影響鋁電解槽槽控機(jī)下料控制的因素分析

李 智

（青海西部水電有限公司，青海 西寧 810008）

對電解槽而言一般要求氧化鋁濃度控制在1.5%～2.5%，槽控機(jī)盡量將氧化鋁濃度控制在這個(gè)范圍內(nèi)好處，在較低氧化鋁濃度下有利于新加入的氧化鋁溶解，但又盡可能避免由于氧化鋁濃度過低造成效應(yīng)發(fā)生，針對各公司的實(shí)際情況需要對下料參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以確保下料相關(guān)的參數(shù)調(diào)整后與電解槽運(yùn)行更加匹配，下面將與下料相關(guān)的參數(shù)列出來，對其含義進(jìn)行解析，使大家對其代表的含義有更深入的認(rèn)識。

1 電解槽槽控機(jī)下料控制基本原理

槽控機(jī)的核心功能之一就是對下料的控制，生產(chǎn)中理想狀態(tài)是將電解質(zhì)中的氧化鋁濃度穩(wěn)定地控制在2%左右，但由于無法對氧化鋁濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，其工作原理就是根據(jù)氧化鋁濃度變化對電解槽槽電阻斜率產(chǎn)生一定影響，在氧化鋁濃度低于4%時(shí)，氧化鋁濃度越低，相同時(shí)間段內(nèi)相同氧化鋁變化量電解槽槽電阻斜率值就越大，除氧化鋁濃度外假設(shè)不考慮其他因素對斜率影響，當(dāng)斜率越大對應(yīng)氧化鋁濃度越低，槽控機(jī)根據(jù)計(jì)算出來槽電阻斜率值判斷何時(shí)切換下料周期，簡單地說斜率變大則向過量周期切換，通過多加料增加氧化鋁濃度使斜率下降，斜率下降至一定值后則切換欠量周期，少加料降低氧化鋁濃度使斜率上升，這樣不斷地切換下料周期，從而使氧化鋁濃度控制在1.5%～2.5%之間。

2 下料周期參數(shù)設(shè)置對電解槽影響分析

槽控機(jī)的核心功能之一就是對下料的控制，對電解槽而言一般要求氧化鋁濃度控制在1.5%～2.5%，針對各公司的實(shí)際情況需要對下料參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以確保下料相關(guān)的參數(shù)調(diào)整后與電解槽運(yùn)行更加匹配，下面將與下料相關(guān)的參數(shù)列出來，對其含義進(jìn)行解析，使大家對其代表的含義有更深入的認(rèn)識。

（1）基本過量周期?；具^量周期是指電解槽切換至過量周期后，需要走完的最短過量時(shí)間。結(jié)合不同廠家情況，如果公司使用的氧化鋁質(zhì)量好，電解質(zhì)中鋰、鉀鹽含量低，電解質(zhì)對氧化鋁溶解速度快，在相對高點(diǎn)的氧化鋁濃度條件下，氧化鋁依然能夠較好溶解，這樣就可以將基本過量周期適當(dāng)延長，適當(dāng)提高氧化鋁濃度，一方面有利于降低效應(yīng)系數(shù)，另一方面氧化鋁濃度稍高槽電阻斜率變化慢，避免由于氧化鋁濃度變化造成電壓超控制范圍造成陽極頻繁升降問題的發(fā)生，從而有利于降低電解槽平均電壓，穩(wěn)定電解槽運(yùn)行的目的。否則需要基本過量周期不否設(shè)置過長，避免由于氧化鋁深度過高造成沉淀產(chǎn)生，影響電解槽長期穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）最大過量周期。最大過量周期是指走完基本過量周期后，槽控機(jī)根據(jù)斜率情況確定是否繼續(xù)走過量周期或者切換加料周期，當(dāng)槽控機(jī)判斷需要繼續(xù)走過量周期時(shí)，一種情況是在最大過量周期時(shí)間內(nèi)斜率滿足一定條件槽控機(jī)判斷需要切換下料周期，則本次過量周期結(jié)束，另一種情況是最大過量周期走完但斜率仍不滿足切換下料周期條件，則槽控機(jī)強(qiáng)制切換下料周期。槽控機(jī)通過基本過量周期、最大過量周期兩個(gè)參數(shù)將過量周期控制在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，即保證基本過量周期走完后如果斜率仍然偏高槽控機(jī)判斷仍需要多下料滿足電解槽需要，又避免受外界因素干擾時(shí)斜率計(jì)算異常造成過量時(shí)間過短頻繁切換下料周期情況發(fā)生。

（3）基本欠量周期。基本欠量周期是指電解槽從切換至欠量周期后，需要走完的最短欠量時(shí)間，該參數(shù)與基本過量周期相對應(yīng)，該參數(shù)設(shè)置的意義在于通過限定電解槽欠量周期最短時(shí)間，通過欠量周期減少下料，使氧化鋁濃度下降，從而使槽電阻發(fā)生變化，該參數(shù)設(shè)置長短對電解槽影響如下，如果該參數(shù)設(shè)置過短，比如設(shè)置時(shí)間為3min，則3min欠量周期走完，如果電解槽斜率判斷滿足條件，則電解槽自動切換下料周期，否則繼續(xù)走欠量直到斜率滿足下料切換條件，對于運(yùn)行正常的電解槽基本欠量周期設(shè)置短影響不大。該參數(shù)設(shè)置過長可能出現(xiàn)氧化鋁濃度降低過多，在欠量周期內(nèi)發(fā)生效應(yīng)，該參數(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中以欠量周期是否容易來效應(yīng)為準(zhǔn)。

