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影响铝电解槽槽控机下料控制因素分析
更新时间: 2021-04-28 15:19:09 访问次数: 0



现代铝电解生产中,电解槽槽控机起着关键性作用,由于各公司使用槽控机厂家不同,控制程序也有所差异,这里主要讨论业翔槽控机的控制参数调整思路,日常槽控机常用参数如设定电压、下料间隔等经常调整性参数基本上电解生产管理者都明白其含义并进行调整,但有些参数平时较少调整,一般选取厂家默认值,对该部分参数调整后对电解槽造成影响没有系统性分析,现将此类不常调整参数但对电解生产有影响的参数选出来进行讨论学习。


对电解槽而言一般要求氧化铝浓度控制在1.5~2.5%,槽控机尽量将氧化铝浓度控制在这个范围内好处,在较低氧化铝浓度下有利于新加入的氧化铝溶解,但又尽可能避免由于氧化铝浓度过低造成效应发生,由于国内各铝业公司电解质成分、氧化铝质量不同,电解生产工艺技术保持也有所不同,针对各公司的实际情况需要对下料参数进行调整,以确保下料相关的参数调整后与电解槽运行更加匹配,下面将与下料相关的参数列出来,对其含义进行解析,使大家对其代表的含义有更深入的认识。


1、电解槽槽控机下料控制基本原理


槽控机的核心功能之一就是对下料的控制,生产中理想状态是将电解质中的氧化铝浓度稳定地控制在2%左右,但由于无法对氧化铝浓度进行实时检测,其工作原理就是根据氧化铝浓度变化对电解槽槽电阻斜率产生一定影响,在氧化铝浓度低于4%时,氧化铝浓度越低,相同时间段内相同氧化铝变化量电解槽槽电阻斜率值就越大,除氧化铝浓度外假设不考虑其它因素对斜率影响,当斜率越大对应氧化铝浓度越低,槽控机根据计算出来槽电阻斜率值判断何时切换下料周期,简单地说斜率变大则向过量周期切换,通过多加料增加氧化铝浓度使斜率下降,斜率下降至一定值后则切换欠量周期,少加料降低氧化铝浓度使斜率上升,这样不断地切换下料周期,从而使氧化铝浓度控制在1.5~2.5%之间,但实际生产过程中受其它因素干扰,尤其是电解槽针振幅度较大时,其它因素对斜率影响超过了氧化铝浓度变化对斜率影响,在这种情况下就会出现误判现象,比如槽控机计算斜率增加需要切换至过量周期,但实际可能氧化铝浓度仍然较高,这样就会造成电解质对氧化铝溶解变差产生沉淀,不利于电解槽长期稳定运行。


2、下料周期参数设置对电解槽影响分析


槽控机的核心功能之一就是对下料的控制,对电解槽而言一般要求氧化铝浓度控制在1.5~2.5%,槽控机尽量将氧化铝浓度控制在这个范围内好处,在较低氧化铝浓度下有利于新加入的氧化铝溶解,但又尽可能避免由于氧化铝浓度过低造成效应发生,由于国内各铝业公司电解质成分、氧化铝质量不同,电解生产工艺技术保持也有所不同,针对各公司的实际情况需要对下料参数进行调整,以确保下料相关的参数调整后与电解槽运行更加匹配,下面将与下料相关的参数列出来,对其含义进行解析,使大家对其代表的含义有更深入的认识。


1.1基本过量周期


基本过量周期是指电解槽切换至过量周期后,需要走完的最短过量时间,举例来讲,比如基本过量周期设置20分钟,则电解槽进入过量下料周期后不管电解槽斜率如何变化,必须走完20分钟过量周期后才可能切换下料周期,哪怕槽控机根据斜率变化情况判断已经满足下料周期切换条件。该参数设置长短对电解槽影响如下,该参数设置越大,在其它参数相同条件下则氧化铝浓度越容易偏高运行,好处是能够减少效应发生,坏处是氧化铝浓度过高时容易形成沉淀对电解槽长期稳定运行不利。结合不同厂家情况,如果公司使用的氧化铝质量好,电解质中锂、钾盐含量低,电解质对氧化铝溶解速度快,在相对高点的氧化铝浓度条件下,氧化铝依然能够较好溶解,这样就可以将基本过量周期适当延长,适当提高氧化铝浓度,一方面有利于降低效应系数,另一方面氧化铝浓度稍高槽电阻斜率变化慢,避免由于氧化铝浓度变化造成电压超控制范围造成阳极频繁升降问题的发生,从而有利于降低电解槽平均电压,稳定电解槽运行的目的。否则需要基本过量周期不否设置过长,避免由于氧化铝深度过高造成沉淀产生,影响电解槽长期稳定运行。


