Способ автоматического регулирования алюминиевых электролизеров

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i и ?42491 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 27.10.77 (21) 2535428/22-02 с присоединением заявки,%— (28) Приоритет (5! )M. Кл.

С 25 D 21/12

Государстааиный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.712, .723.4 (088.8) Опубликовано 25.06.80. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 25.06.80

Г. М. Галанин, Б. П. Стеблев, В. А. Иванов, И. А. Корытцев и В. А. Крюковский (72) Авторы изобретении

Красноярский ордена Трудового Красного Знамещт институт цветных металлов им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

АЛ10МИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть исззользовано при автоматическом регулировании алюминиевых электролизе ров.

Известен способ автоматического регулирования алюминиевых электролизеров посредством 5 изменения положения анода, включающий двухконтурное регулирование, поддерживающее первым контуром положение анода, при котором сопротивление регулируемого участка, включая !

О межполюсный зазор, остается в заданных пределах, а заданное значение сопротивления для первого контура по выбранному критерию оптимизации процесса электролиза при помощи второго контура путем шаговогопоиска (1) и (2l

Недостатком известного способа являются относительно низкие технико-экономические показатели.

Цель изобретения — поддержание максимума производительности электролизера и повыШение

его технико-экономических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что вычисляют изменение величины сопротивления электролизера путем суммирования приращений сопротивления при поднимании и опускании анода во время работы первого контура с. прибавлением к полученной сумме текущего отклонения значения сопротивления от значения сопротивления, соответствующего максимуму производительности, определяемой активным методом, со знаком минус или плюс при сопротивлении меньшем илн большем оптимального значения и при превышении изменением величины сопротивления электролиэера значения, соответствующего изменению производительности, равной ее погрешности, включают второй контур регулирования, причем величину сопротивления электролизера устанавливают соответствующей граничному значению температуры, достигаемому во время поиска максимума произв одительттости.

Способ осуществляется следующим образом, Регистрируют уменьшение производительности (выход по току) при возникновении утечек тока, связанных с замыканием анода на катодный металл. При этом поисковая система управления увеличивает значение оптимального сопротивления и назначает его таким, что ко2491 4

0 — Е

R = — ——

3 74 роткие замыкания исчезают, так как при шаго вых поднятиях производительность электролизера увеличивается до тех пор, пока весь ток не пойдет только через электролит, T.е. на разложении глинозема. Это позволяет избежать расстройства технологического режима электролизера, связанного с короткими замыканиями, и повысить кратковременно (от нескольких часов до нескольких суток) выход по току на

10 — 20%, а в среднем на несколько процентов.

При этом улучшается качество алюминия-сырца за счет уменьшения явлений местного перегрева металла, карбидообразования алюминия.

Учитывают изменение скорости отклонения технологического состояния электролизера оТ оптимального по скорости изменения сопротивления электролизера, При работе контура стабилизации сопротивления, т.е. при перемещении анода с целью приведения величины сопротивления электролизера к оптимальному значению, изменение сопротивления запоминается. Оно суммируется с текущим последующим отклонением сопротивления. Определяется вели пса общего изменения сопротивления, и чем раньше величина изменения сопротивления. полувоенная таким образом, достигает некоторого заданного значения, тем быстрее включается в работу второй контур нахождения (проверки) оптимального значения сопротивления, Это позволяет, с одной стороны, не производить лишних поисков, а с другой — начать поиск раньше, когда состояние электролизера резко нарушается. Уменьшение же числа поисков при сохранении экстремальности параметра и более быстрое отслеживание системой изменений состояния электролизера позволяет значительно повысить выход по току (производительность). Кроме того, непосредственно учитывается изменение температуры процесса электролиза, т.е. перед включением в работу второго контура управления производят измерение температуры и прогнозирование ее в соответствии с перемещениями анода.

Прогнозируемое значение температуры используют, с одной стороны, для вычисления значения производительности, соответствующей новому установившемуся технологическому режиму при новом межполюсном расстоянии или сопротивлении электролизера, а с другой стороны — для ограничения управления по межполюсному расстоянию (сопротивление) при выводе. значений прогнозируемой температуры за допустимые пределы. В случае выхода значений температуры на ограничения величину сопротивления, являющуюся заданием первому контуру регулирования, устанавливают в соответствии с граничной температурой.

