專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，用于鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中氧化鋁加料量控制的氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法。
背景技術(shù)：
由于鋁電解槽具有非線性、時(shí)變性、大滯后性等特性，鋁電解槽內(nèi)部槽況十分復(fù)雜，處于高溫、強(qiáng)腐蝕環(huán)境，強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)熱場(chǎng)相互干擾。目前可在線連續(xù)采集的信號(hào)只有槽電壓和系列電流，由槽電壓和系列電流計(jì)算得到的表觀槽電阻信號(hào)是至今為止唯一能夠在線獲得的反映槽狀態(tài)的信號(hào)。一些鋁電解過(guò)程重要的狀態(tài)參數(shù)，如電解質(zhì)溫度、氧化鋁濃度等無(wú)法實(shí)現(xiàn)可靠的在線連續(xù)測(cè)量。鋁電解槽電解質(zhì)中氧化鋁的濃度是維持鋁電解槽正常生產(chǎn)最重要的參數(shù)之一，直接用于控制鋁電解槽氧化鋁加料量，該信號(hào)的正確獲得是鋁電解過(guò)程氧化鋁物料平衡的重要保證。目前，鋁電解控制系統(tǒng)所使用的氧化鋁濃度辨識(shí)采用槽電阻變化率辨識(shí)法，是通過(guò)大幅度改變氧化鋁的下料量，進(jìn)而使氧化鋁濃度上下漂移，就可以按照槽電阻與槽內(nèi)氧化鋁濃度關(guān)系曲線，根據(jù)對(duì)槽電阻相對(duì)于氧化鋁濃度的斜率的估計(jì)，辨識(shí)出氧化鋁濃度。采用該種方法進(jìn)行氧化鋁濃度辨識(shí)時(shí)，為了保證氧化鋁濃度的估計(jì)精度，必須保證氧化鋁加料量有足夠大的變化，為此在氧化鋁辨識(shí)的過(guò)程中將氧化鋁下料分成正常加料、欠量加料、過(guò)量加料三個(gè)周期。該方法在一定程度上解決了氧化鋁下料量和氧化鋁濃度控制問(wèn)題，但該氧化鋁濃度辨識(shí)方法響應(yīng)速度慢，具有較大的滯后性，辨識(shí)結(jié)果受電流、溫度、分子比、噪聲等干擾因素影響較大，辨識(shí)精度不高。并且由于下料量的大幅改變，造成了與氧化鋁濃度有關(guān)的電解質(zhì)的各種物化性質(zhì)，如初晶溫度、密度、粘度、電導(dǎo)率等也隨氧化鋁濃度而改變，直接或間接地影響到鋁電解生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行。此外實(shí)驗(yàn)室研究的氧化鋁濃度辨識(shí)方法主要還有傳感器法和頻率響應(yīng)法。傳感器法即將電極直接插入電解質(zhì)內(nèi)，依據(jù)電極間電動(dòng)勢(shì)確定氧化鋁含量，但傳感器的壽命非常有限，不能實(shí)現(xiàn)氧化鋁濃度的連續(xù)測(cè)量，無(wú)法用于鋁電解槽控制系統(tǒng)；頻率響應(yīng)法即根據(jù)電解槽的容抗來(lái)估計(jì)氧化鋁濃度，但是這種測(cè)量方法存在很大的誤差，對(duì)等效電路選取要求很高，同時(shí)這種方法不適合復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，當(dāng)電解參數(shù)發(fā)生變化時(shí)該等效電路就無(wú)法用于估計(jì)氧化鋁濃度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種辨識(shí)速度快，對(duì)槽況影響小，可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化鋁下料的精確控制，有效降低陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)，提高電流效率，實(shí)現(xiàn)電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行，降低能耗的鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，其特征在于其在線辨識(shí)過(guò)程是以極距為激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)槽電阻在極距調(diào)整過(guò)程中的響應(yīng)信號(hào)辨識(shí)出氧化鋁濃度。 本發(fā)明的一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，其特征在于所述的通過(guò)槽電阻在極距調(diào)整過(guò)程中的響應(yīng)信號(hào)辨識(shí)出氧化鋁濃度過(guò)程，是依據(jù)槽電阻與氧化鋁濃度和極距的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型辨識(shí)的，其槽電阻與氧化鋁濃度和極距的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型為