在保證欠量周期不容易發(fā)生效應(yīng)的前提下可適當(dāng)延長基本欠量周期，從而使氧化鋁濃度產(chǎn)生變化有利于斜率的計(jì)算。

3 斜率參數(shù)設(shè)置對電解槽影響分析

斜率參數(shù)是指電解槽電阻變化速度，影響斜率的主要因素是氧化鋁濃度和氧化鋁濃度降低速度，氧化鋁濃度越低，氧化鋁降低速度越快則斜率值越大，自動將下料周期從欠量周期切換成過量周期，反之當(dāng)斜率降低至設(shè)定值時(shí)槽控機(jī)將下料周期從過量周期切換至欠量周期，整個(gè)槽控機(jī)下料控制就是這樣反復(fù)地切換下料周期，從而保證了氧化鋁濃度控制在一定的范圍內(nèi)。

4 下料周期從欠量轉(zhuǎn)過量判斷依據(jù)

槽控機(jī)從欠量周期轉(zhuǎn)入過量周期判斷條件有4個(gè)，欠量轉(zhuǎn)過量斜率判定1、欠量轉(zhuǎn)過量斜率判定2、欠量轉(zhuǎn)過量累積斜率判定1、欠量轉(zhuǎn)過量累積斜率判定2，斜率、累積斜率分別對應(yīng)監(jiān)控界面斜率值、累斜值，通過修改這四個(gè)參數(shù)值可實(shí)現(xiàn)對氧化鋁濃度控制范圍進(jìn)行微調(diào)。欠量轉(zhuǎn)過量斜率判斷是下料切換的核心，一般槽控機(jī)將最大欠量周期設(shè)置較長，基本上可以理解為電解槽如果斜率值沒有升高到設(shè)定值槽控機(jī)將長時(shí)間進(jìn)行欠量下料，如果欠量轉(zhuǎn)過量下料周期切換點(diǎn)控制不準(zhǔn)確會出現(xiàn)要么欠量周期時(shí)發(fā)生效應(yīng)，即槽控機(jī)一直欠量直到效應(yīng)發(fā)生，要么氧化鋁濃度還比較高時(shí)就切換至過量周期造成氧化鋁溶解困難形成沉淀，槽控機(jī)最關(guān)鍵的下料控制就體現(xiàn)在這一點(diǎn)上，設(shè)計(jì)良好的槽控機(jī)能夠最大程度地保證在較低氧化鋁濃度區(qū)域并且防止效應(yīng)發(fā)生的前提下將下料周期從欠量周期切換至過量周期。四個(gè)參數(shù)調(diào)整必須在合適的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，比如當(dāng)出現(xiàn)效應(yīng)較多同時(shí)槽底比較干凈時(shí)可適當(dāng)減小該參數(shù)值，從而達(dá)到減少效應(yīng)發(fā)生的目的。

5 下料周期從過量轉(zhuǎn)欠量判斷依據(jù)

槽控機(jī)對下料周期判斷控制兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)點(diǎn)是何時(shí)從欠量周期切換成過量周期，另一個(gè)點(diǎn)是何時(shí)從過量周期切換成欠量周期，這兩個(gè)點(diǎn)控制住就能將氧化鋁濃度控制在一定范圍內(nèi)，控制這兩個(gè)切換點(diǎn)的依據(jù)主要是根據(jù)斜率值，然而實(shí)際生產(chǎn)過程中斜率不僅僅受氧化鋁濃度影響，電解槽穩(wěn)定性好壞、槽溫以及陽極升降都對斜率計(jì)算產(chǎn)生影響，所以要想保證氧化鋁受控除了槽控機(jī)的控制能力外，電解槽穩(wěn)定也是重要條件。

6 生產(chǎn)作業(yè)過程中對下料產(chǎn)生干擾因素分析

影響槽控機(jī)下料除了參數(shù)方面的因素以外，還有其他方面的干擾因素，例如人為關(guān)陽極升降開關(guān)或陽極升降故障導(dǎo)致的陽極不能升降現(xiàn)象發(fā)生時(shí)也會對下料周期產(chǎn)生影響，當(dāng)電壓高于電壓不調(diào)整區(qū)域上限時(shí)槽控機(jī)會發(fā)出指令下降陽極，由于陽極故障陽極實(shí)際沒有動作，則槽控機(jī)會頻繁地發(fā)出陽極下降指令，造成電解槽持續(xù)走欠量周期直至效應(yīng)發(fā)生。

7 結(jié)論

以上對影響槽控機(jī)下料因素進(jìn)行了簡要的分析，還有其他因素對下料產(chǎn)生影響，這里不再一一討論，調(diào)整影響下料因素參數(shù)最終目的都是為了在效應(yīng)受控的前提下，保證氧化鋁濃度在較低濃度下能夠正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電解槽物料平衡，從而避免電解槽長期運(yùn)行產(chǎn)生沉淀、結(jié)殼。