(槽控机操作知识课件)铝电解智能控制系统培训

铝电解智能控制系统铝电解智能控制系统多CPU网络型槽控机逻辑单元的基本构成

槽控机为3-CPU网络体系结构，内含三个智能模块，CPU升级强化运算功能，主板CPU采用Arm9系列处理器。槽控机硬件体系升级——强化运算功能一、铝电解控制系统结构与用途多CPU网络型槽控机逻辑单元的基本构成槽控机为3-CPU网一、铝电解控制系统结构与用途主模块采样模块操作模块采集板采用多个微控制器协同工作方式以现场总线互联

全分布式（网络式）智能槽控机逻辑单元的基本构成一、铝电解控制系统结构与用途主模块采样模块操作模块采集板采用一、铝电解控制系统结构与用途新型监控系统采用以服务为中心的企业分布式架构；提供历史数据的两级分布式备份机制；将整个与铝电解控制相关的信息组织成企业控制信息私有云。数据为中心的新型上位机监控系统——铝电解企业控制信息私有云的实现一、铝电解控制系统结构与用途新型监控系统采用以服务为中心的企一、铝电解控制系统结构与用途—控制系统作用控制铝电解生产的下料及阳极动作，保持氧化铝浓度和设定电压的稳定。显示和管理各种生产数据，为电解生产管理提供依据。控制系统不是万能的。原因：铝电解是一个复杂的、缺乏精确模型和解析算法的控制系统，而且不是闭环控制，因此需要人机配合才能充分发挥他的作用。铝电解控制系统的输入：电压及系列电流；输出：下料间隔（氧化铝浓度）及阳极动作（设定电压）。一、铝电解控制系统结构与用途—控制系统作用控制铝电解生产二、槽控机下料控制基本原理1．“U”型曲线：任何控制系统都需要存在输入和输出间的对应关系。注意高、中、低三个浓度区的氧化铝浓度的变化规律：•低浓度区：氧化铝浓度增加，槽电阻下降；氧化铝浓度减低，电阻上升；•中浓度区：氧化铝浓度不管怎么变化，槽电阻没有明显的变化；•高浓度区：氧化铝浓度增加，槽电阻上升；氧化铝浓度降低，电阻下降。二、槽控机下料控制基本原理1．“U”型曲线：注意高、中、低三二、槽控机下料控制基本原理激励—反馈机制3．低浓度槽：二、槽控机下料控制基本原理激励—反馈机制低浓度槽：二、槽控机下料控制基本原理高浓度槽

状态转换依据：斜率、累斜二、槽控机下料控制基本原理高浓度槽状态转换依据：斜率、累斜二、槽控机下料控制基本原理•槽稳定性判据：•针振：高频波动信号，产生原因集中在阳极底部。•摆动：低频波动信号，产生原因在槽膛不规整。•槽控机处理措施：附加电压。•特殊作业处理：•物料平衡：停料，有新的观点。•能量平衡：附加电压。二、槽控机下料控制基本原理•槽稳定性判据：三、槽控机阳极控制基本原理三、槽控机阳极控制基本原理三、槽控机阳极控制基本原理阳极调整的整体思路：•计算机是趋势调整，比人工瞬时调整要好，尽量不要人工干预。•电压过高时，“过量处理”优先。•电压过低时，判断标准适当放宽，尽量走“低端”。•阳极调整过多影响效率，特别是“压极距”；•阳极调整主要是考虑几个保护，效应期间禁止自动阳移，更换程序半小时内禁止阳移，电流和电压越限禁止阳移，出铝期间禁止阳升，电压快速攀升不超过100MV则暂时不降，欠量和过量周期初期适当提高控制上限30MV。。三、槽控机阳极控制基本原理阳极调整的整体思路：四、铝电解工艺技术条件的选择

低电压：3.85~3.95V（数据仅供参考，依槽型和原料等条件不同而调整，下同）低电解温度：930～940℃低过热度：8～10℃低氧化铝浓度：1.8～2.5％低阳极效应系数：≤0.02

窄物料平衡工作区

窄热平衡工作区

窄磁流体稳定性调节区

高电流密度：0.80A/cm2“五低三窄一高”