Прогнозирование температуры позволяет уменьшить время поиска наилучшего значения

Я сбпротивления с нескольких десятков до

4 — 6 ч, что позволяет оперативно реагировать на изменения технологического режима, например на возникновение явления замыканий анода катодным алюминием, и таким образом увеличить производительность электролизера, улучшить качество алюминия-сырца. Введение же ограничения по температуре позволяет сохранить высокую технико-экономическую эффек- тивность процесса путем повышения марки алюминия-сырца, пусть даже при несколько уменьшенной производительности, и предотвратить выход режима электролизера из технологически нормального.

Пример. Автоматическое регулирование работой электролизера с верхним токоподводом серии С-8БМ осуществляют следующим образом. Измеряют ток серии, падение напряжения на электролизере и, задавая значение потенциала разложения Е = 1,6В, по известной формуле вычисляют текующее значение сопротивления. электролизера, которое затем сравнивают с оптимальным его значением, полученным в результате шагового поиска ранее. Регистрируют величину отклонения сопротивления со знаком — (+"), если вычисленное сопротивление меньше (больше) оптимального значения, В случае отклонения вычисленного сопротивления от оптимального на величину, превышающую 0,4.10 Ом по абсолютному значению, включают исполнительный механизм перемещения анода контура стабилизации, который приводит измеренное сопротивление к заданному (оптимальному) значению. При этом фиксируют (запоминают) величину изменения сопротивления, эквивалентную перемещению анода, со знаком "—" ("+"), если анод поднимают (опускают), которую в дальнейшем прибавляют к текущему значению отклонения сопротивления электролизера от оптимального.

При новом срабатывании контура стабилизации (при превышении отклонением абсолютной величины, равной 0,4 10 6 Ом) к прежнему запомненному значению изменения сопротивления прибавляют с учетом знака изменение сопротивления, соответствующее новому результату работы контура стабилизации. Полученную суммарную величину изменения сопротивления также запоминают и к ней снова прибавляют в дальнейшем текущее отклонение сопротивления электролизера от оптимального.

При достижении получаемой таким образом абсолютной величины изменения сопротивления, равной или больше 0,8 10 Ом, измеряют производительность электролизера активным методом. Затем хромель-алюминиевой термопарой

5 74249 измеряют температуру электролиза, которую . регистрируют вторичным прибором типа КСП.

Таким образом, устанавливают, что данным значениям температуры и сопротивления соответствует данная производительность электро5 лизера.

Включают в работу второй контур регулирования, т.е. перемешают анод вверх, изменяя сопротивление на величину 0,4 ° 10 Ом и снова измеряют производительность. По графикам зависимости температуры от величины сопротивления и производительности от температуры определяют величину изменения производительности как следствие изменения температуры при перемещении анода. Вычисляют значение производи15 тельности путем суммирования вновь измеренной производительности и величины ее изменения, определенной по графикам. Сравнивают вычисленную производительность с производительностью, измеренной до перемещения анода.

Если вычисленная производительность существенно больше сравниваемой, то снова поднимают анод на прежнюю величину, измеряют производительность, вычисляют ее значение аналогично тому, как это было сделано лри первом шаге и сравнивают вычисленное значение с вычисленной производительностью, соответствующей первому шагу поиска.

Шаговый поиск прекращают, если производительность, вычисленная после очередного шага, будет меньше ее величины, полученной при предыдущем шаге поиска. В этом случае устанавливают задание на сопротивление контуру стабилизации равным сопротивлению, полученному при предыдущем шаге. Если же после первого шага поиска (после поднятия анода) оптимальных значений производительности и сопротивления производительность электролизера не увеличивается, а уменьшается, то анод опускают вниз на величину, равную двум интервалам изменения сопротивления при стабилизации, т.е. на величину 0,8 10 б Ом, опять определяют величину приращения производительности и т.д., и поиск прекращают на тех же основаниях.

