cry-O-Therm 传感器9-区控制所用的设备 第1天: 电解温度, 初晶温度 和过热度Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *9-区控制所用的设备 第 2 天 C-V-Therm电解温度阴极压降 初晶温度的预测是根据前一天的初晶温度的测量值和超过24小

3、时的电解槽的运行状态来确定的Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *Cry-O-Therm 传感器9-区控制所用的设备 第3天: 电解温度, 初晶温度 和过热度Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *初晶温度的预测是根据前一天的初晶温度的测量值和超过24小时的电解槽的运行状态来确定的第 4 天: 消耗型 S 分度号传感器 -Positherm-Al9-区控制所用的设备 Thermal Control: Sup

4、erheat User Meeting, South Africa, March 2005 *9-区控制所用的设备 9-区控制 net 软件 每天运行Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *9-区控制的几个阶段 阶段 1 系列的抽查：电解温度, 初晶温度和过热度分布情况阶段 2 模型创建和阶段响应试验 4 周阶段 3 模型确认和控制试验 3 个月阶段 4 工业化成本节约考察试验 6 个月Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, Mar

5、ch 2005 *9-区控制的目标给电解操作带来了更高性能的革新技术 电解操作是在较低的电解温度和/或较低的过热度下进行降低初晶温度 (= 较高的 %AlF3) 为得到较高的电流效率降低初晶温度 以稳定的方式控制电解操作非常困难减小电解系列控制参数的波动性 电解温度, 初晶温度, 过热度: 降低标准偏差，提高整个电解系列的稳定性维持稳定的侧部炉帮 需要稳定的过热度Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *电解温度 C低低高高955965123456789945955初晶温度 CThermal Contr

6、ol: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *电解温度 C低低高高9559651234567899459555147T OKLiq OKSet point VSet point AlF3Low TLow Liq V AlF3Low TLiq OK VLow THigh Liq V369High TLow Liq VHigh TLiq OK VHigh THigh Liq V AlF328T OKLow LiqAlF3T OKHigh Liq AlF3初晶温度4点加权平均 C要有足够的过热度 做保证Thermal Control: S

7、uperheat User Meeting, South Africa, March 2005 *更详细的9区控制模型Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *基本原理槽电压设定值是保证电解槽在它自己的温度控制范围内运行的电压 这样的话，电解槽就处在热平衡状态下! AlF3 加入量设定值是每天的 AlF3 加入量是确保电解槽在它自己的初晶温度控制范围内运行的值 这样的话，电解槽就处在物质(或化学)平衡状态下!每一台槽用它自己的参数来单独对待: 目标电解温度, 目标初晶温度,槽电压设定值 AlF3 加入量

8、设定值Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *槽电压控制ACD 极距的调整是用来增加槽电压或减小槽电压来使温度移向目标值根据偏离设定电压的幅度 用电压系数来计算:电压调整量是根据电解温度偏离目标电解温度的幅度电压调整量还要取决于过热度 在低过热度下的电解槽只能软化电压(小幅度调整)以避免电解槽在冷行程下运行或在非常危险的低过热度下运行 Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *软化槽电压051510过热度C高过

9、热度中过热度低过热度完全降低电压50% 降低电压不能降低电压 增加AlF3加入量电解槽在高温下运行 3 个过热度区域决定了电压降低的幅度 Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *AlF3 控制增加或降低 AlF3 加入量来调整初晶温度移向目标初晶温度值当初晶温度离开控制范围时，根据AlF3 设定值来确定增量或减量的几步加入值。通常在 AlF3 加入刻度内 分为9 步- 每步的大小可以设计，但通常为 6kg设定值通常在中心 5 步 初晶温度在控制范围里的加入量最大加入量总是第 9步最小加入量为 0kg

10、这时纯碱的加入取决于实际的初晶温度值1234567890AlF3 设定值Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *12345678902418126026323844AlF3 kg加入量AlF3 加入步0初晶温度低于控制范围AlF3 kgs 加入量减少温度 C时间 (天)初晶温度控制范围Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *12345678902418126026323844AlF3 kg加入量AlF3 加入

11、步0初晶温度高于控制范围AlF3 kgs 加入量增加温度 C时间 (天)初晶温度控制范围Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *浮动设定值概念-槽电压每一台槽有一个固定的槽电压设定值每天，电解槽的电解温度偏离目标槽温，浮动设定槽电压会增加或减小 +/- 10mV 直到最大的浮动值达到 (距离固定设定值+/- 40mV)如果电解槽总是在浮动设定电压值 = 固定设定值 40mV 下运行 那么，固定设定值应减小 20-30mV 来允许电解槽找到它自身的热平衡 当心摆动! 这是热平衡或物质平衡的驱动力吗?Th