控制的特色是：充分利用电解槽运行在“临界状态”附近时阳极气膜电阻对物料平衡、热平衡及极距的变化十分敏感这一特点，设计出新一代功能强大的“槽电阻噪声分析器”（用软件实现）。四、铝电解工艺技术条件的选择低电压：3.85~3.95V（四、铝电解工艺技术条件的选择•炉膛作用：绝缘保护层，延长槽寿命减少水平电流分量，稳定槽况改善热平衡自调能力提高电流效率•怎样建立炉膛：尽早建立（过渡期内形成）高分子比（CR≥2.9，结永久性坚硬炉帮）降CR同时1、降过热度

2、降AE系数

3、降电压

4、保温

5、降温度四、铝电解工艺技术条件的选择•炉膛作用：•怎样建立炉膛：四、铝电解工艺技术条件的选择稳定是铝电解生产的第一要务，铝电解生产中的主要干扰因素

1、效应（5分钟，25V，温度升高30℃）

2、大计量投料（加料前后温降2℃），产生沉淀

3、操作（AC前后温降7.1℃，补偿后降3.4℃）热损失

4、分子比、电流与电压调整过程四、铝电解工艺技术条件的选择稳定是铝电解生产的第一要务，铝电四、铝电解工艺技术条件的选择保持下料点火眼畅通的必要性

1、下料点的火眼有利于加强局部的热交换能力，提高下料点的电解质流速，有利于氧化铝的预热和溶解。

2、下料点的火眼能使氧化铝在电解质表面铺展和分散，扩大氧化铝在电解质中接触界面，扩大了热交换界面，甚至以单个颗粒溶解，从而提高了氧化铝的溶解速率并减弱了冷料对电解质过热度的影响。

3、有利于碳渣从火眼喷出，保持电解质洁净。

四、铝电解工艺技术条件的选择保持下料点火眼畅通的必要性四、铝电解工艺技术条件的选择怎样在低过热度条件下保持下料点火眼畅通1、要保证打击头的直径。2、还要设计科学的打壳深度，合理的打壳深度应该是距离铝液表面8～10cm，使氧化铝直接进入快速流动的电解质内，提高其扩散能力，3、增加打壳次数，破碎电解质表面结壳并加强搅拌，4、减少火眼不畅通时的每次打壳下料量，弥补低过热度电解质对氧化铝溶解能力的不足。四、铝电解工艺技术条件的选择怎样在低过热度条件下保持下料点火四、铝电解工艺技术条件的选择低氧化铝浓度的主要作用是：

1、有利于氧化铝和炉底沉淀的溶解主要是提高铝氧氟离子的扩散动力，提高氧化铝的溶解速率，从而有利于溶解炉底沉淀而保持炉底洁净，有利于降低炉底水平电流改善槽内磁场和铝液运动，为电解生产连续进行提供一个稳定的工作环境。由于低分子比和低过热度工艺都降低电解质的氧化铝饱和浓度，因此，低氧化铝浓度显得格外重要。2、有利于提高电解质与阳极的界面张力，降低阳极气体表面积，加速气体逸出，从而提高电流效率。四、铝电解工艺技术条件的选择低氧化铝浓度的主要作用是：四、铝电解工艺技术条件的选择铝水平的保持高铝水作用主要有以下几个方面：1、高铝水能增大水平电流与铝液表面的距离和缩小水平电流的夹角，减弱水平电流产生的电磁力，减小铝液变形，提高铝液的安定性，从而降低极距和电压。2、高铝水有利于加强边部散热，降低电解质过热度，促进炉帮和伸腿的发育。3、造成电解槽角部和两小头的伸腿增大是高铝水的最大隐患。四、铝电解工艺技术条件的选择铝水平的保持四、铝电解工艺技术条件的选择四、铝电解工艺技术条件的选择四、铝电解工艺技术条件的选择高铝水的选择是我国的槽型设计决定的。

虽然国际上大型预焙槽的铝水平都处于20cm左右，但从以下磁场和流速数据分析，我们就能够理解为什么要提高铝水平。四、铝电解工艺技术条件的选择高铝水的选择是我国的槽型设计决定四、铝电解工艺技术条件的选择低过热度

1、低过热度往往是高铝水工艺成功的必然结果

2、电解质高粘度是低过热度的显著特征3、低过热度工艺对提高电流效率具有积极的意义4、低过热度降低了电解质对氧化铝的溶解度和溶解速率

四、铝电解工艺技术条件的选择低过热度四、铝电解工艺技术条件的选择四、铝电解工艺技术条件的选择四、铝电解工艺技术条件的选择低过热度的实现1、低过热度技术是一门非常精细的管理技术，需要可靠的浓度控制能力和热平衡控制能力2、过热度保持8～10℃是可以实现的3、加大对换极作业的热补偿力度4、保持下料点火眼畅通5、稳定可靠的下料系统四、铝电解工艺技术条件的选择低过热度的实现四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则