Если во время шагового поиска температура о 45 становится равной граничным значениям 945 С и 985 С. то первому контуру регулирования устанавливают задание в виде сопротивления, отвечающего данной граничной температуре, Заданные пределы отклонения сопротивле50 ния (0,4.10 б Ом, при превышении которого срабатывает контур стабилизации, и 0,8-10 бОм, при превышении которого включают в работу второй контур шагового поиска, устанавливают, исходя из величины погрешности метода изме55 ренин критерия оптимальности (в нашем случае производительности). Чем больше погрешность измерения, тем на большую величину следует поднимать (опускать) анод нри шаговом поиг1 6 ке (следовательно, тем больше, будет и изменение сопротивления в межполюсном зазоре), чтобы "почувствовать" изменение величины критерия оптимальности, и тем больше долина быть величина задаваемого изменения сопротивления.

На чертеже приведена кривая, характеризующая режим экстремального поиска.

Предположим, что в момент поиска максимального значения производительности, соответствующей данному технологическому состоянию электролизера, измеренная производительность составляет 34 кг/ч, а межполюсное сопротивление 15,15 10 Ом (точка Р ). Осуществляют первый шаг поиска — например, поднимают анод, увеличивая сопротивление на величину

ЬЯ 0,4 10 Ом. Допустим, сопротивление становится 15,56 10 Ом, а вновь измеренная производительность — 37 кг/ч (точка Р ). Производительность после поднятия анода увеличивается на ЬР, = 3 кг/ч. Снова поднимают анод и измеряют межполюсное сопротивление и производительность (точка Рэ) и т.д. Если же после очередного поднятия анода измеренная производительность Р„(Р„= 40,5 кг/ч, RÄ=17,04

10 Ом) становится меньше, чем Pn t (Pn и -.г

= 41,5 кг/ч, R„= 16,5 ° 10 Ом), то поиск прекращают и в качестве оптимальных (для данного технологического состояния электролизера) значений Р и R принимают их величины, зафиксированные во время предыдущего шага поиска, т.е. значения R è Р„, которые в дальнейшем стабилизируют

Предлагаемый. способ автоматического регулирования алюминнемых электролизеров позволяет сократить врем я поиска экстремума критерия оптимальности от 2 — 4 сут до 6 — 8 ч и улучшить технико-экономические показатели процесса — увеличить выход по току не менее, чем на 1%.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования алюминиевых электролизеров путем изменения положения анода, включающий двухконтурное регулирование, поддерживающее первым контуром положение анода, при котором сопротивление регулируемого участка, включая межполюсный зазор, остается в заданных пределах, а заданное значение сопротивления для первого контура определяют по выбранному критерию оптимизации процесса электролиза при помощи второго контура путем шагового поиска, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью поддержания максимума производительности электролизера и повышения его технико-экономических показателей, вычисляют изменение величины

7 742491 8 сопротивления электролизера путем суммнрова- водительности, равной ее погрешности, включают ния приращений сопротивления при подниманни второй контур регулирования, причем величину и опускании анода во время работы первого сопротивления электролизера устанавливают соконтура с прибавлением к полученной сумме ответствующей граничному значению температутекущего отклонения значения сопротивления ры, достигаемому во время поиска максимальот значения сопротивления, соответствующего ной производительности. максимуму производительности, определяемой Источники информации, активным методом, со знаком плюс или минус принятые во внимание при экспертизе при сопротивлении меньшем или большем опти- 1. Авторское свидетельство СССР N 554317, мального значения, и при превышении измене- 1р кл. С 25 0 21/12, 21.12.76. нием величины сопротивления электролизера 2. Авторское свидетельство СССР N 173420, значения, соответствующего изменению произ- кл, С 22 0 3/12, 28.12.63.

Редактор И. Михеева

Заказ 3591/& Тираж 698 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 а

ЗВ

Е

Ф

CI ь

2 ф Э4

Св

С1 зо и я цз и>б щу щл ы s (68 (7! цежлуюсяое сопрвяиЬение, z у @

Составитель А. Абросимов

Техред Э. Фечо Корректор Ю. Макаренко