浅谈铝电解生产采用计算机智能模糊控制系统生产管理.doc

引 言
目前国内中间下料预焙槽普遍采用计算机控
制，是电解生产的一大进步，其控制系统目前主要
有：智能模糊控制系统、自适应控制系统、专家控制
系统、自寻优控制系统。电解槽槽型主要有75KA、
80KA、160KA、190KA、300KA 的中间下料预焙槽，
这些电解槽普遍采用上属控制系统进行控制电解生
产过程。在应用计算机控制系统的同时对电解生产
提出了新的要求，以智能模糊控制系统为例说明。
1 智能模糊控制系统的概念
铝电解生产智能模糊控制系统是建立在模糊数
学的基础上模仿人的日常管理对电解槽进行控制。
首先其控制系统遵守“勤加工，少下料”的电解
生产原则，并以系统监测得到槽电阻的变化来确定
电解质中氧化铝浓度，以“正常、减量、增量”来确定
下料量，又以“大下料、小下料”来完成工艺要求的氧
化铝浓度控制。
效应系数在预焙槽生产中，是一项极其重要的
生产技术参数，它在的控制，是以各厂的实际情况，
人为设定为0．n次／槽日。合理的利用效应可达到
清理炉底沉淀，补偿电解槽散热损失的作用，同时根
据效应峰值电压可判断电解槽的行程状态，阳极底
掌消耗情况，电解质的清洁程度，极距有无问题等。
但是如果控制不好，就会使电解生产电耗增加，给电
解生产带来不利影响。
计算机模糊控制系统对效应的控制，是根据人
为设定0．n次／槽日的基础上，以效应时间间隔所设
定的，计算机在控制中，在下次效应周期时间即将临
到时，即以“减量”状态控制下料量，来降低电解质中
的氧化铝浓度，此时控制面板将显示“正常周期”在
此状态下，如等待效应失败，将一直减量或强行停止
下料若干时间，此时控制将显示“等待周期1”“取消
阳极”在此停料取消阳极移动的情况下，达不到预期
目的，将又重新反复第一次过程，此时控制面板将出
现“正常周期2”直至效应发生。
计算机模糊控制系统对电压控制分为两个区：
正常区，上下不控制区，如图示：
上不控制区
安全区
上控制区
下控制区
安全区
下不控制区
在上不控制区电压限定为：4．8V，下不控制区
限定为：3．8V 。这是安全控制区。在生产中有时
需上抬或降槽电压，在操作中，当超过安全区，计算
机将失去对电解槽的控制，此时需手工调到可控范
围内。
2 预焙槽技术条件的摆布
中间下料预焙槽生产，一般采用“四低一高”即：
低氧化铝浓度、低电解质温度、低分子比、低效应系
数、高极距。这种工艺条件要求生产管理及其精细，
各个技术条件合理匹配，才能发挥出优势。而计算
机智能模糊控制系统，经过多年的实践，完全满足了
这种要求。
我们知道槽工作电压主要包括：
V檀工作= V阳极压降+ V效应均摊+ V阴极压降+
V极化电压+V电解质
在这五项中，效应分摊电压、电解质是可以调
整、控制的。
在电解生产中，一部分电能转化为化学能外，大
部分电能都转化为热能，所以在生产中，电能的利用
率是较低的，槽工作电压确定之后，保持好电解槽的
热平衡是一项非常重要的工作。
生产技术条件中，铝水平的高低对槽子的热平
衡、炉膛的伸腿影响较大。为此保持合理的铝水平，
对经济技术指标有一定影响。
我公司的电解槽炉膛规格为5280×2930×
500mm。
笔者从实际工作中测的新启动槽炉膛，每1公
分铝水平大约为275～280kg。炉帮建好后，炉膛缩
小5％左右，此时每公分铝水大约为270kg，保持出
铝后铝水平20～22公分，槽子中再产铝大约为5．5
～ 6吨之间。而生产中熔融状态下的电解质密度为
2．1g／cm ，铝水的密度为2．27g／cm 。一旦铝水平
确定之后，由于电解槽有较强的自平衡能力，为此，