1.保持稳定的低浓度控制；2.保持合适的两水平，在保持高一点铝水平的同时，电解质水平不能太低，否则氧化铝的溶解能力不能保证，低氧化铝浓度将很难实现；3.追求摆动幅值4~6mv，坚持低过热度控制模式；4.坚持以调整分子比作为处理炉底问题的主要手段，保持槽内铝液总量相对稳定；5.保持电压平稳，从而保持过热度的相对稳定；6.对电压不稳定的电解槽首先要从阳极电流分布上找问题，然后再从炉底和炉膛上找问题，力求通过调整阳极实现电压稳定，然后通过提高分子比改善炉底状况；四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则7.下料量的变化是电解槽热平衡变化的先驱信号，要通过下料量的变化来及时调整氟盐、下料间隔和电压；8.分子比调整必须坚持快升慢降的原则，要在实践中逐步掌握分子比变化与温度变化滞后的时间差，分析变化趋势；9.两水平是调节过热度的利器；10.“稳定压到一切”；11.没有很规范的模式，只要摆布得好就合理。四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则7.下料五、槽控机工艺策略出铝阳降是根据实际电压变化进行调整的，每10秒间隔调整一次，具体调整多少次与出铝量和出铝速度有关，出铝阳降分为三当，时间大于10秒后，实际电压与目标电压相差100MV执行一次大降，50～100Mv之间执行一次中降，30～50之间执行一次小降，大、中、小具体多长时间可以根据企业的实际情况进行调整。换极后的电压补偿分为三级，第一级80mV和120分钟；第二级55mV和240分钟；第三级30mV和480分钟。五、槽控机工艺策略出铝阳降是根据实际电压变化进行调整的，每1五、槽控机工艺策略效应的自动熄灭五、槽控机工艺策略效应的自动熄灭五、槽控机工艺策略两次自动熄灭效应五、槽控机工艺策略两次自动熄灭效应五、槽控机工艺策略•核心控制参数的优化

下料控制参数;

阳移控制参数;

效应控制参数;

槽稳定性控制参数；特种作业控制参数；硬件调整参数；辅助控制参数；五、槽控机工艺策略•核心控制参数的优化五、槽控机工艺策略•基本控制参数的优化

基准下料间隔：

关注欠过比和效应系数

设定电压：

关注槽稳定性和过热度

氟盐间隔：

关注过热度和氧化铝的溶解性五、槽控机工艺策略•基本控制参数的优化六、铝电解控制系统的人机配合突发效应的处理上要区分温度效应和浓度效应。注意槽控机参数的调整要规范化，不能随意性太大。充分利用历史曲线数据来判断槽况。提高设备的正常运行率。六、铝电解控制系统的人机配合突发效应的处理上要区分温度效应和七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望最新一代网络型槽控机逻辑单元的基本构成

最新一代槽控机为5-CPU网络体系结构，不但主板CPU采用Arm9系列处理器,而且增加了单独的液晶显示模块(采用Arm9系列嵌入式CPU)和阳极电压信号采集模块。最新一代槽控机硬件体系——多信息融合与显示七、智能控制新技术展望最新一代网络型槽控机逻辑单元的基本构成七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望七、智能控制新技术展望

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槽控机为3-CPU网络体系结构，内含三个智能模块，CPU升级强化运算功能，主板CPU采用Arm9系列处理器。槽控机硬件体系升级——强化运算功能一、铝电解控制系统结构与用途多CPU网络型槽控机逻辑单元的基本构成槽控机为3-CPU网一、铝电解控制系统结构与用途主模块采样模块操作模块采集板采用多个微控制器协同工作方式以现场总线互联