12、ermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *浮动设定值概念 AlF3这是物质平衡的驱动力吗?每一台槽有一个固定的 AlF3 设定值每天，电解槽初晶温度偏离目标初晶温度，浮动 AlF3 设定值会增加或减小 +/- 1kg 直到最大的浮动值达到 (距离固定设定值+/- 4kg)如果电解槽总是在浮动设定值 AlF3 = 固定设定值 4kg 下运行 那么固定设定值应减少 2-3kg 来允许电解槽找到它自身的物质平衡 当心沉淀! Thermal Control: Superheat User Meeting, Sout

13、h Africa, March 2005 *沉淀检测 监控每4天1次CVD 阴极压降测量如果 CVD CVD 界限值 增加电解质温度目标值 5C 和初晶温度目标值 3C 额外的能量输入 & 较高的过热度使得槽底冷凝的沉淀物熔化消散开当CVD低于CVD界限值时，返回到最初的控制范围每一台槽有CVD设定值 (当阴极没有槽底冷凝的沉淀物时的最小值，根据槽龄设置）Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *电解槽处于2区CVD 低于界限值955965945955电解温度 C初晶温度的加权移动平均值 C123456

14、789槽电压在设定值 减小 AlF3 加入量Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *960970948958电解温度 C初晶温度的加权移动平均值 C123456789增加槽电压 减小 AlF3 加入量电解槽处在1区CVD 高于界限值Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *摆动规则每天将平均摆动值输入 9-区控制软件中如果这台槽的平均摆动 摆动界限值，那么电解槽处在高温区域3,6 或9 区不允许电压减小 (在下

15、一个24小时里保持槽电压设定值)每一台槽有自己的摆动界限值 (设定点页)注意摆动控制在9区控制里总是最高优先级的!Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *最近的阳极效应规则最近一次阳极效应时间从工厂的上位机数据库中下载到9-区软件里 如果电解温度的测量是在距最近一次阳极效应的最短时间内进行的，那么这台槽应处在 3,6 或 9区 不能降低电压 (在下一个24小时里保持槽电压设定值) 来允许电解槽达到热平衡距上一次阳极效应发生的最短时间在9-区程序中可以编程的 (配置页中)注意此时测量的槽温是瞬时的，不是

16、代表性的温度数据Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *Delta 初晶温度规则观察 初晶温度加权平均 (4 天) 总是遵循初际的初晶温度. Delta 初晶温度界限值在配置页中可编程.3C如果计算出的 初晶温度是正的并且 界限值 减小 AlF3 加入量 2 步而不是 1步 Delta 初晶温度被用来当电解槽迅速变冷时 “刹车” AlF3 加入量 delta 初晶温度 = 初晶温度加权平均 初晶温度实际值避免 AlF3 的过量加入而导致电解槽变冷，低于初晶温度的控制范围在自焙槽上，目前观察减小 AlF

17、3 加入量是当初晶温度低于初晶温度的控制范围 仍然处在估计中! Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *延伸的 初晶温度规则热的初晶温度区 8 & 9区x加热如果 初晶温度 ve & 3C 增加 AlF3 加入量 2 步而不是 1步初晶温度范围时间温度Cx降温 初晶温度 +ve & 3C 减小 AlF3 加入量 2 步而不是 1步初晶温度范围时间温度C实际的初晶温度值x初晶温度加权平均 Liq =Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa

18、, March 2005 *初晶温度范围时间冷的初晶温度区 1 & 2区加热如果 初晶温度 ve & 3C 增加 AlF3 加入量 2 步而不是 1 步x实际的初晶温度值x初晶温度加权平均温度C时间初晶温度范围x降温 初晶温度 +ve & 3C 减小 AlF3 加入量 2 步而不是 1步温度C Liq =延伸的 初晶温度规则Thermal Control: Superheat User Meeting, South Africa, March 2005 *将来的9区算法规则的发展增加出铝量 / 减小出铝量对过热度和热平衡的影响. 如果电解槽运行在高温而槽电压不可能降低的情况下，在下一个24小时可减小出铝量 建立下料状态与测量时间的链接标准化的电解温度和初晶温度说明了在下料周期里温度的变化 电能损耗和电能调制(强制性限电)规则 在电流发生变化前，准备为电解槽进行电流补偿通过提高电压数小时来实现 Thermal Control: Superheat User Meeting, South Afri