1.2最大过量周期


最大过量周期是指走完基本过量周期后,槽控机根据斜率情况确定是否继续走过量周期或者切换加料周期,当槽控机判断需要继续走过量周期时,一种情况是在最大过量周期时间内斜率满足一定条件槽控机判断需要切换下料周期,则本次过量周期结束,另一种情况是最大过量周期走完但斜率仍不满足切换下料周期条件,则槽控机强制切换下料周期。简单地说电解槽一个过量周期时间在基本过量周期与基本过量周期加最大过量周期之间,举例来讲比如基本过量周期时间为20分钟,最大过量周期时间为15分钟,则在没有效应发生情况下过量周期的时间介于20分钟~35分钟之间,不会出现过量周期走不足20分钟就开始切换周期或者过量周期超过35分钟仍没有切换下料周期情况。最大过量周期设置的意义就是电解槽由于火眼堵塞、下料器下料量不足情况下,造成加入的氧化铝不足以使斜率变化达到下料周期切换条件,通过继续走过量达到使氧化铝浓度继续升高,而当斜率达到切换条件时又能够随时切换下料周期。槽控机通过基本过量周期、最大过量周期两个参数将过量周期控制在一定的时间范围内,即保证基本过量周期走完后如果斜率仍然偏高槽控机判断仍需要多下料满足电解槽需要,又避免受外界因素干扰时斜率计算异常造成过量时间过短频繁切换下料周期情况发生。


1.3基本欠量周期


基本欠量周期是指电解槽从切换至欠量周期后,需要走完的最短欠量时间,该参数与基本过量周期相对应,该参数设置的意义在于通过限定电解槽欠量周期最短时间,通过欠量周期减少下料,使氧化铝浓度下降,从而使槽电阻发生变化,该参数设置长短对电解槽影响如下,如果该参数设置过短,比如设置时间为3分钟,则3分钟欠量周期走完,如果电解槽斜率判断满足条件,则电解槽自动切换下料周期,否则继续走欠量直到斜率满足下料切换条件,对于运行正常的电解槽基本欠量周期设置短影响不大,斜率变化主要是因为氧化铝浓度降低造成的,因为如果斜率不满足下料切换条件会继续走欠量,而对于针振的电解槽由于斜率计算受针振干扰,经常会出现斜率计算满足切换条件,走完基本欠量周期或过较短时间后切换下料周期,但实际氧化铝浓度还相对较高,长期运行容易造成槽底沉淀发生。对于此类槽可拉长基本欠量周期,从而通过减少下料使氧化铝浓度降低,使氧化铝浓度对斜率影响变大,避免氧化铝浓度过高现象发生。该参数设置过长可能出现氧化铝浓度降低过多,在欠量周期内发生效应,该参数在实际生产中以欠量周期是否容易来效应为准,在保证欠量周期不容易发生效应的前提下可适当延长基本欠量周期,从而使氧化铝浓度产生变化有利于斜率的计算。 


3、斜率参数设置对电解槽影响分析


斜率参数是指电解槽电阻变化速度,影响斜率的主要因素是氧化铝浓度和氧化铝浓度降低速度,氧化铝浓度越低,氧化铝降低速度越快则斜率值越大,槽控机下料控制主要是根据槽电阻斜率进行判断,简单地说就是在欠量周期过程中斜率升高到设定值槽控机认为氧化铝浓度偏低,自动将下料周期从欠量周期切换成过量周期,反之当斜率降低至设定值时槽控机将下料周期从过量周期切换至欠量周期,整个槽控机下料控制就是这样反复地切换下料周期,从而保证了氧化铝浓度控制在一定的范围内。