全分布式（网络式）智能槽控机逻辑单元的基本构成一、铝电解控制系统结构与用途主模块采样模块操作模块采集板采用一、铝电解控制系统结构与用途新型监控系统采用以服务为中心的企业分布式架构；提供历史数据的两级分布式备份机制；将整个与铝电解控制相关的信息组织成企业控制信息私有云。数据为中心的新型上位机监控系统——铝电解企业控制信息私有云的实现一、铝电解控制系统结构与用途新型监控系统采用以服务为中心的企一、铝电解控制系统结构与用途—控制系统作用控制铝电解生产的下料及阳极动作，保持氧化铝浓度和设定电压的稳定。显示和管理各种生产数据，为电解生产管理提供依据。控制系统不是万能的。原因：铝电解是一个复杂的、缺乏精确模型和解析算法的控制系统，而且不是闭环控制，因此需要人机配合才能充分发挥他的作用。铝电解控制系统的输入：电压及系列电流；输出：下料间隔（氧化铝浓度）及阳极动作（设定电压）。一、铝电解控制系统结构与用途—控制系统作用控制铝电解生产二、槽控机下料控制基本原理1．“U”型曲线：任何控制系统都需要存在输入和输出间的对应关系。注意高、中、低三个浓度区的氧化铝浓度的变化规律：•低浓度区：氧化铝浓度增加，槽电阻下降；氧化铝浓度减低，电阻上升；•中浓度区：氧化铝浓度不管怎么变化，槽电阻没有明显的变化；•高浓度区：氧化铝浓度增加，槽电阻上升；氧化铝浓度降低，电阻下降。二、槽控机下料控制基本原理1．“U”型曲线：注意高、中、低三二、槽控机下料控制基本原理激励—反馈机制3．低浓度槽：二、槽控机下料控制基本原理激励—反馈机制低浓度槽：二、槽控机下料控制基本原理高浓度槽

状态转换依据：斜率、累斜二、槽控机下料控制基本原理高浓度槽状态转换依据：斜率、累斜二、槽控机下料控制基本原理•槽稳定性判据：•针振：高频波动信号，产生原因集中在阳极底部。•摆动：低频波动信号，产生原因在槽膛不规整。•槽控机处理措施：附加电压。•特殊作业处理：•物料平衡：停料，有新的观点。•能量平衡：附加电压。二、槽控机下料控制基本原理•槽稳定性判据：三、槽控机阳极控制基本原理三、槽控机阳极控制基本原理三、槽控机阳极控制基本原理阳极调整的整体思路：•计算机是趋势调整，比人工瞬时调整要好，尽量不要人工干预。•电压过高时，“过量处理”优先。•电压过低时，判断标准适当放宽，尽量走“低端”。•阳极调整过多影响效率，特别是“压极距”；•阳极调整主要是考虑几个保护，效应期间禁止自动阳移，更换程序半小时内禁止阳移，电流和电压越限禁止阳移，出铝期间禁止阳升，电压快速攀升不超过100MV则暂时不降，欠量和过量周期初期适当提高控制上限30MV。。三、槽控机阳极控制基本原理阳极调整的整体思路：四、铝电解工艺技术条件的选择

低电压：3.85~3.95V（数据仅供参考，依槽型和原料等条件不同而调整，下同）低电解温度：930～940℃低过热度：8～10℃低氧化铝浓度：1.8～2.5％低阳极效应系数：≤0.02

窄物料平衡工作区

窄热平衡工作区

窄磁流体稳定性调节区

高电流密度：0.80A/cm2“五低三窄一高”

控制的特色是：充分利用电解槽运行在“临界状态”附近时阳极气膜电阻对物料平衡、热平衡及极距的变化十分敏感这一特点，设计出新一代功能强大的“槽电阻噪声分析器”（用软件实现）。四、铝电解工艺技术条件的选择低电压：3.85~3.95V（四、铝电解工艺技术条件的选择•炉膛作用：绝缘保护层，延长槽寿命减少水平电流分量，稳定槽况改善热平衡自调能力提高电流效率•怎样建立炉膛：尽早建立（过渡期内形成）高分子比（CR≥2.9，结永久性坚硬炉帮）降CR同时1、降过热度

2、降AE系数

3、降电压

4、保温

5、降温度四、铝电解工艺技术条件的选择•炉膛作用：•怎样建立炉膛：四、铝电解工艺技术条件的选择稳定是铝电解生产的第一要务，铝电解生产中的主要干扰因素

1、效应（5分钟，25V，温度升高30℃）

2、大计量投料（加料前后温降2℃），产生沉淀

3、操作（AC前后温降7.1℃，补偿后降3.4℃）热损失

4、分子比、电流与电压调整过程四、铝电解工艺技术条件的选择稳定是铝电解生产的第一要务，铝电四、铝电解工艺技术条件的选择保持下料点火眼畅通的必要性

1、下料点的火眼有利于加强局部的热交换能力，提高下料点的电解质流速，有利于氧化铝的预热和溶解。

2、下料点的火眼能使氧化铝在电解质表面铺展和分散，扩大氧化铝在电解质中接触界面，扩大了热交换界面，甚至以单个颗粒溶解，从而提高了氧化铝的溶解速率并减弱了冷料对电解质过热度的影响。

