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1電解槽運(yùn)行狀態(tài)的診斷

鋁電解在當(dāng)前的生產(chǎn)中，唯有系列電流和槽電壓能夠?qū)崿F(xiàn)在線(xiàn)的連續(xù)測(cè)量，但如氧化鋁的濃度、電解槽的溫度以及分子比等生產(chǎn)狀態(tài)參數(shù)是無(wú)法通過(guò)在線(xiàn)測(cè)量的，即使如電解質(zhì)水平、極距和鋁水平可以監(jiān)測(cè)，但往往測(cè)量與記錄的數(shù)據(jù)都是不完全和不連續(xù)的，且很多運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)都需要用多種方式計(jì)算。所以診斷電解槽狀態(tài)的數(shù)據(jù)存在不完全、不連續(xù)和不精確性，所作用的時(shí)效也不長(zhǎng)。在不同的電解槽之間控制效果存在明顯差異的情況下，如果讓控制系統(tǒng)擁有自學(xué)能力，對(duì)電解槽進(jìn)行實(shí)時(shí)地狀態(tài)分析，控制系統(tǒng)就可以做出更精確地測(cè)量，從而使不同的電解槽之間控制水平相同，消除差異。實(shí)現(xiàn)降低生產(chǎn)的能耗，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效益自然就得到了提高。電解槽差狀態(tài)的主要體現(xiàn)方面:

（1）槽電壓的針振問(wèn)題。槽電壓的針振主要是由電解槽內(nèi)某些故障原因?qū)е码妷翰▌?dòng)而形成的，這種情況反應(yīng)了電解槽的運(yùn)行具有不穩(wěn)定性。一般槽電壓產(chǎn)生針振的原因分為陽(yáng)極電流分布不均、電解槽爐膛不清潔、嚴(yán)重結(jié)殼、陰極受到破損、鋁水平過(guò)低等。

（2）冷槽和熱槽。電解槽的收入熱量低于支出熱量，電解質(zhì)的溫度降低時(shí)，被稱(chēng)為冷槽。冷槽容易增大電解質(zhì)的粘度，降低流動(dòng)性，從而使鋁水平發(fā)生劇烈波動(dòng)并上升，槽電壓受到影響，電解槽底部形成沉淀使陽(yáng)極電流不均。產(chǎn)生熱槽的原因與冷槽相反，導(dǎo)致的后果是降低電解槽的電流效率。

（3）陽(yáng)極效應(yīng)。當(dāng)電解槽陽(yáng)極周?chē)难趸X濃度低過(guò)1.0%左右時(shí)，氧離子與氟離子在陽(yáng)極上共同放電，從而使陽(yáng)極表面形成氧氟化合物，減少了陽(yáng)極和電解質(zhì)之間的接觸面積，逐漸增加了有效的陽(yáng)極電流密度，當(dāng)增加到一定程度時(shí)，就會(huì)發(fā)生陽(yáng)極效應(yīng)。

（4）壓槽和滾鋁。當(dāng)極距過(guò)小時(shí)，電解槽底部沉淀或結(jié)殼過(guò)多，陽(yáng)極壓在了電解槽底部，就被稱(chēng)為壓槽。壓槽容易升高電解質(zhì)的溫度，導(dǎo)致電解質(zhì)粘度增大，從而使電解碳渣得不到分離。而滾鋁是由于電解槽的劇烈沖擊使鋁液在槽內(nèi)形成漩渦，甚至與電解質(zhì)一同被沖擊到槽外。在電解槽差狀態(tài)方面的診斷方法大致有兩種。一是信息完整，即離線(xiàn)數(shù)據(jù)均勻分布在采樣空間中，該方法與系統(tǒng)識(shí)別中數(shù)據(jù)的持續(xù)激勵(lì)類(lèi)似。二是采集電解槽狀態(tài)的故障情況與正常情況。雖然某一次采樣的數(shù)據(jù)只反映了某一個(gè)狀態(tài)，不能反映狀態(tài)的所有情況，但是對(duì)于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的完整性來(lái)說(shuō)，也只是體現(xiàn)統(tǒng)計(jì)意義上的概念。

2軟測(cè)量模型的探究

要建立軟測(cè)量的模型，首先需要確定如何選取模型的變量。經(jīng)過(guò)大量的研究得知，氧化鋁濃度在電解槽中的變化存在固定的特性，其與槽電阻存在的關(guān)系如下圖所示：經(jīng)過(guò)電解槽如何影響氧化鋁濃度的分析后，便能夠制定出氧化鋁濃度軟測(cè)量的模型，其模型的大致框架如下圖：在最小二乘支持向量機(jī)氧化鋁濃度的情況下，軟測(cè)量模型的精準(zhǔn)度較高、符合規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，軟測(cè)量的模型能在每十分鐘進(jìn)行一次實(shí)時(shí)測(cè)量氧化鋁濃度，解決了在測(cè)量氧化鋁濃度存在的精確性和實(shí)時(shí)性問(wèn)題。

3智能控制系統(tǒng)

智能控制系統(tǒng)各模塊應(yīng)具有以下幾個(gè)功能：（1）電解槽智能檢測(cè)狀態(tài)。此功能可以實(shí)時(shí)地對(duì)電解槽的狀態(tài)做出判斷，通過(guò)電解槽在運(yùn)行時(shí)采集的耗電量及電壓等參數(shù)進(jìn)行分析，在不同狀態(tài)得到的信息均不一樣，從而在宏觀(guān)上可以看出電解槽處于何種狀態(tài)。（2）氧化鋁濃度的智能測(cè)量。如上文所述在最小二乘支持向量機(jī)氧化鋁濃度的情況下，軟測(cè)量模型運(yùn)用在智能控制系統(tǒng)中，通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)采樣，可以精確的自動(dòng)測(cè)量出氧化鋁的實(shí)時(shí)濃度（3）智能操作控制。智能操作控制，即模糊智能控制。其功能在于系統(tǒng)智能檢測(cè)電解槽當(dāng)前狀態(tài)的情況下，針對(duì)不同的狀態(tài)設(shè)置下料的時(shí)間間隔，從而實(shí)現(xiàn)在電解槽中對(duì)氧化鋁原料的下料控制。（4）專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)。專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)是針對(duì)在電解工作車(chē)間中，歷史的生產(chǎn)過(guò)程記錄的數(shù)據(jù)和鋁電解技術(shù)人員與專(zhuān)家經(jīng)年累月的經(jīng)驗(yàn)記錄，并將此數(shù)據(jù)成檔入庫(kù)，形成豐富的知識(shí)體系，以便給后來(lái)的工作者和工作問(wèn)題作以指導(dǎo)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文主要研究了電解槽在生產(chǎn)中的特點(diǎn)和電解槽的智能控制，主要的研究成果是電解槽具有的不同狀態(tài)的識(shí)別和分析，在最小二乘支持向量機(jī)氧化鋁濃度的情況下，軟測(cè)量模型的搭建以及測(cè)量原理，電解槽智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建等。但由于時(shí)間及條件限制，本文提出的設(shè)計(jì)尚不完善，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的電解槽工作還待進(jìn)一步的探究。

作者：黃輝魏勇單位：河南神火鋁業(yè)電力公司永城鋁廠(chǎng)