1.1下料周期从欠量转过量判断依据


槽控机从欠量周期转入过量周期判断条件有4个,欠量转过量斜率判定1、欠量转过量斜率判定2、欠量转过量累积斜率判定1、欠量转过量累积斜率判定2,斜率、累积斜率分别对应监控界面斜率值、累斜值,通过修改这四个参数值可实现对氧化铝浓度控制范围进行微调,其中欠量转过量斜率判定1为达到该值需要其它条件同时满足下料周期才会从欠量切换至过量,而欠量转过量斜率判定2则是只要达到斜率值则会将下料周期才会从欠量切换至过量,累积斜率与斜率类似,只是对应累积斜率值进行判断。欠量转过量斜率判断是下料切换的核心,一般槽控机将最大欠量周期设置较长,基本上可以理解为电解槽如果斜率值没有升高到设定值槽控机将长时间进行欠量下料,如果欠量转过量下料周期切换点控制不准确会出现要么欠量周期时发生效应,即槽控机一直欠量直到效应发生,要么氧化铝浓度还比较高时就切换至过量周期造成氧化铝溶解困难形成沉淀,槽控机最关键的下料控制就体现在这一点上,设计良好的槽控机能够最大程度地保证在较低氧化铝浓度区域并且防止效应发生的前提下将下料周期从欠量周期切换至过量周期。以上这些参数原则是设置值越大,好处是在欠量转过量切换点的氧化铝浓度越低,加入的氧化铝粉溶解速度快不容易产生沉淀,坏处是越容易造成效应发生或者槽电压升高过多造成阳极下降频繁现象发生,所以这四个参数调整必须在合适的范围内进行调整,比如当出现效应较多同时槽底比较干净时可适当减小该参数值,从而达到减少效应发生的目的。


1.2下料周期从过量转欠量判断依据


相比下料周期从欠量切换为过量而言,下料周期从过量转欠量判断重要性有所降低,主要原因是过量周期最长时间为基本过量周期加上最大过量周期时间,不管斜率如何变化都将自动退出过量周期,而这个周期时间时间和一般设置在30~60分钟之间,在这个时间范围内连续过量加料氧化铝浓度升高一般不超过1%,影响下料周期从过量转欠量的参数有两个:退出过量状态的斜率判定值、退出过量状态的累斜判定值,当走完基本过量周期后如果斜率值或累斜值达到退出过量状态的判定值,则下料周期退出过量周期。


简单说槽控机对下料周期判断控制两个点,一个点是何时从欠量周期切换成过量周期,另一个点是何时从过量周期切换成欠量周期,这两个点控制住就能将氧化铝浓度控制在一定范围内,控制这两个切换点的依据主要是根据斜率值,然而实际生产过程中斜率不仅仅受氧化铝浓度影响,电解槽稳定性好坏、槽温以及阳极升降都对斜率计算产生影响,所以要想保证氧化铝受控除了槽控机的控制能力外,电解槽稳定也是重要条件。


4、过欠量比例参数设置对电解槽影响分析


电解槽过欠量状态下下料量大小与正常周期有关,电解槽日常管理过程中经常对正常周期时间进行调整,从而达到更加合理下料的目的,电解槽过欠量状态下料与正常周期下料量存在一定的比例关系,这个比例大小取决于以下两个参数,其中过量周期下料量与初始过量状态下料间隔减量百分数有关,欠量周期下料量与初始欠量状态下下料间隔增量百分数有关,以过量周期为例,当调整初始过量状态下料间隔减量百分数时会影响过量比例,假设原来过量周期下料量为正常周期的1.3倍,可以通过调整该参数将过量周期下料量与正常周期下料量比例调整至1.2倍或1.4倍,调整该参数的意义在于过量比例越大则氧化铝浓度变化越快,则槽电阻变化越快有利于斜率的计算,使槽控机能够得到更加明显的信号,从而保证科学合理地切换下料周期,但该比例越大也意味着单位时间加入电解槽的氧化铝越多,不利于氧化铝的溶解,从生产看如果感觉斜率变化过慢,可适当调整该参数,增加过量周期与正常周期下料比例。


5、生产作业过程中对下料产生干扰因素分析


影响槽控机下料除了参数方面的因素以外,还有其它方面的干扰因素,例如人为关阳极升降开关或阳极升降故障导致的阳极不能升降现象发生时也会对下料周期产生影响,生产过程中有时会发现个别槽经常出现欠量周期发生效应,从而怀疑是否是槽控机判断错误造成,实际这种情况很多是由于提升机不能升降原因造成,当电压高于电压不调整区域上限时槽控机会发出指令下降阳极,由于阳极故障阳极实际没有动作,则槽控机会频繁地发出阳极下降指令,从而对斜率计算产生影响,造成电解槽持续走欠量周期直至效应发生。另外人工手动下料对电解槽下料也会产生影响,正常生产过程中一般禁止手动下料操作,由于设备原因造成下料量异常暂时不能处理到位的可通过调整正常下料周期调整下料,而并非采用人工手动下料方式解决。


以上对影响槽控机下料因素进行了简要的分析,还有其它因素对下料产生影响,这里不再一一讨论,调整影响下料因素参数最终目的都是为了在效应受控的前提下,保证氧化铝浓度在较低浓度下能够正常运行,实现电解槽物料平衡,从而避免电解槽长期运行产生沉淀、结壳。


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