3、有利于碳渣从火眼喷出，保持电解质洁净。

四、铝电解工艺技术条件的选择保持下料点火眼畅通的必要性四、铝电解工艺技术条件的选择怎样在低过热度条件下保持下料点火眼畅通1、要保证打击头的直径。2、还要设计科学的打壳深度，合理的打壳深度应该是距离铝液表面8～10cm，使氧化铝直接进入快速流动的电解质内，提高其扩散能力，3、增加打壳次数，破碎电解质表面结壳并加强搅拌，4、减少火眼不畅通时的每次打壳下料量，弥补低过热度电解质对氧化铝溶解能力的不足。四、铝电解工艺技术条件的选择怎样在低过热度条件下保持下料点火四、铝电解工艺技术条件的选择低氧化铝浓度的主要作用是：

1、有利于氧化铝和炉底沉淀的溶解主要是提高铝氧氟离子的扩散动力，提高氧化铝的溶解速率，从而有利于溶解炉底沉淀而保持炉底洁净，有利于降低炉底水平电流改善槽内磁场和铝液运动，为电解生产连续进行提供一个稳定的工作环境。由于低分子比和低过热度工艺都降低电解质的氧化铝饱和浓度，因此，低氧化铝浓度显得格外重要。2、有利于提高电解质与阳极的界面张力，降低阳极气体表面积，加速气体逸出，从而提高电流效率。四、铝电解工艺技术条件的选择低氧化铝浓度的主要作用是：四、铝电解工艺技术条件的选择铝水平的保持高铝水作用主要有以下几个方面：1、高铝水能增大水平电流与铝液表面的距离和缩小水平电流的夹角，减弱水平电流产生的电磁力，减小铝液变形，提高铝液的安定性，从而降低极距和电压。2、高铝水有利于加强边部散热，降低电解质过热度，促进炉帮和伸腿的发育。3、造成电解槽角部和两小头的伸腿增大是高铝水的最大隐患。四、铝电解工艺技术条件的选择铝水平的保持四、铝电解工艺技术条件的选择四、铝电解工艺技术条件的选择四、铝电解工艺技术条件的选择高铝水的选择是我国的槽型设计决定的。

虽然国际上大型预焙槽的铝水平都处于20cm左右，但从以下磁场和流速数据分析，我们就能够理解为什么要提高铝水平。四、铝电解工艺技术条件的选择高铝水的选择是我国的槽型设计决定四、铝电解工艺技术条件的选择低过热度

1、低过热度往往是高铝水工艺成功的必然结果

2、电解质高粘度是低过热度的显著特征3、低过热度工艺对提高电流效率具有积极的意义4、低过热度降低了电解质对氧化铝的溶解度和溶解速率

四、铝电解工艺技术条件的选择低过热度四、铝电解工艺技术条件的选择四、铝电解工艺技术条件的选择四、铝电解工艺技术条件的选择低过热度的实现1、低过热度技术是一门非常精细的管理技术，需要可靠的浓度控制能力和热平衡控制能力2、过热度保持8～10℃是可以实现的3、加大对换极作业的热补偿力度4、保持下料点火眼畅通5、稳定可靠的下料系统四、铝电解工艺技术条件的选择低过热度的实现四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则

1.保持稳定的低浓度控制；2.保持合适的两水平，在保持高一点铝水平的同时，电解质水平不能太低，否则氧化铝的溶解能力不能保证，低氧化铝浓度将很难实现；3.追求摆动幅值4~6mv，坚持低过热度控制模式；4.坚持以调整分子比作为处理炉底问题的主要手段，保持槽内铝液总量相对稳定；5.保持电压平稳，从而保持过热度的相对稳定；6.对电压不稳定的电解槽首先要从阳极电流分布上找问题，然后再从炉底和炉膛上找问题，力求通过调整阳极实现电压稳定，然后通过提高分子比改善炉底状况；四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则7.下料量的变化是电解槽热平衡变化的先驱信号，要通过下料量的变化来及时调整氟盐、下料间隔和电压；8.分子比调整必须坚持快升慢降的原则，要在实践中逐步掌握分子比变化与温度变化滞后的时间差，分析变化趋势；9.两水平是调节过热度的利器；10.“稳定压到一切”；11.没有很规范的模式，只要摆布得好就合理。四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则7.下料五、槽控机工艺策略出