權(quán)利要求
1.一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，其特征在于其在線辨識(shí)過(guò)程是以極距為激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)槽電阻在極距調(diào)整過(guò)程中的響應(yīng)信號(hào)辨識(shí)出氧化鋁濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要1所述的一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，其特征在于所述的通過(guò)槽電阻在極距調(diào)整過(guò)程中的響應(yīng)信號(hào)辨識(shí)出氧化鋁濃度過(guò)程，是依據(jù)槽電阻與氧化鋁濃度和極距的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型辨識(shí)的，其槽電阻與氧化鋁濃度和極距的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型為
3.根據(jù)權(quán)利要1所述的一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，其特征在于所述的常數(shù)kp k2為離線標(biāo)定，移動(dòng)陽(yáng)極時(shí)，記錄陽(yáng)極移動(dòng)距離dL和槽電阻躍變值dR，并對(duì)電解質(zhì)取樣，離線分析氧化鋁濃度C，設(shè)第一次移動(dòng)陽(yáng)極時(shí)極移動(dòng)距離為ClL1，槽電阻躍變值為ClR1，取樣分析氧化鋁濃度為C1,以此類(lèi)推，第二次取樣記極移動(dòng)距離為dL2， 槽電阻躍變值為dR2，取樣分析氧化鋁濃度為C2 ；則
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法， 其特征在于所述的」L值為0. Imm-lOmm。
5.根據(jù)權(quán)利要1所述的一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，其特征在于所述的K1值與槽膛形狀、電解質(zhì)成分和電解質(zhì)溫度有關(guān)，需根據(jù)實(shí)際情況標(biāo)定。
6.根據(jù)權(quán)利要1所述的一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，其特征在于所述的K2值約為-45 -60，與電解質(zhì)成分有關(guān)，需根據(jù)實(shí)際情況標(biāo)定。
7.根據(jù)權(quán)利要1所述的一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，其特征在于所述的包括以下兩個(gè)步驟1)移動(dòng)陽(yáng)極，記錄陽(yáng)極移動(dòng)距離dL和槽電阻躍變值dR，并對(duì)電解質(zhì)取樣，離線分析氧化鋁濃度C，標(biāo)定常數(shù)k” k2 ；2)需要辨識(shí)電解質(zhì)中氧化鋁濃度時(shí)，移動(dòng)陽(yáng)極，根據(jù)極距變化相對(duì)應(yīng)的槽電壓響應(yīng)數(shù)據(jù)，由公式(1)在線辨識(shí)電解質(zhì)中氧化鋁濃度。
全文摘要
一種鋁電解槽內(nèi)電解質(zhì)中氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法，用于鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中氧化鋁加料量控制的氧化鋁濃度信號(hào)的在線辨識(shí)方法。其特征在于其在線辨識(shí)過(guò)程是以極距為激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)槽電阻在極距調(diào)整過(guò)程中的響應(yīng)信號(hào)辨識(shí)出氧化鋁濃度。本發(fā)明的方法，具有辨識(shí)速度快，對(duì)槽況影響小等優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)氧化鋁下料的精確控制，能有效降低陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)，提高電流效率，實(shí)現(xiàn)電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行，降低能耗。
文檔編號(hào)C25C3/20GK102230192SQ20111016501
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者劉奎仁, 孫樹(shù)臣, 李斌川, 涂贛峰, 翟秀靜, 陳建設(shè), 韓慶 申請(qǐng)人:東北大學(xué)