当电解槽处于热平衡时，就要求有其相应的电解质
水平与之相对应。笔者在生产中发现，对75kA 中
间下料预焙槽，当铝水平保持在20～22公分，在分
子比为2．6，槽电压设定为4．30的前提条件下，电
解质水平是可以保持在20公分左右。计算依据为：
(538×293×20—112×73×12×15．5)×95％×2．1
= (3152680—1520736)×1．995×10一
= 3255．7kg
3255．7÷20 ~ 163kg
每公分电解质水平大约在163kg。
在生产中，当电解质水平低于20公分时，槽电
解质的容量就达不到3吨，(考虑到火眼处测得高度
与中间测的水平数值有差别)而5～6吨左右的再产
铝，与2吨左右的电解质相匹配，是不合理的，这样
槽子极易长伸腿，且易产生大量沉淀，“AE”增加，影
响系列电流的平稳，使电解槽趋向冷行程，技术条件
无法保持在控制范围之内，从而造成电耗的增加。
根据预焙槽生产的特点，在电解质水平较低的
情况下，电解质没有足够的量，来溶解其中的氧化
铝，使大量的氧化铝沉到炉底，此时计算机控制系统
一直处于“增量”状态，实际上是人为给控制系统传
输“错误”信号所造成的。这种情况如不及时处理，
电解槽生产状况将进一步恶化：炉膛变小、伸腿长，
炉底长结壳，使炉底压降升高。
电解质中氧化铝浓度与槽电阻有一定的关系：
电阻
( )
氧化铝％
由图可以看出：氧化铝浓度过高过低槽电阻都
增加，计算机控制系统就是根据这一关系来控制，以
维持电解质保持较低的氧化铝浓度，减少槽中产生
沉淀，从而实现“勤加工，少下料”的目的。所以在实
际生产中保持好电解槽的热平衡，这样电解槽的管
理变的比自焙槽更为精细，电解槽对外界的干扰变
的更加敏感，所以必须彻底改变原自焙槽的管理理
念。保持充足的电解质，达到预焙槽的要求。
3 生产中几种阳极效应发生原因及处
理方法
A：正常阳极效应：指电解质水平与铝水平保持
合理，在设定时间内发生的效应。此时在临到周期
“减料”状态下来效应必须充分利用，如果此时不利
用控制系统处于减料状态，严重时可烧坏炉膛，降低
电流效率。
B：频繁效应：指效应频繁发生，且计算机显示
“增量”状态下，此时要检查下料设备是否正常。下
料口是否积料，电解质水平是否低，如果是电解质水
平低，要及时调整，否则炉底将产生大量沉淀，生产
技术指标恶化。
C：推迟效应：产生的原因是：阳极消耗不平，电
解质脏，炉帮上口熔化，炭渣增多。第一种多发生在
炉膛不规则，炉温高的电解槽，第二种属于技术条件
不合理热收入大于热支出，此时应调整技术条件，勤
捞炭渣，否则将降低电流效率，炉膛熔化电耗增加。
D：提前效应发生是指效应系数严重超标，且峰
值电压在40V 以上，电解槽处于冷行程，炉底温度
低，时发生的效应。此时要及时调整技术条件。采
取必要措施。
3 结 语
1、龙铝中间下料预槽，采用计算机模糊控制系
统实现了“勤加工，少下料”的精细管理，而“四低一
高”是电解生产平稳、高产，高效低耗，经济技术指标
创历史最好水平的关键，在今年生产中，电流效率最
高达到95．38％，全年平均达到92．89％，电耗降低
到13560kwh／t—AI。
2、合理利用计算机控制好各项技术指标，保持
好电解生产条件，特别是两个水平对电解槽极为重
要，是电解槽平稳生产，炉膛轨整的前提。
3、电解槽的效应对生产既有益处又有不利方
面，合理利用效应能达到促使电解质中碳渣的分离。
控制沉淀。补充电解槽热量的不足的目的。但是效
应也有不利的方面：浪费电能。增加氟化盐的挥发
损失。影响电流波动，从而影响电解槽的产量与温
度。因此控制好阳极效应系数对电解生产是极其重
要的。