电压的稳定。 • 显示和管理各种生产数据，为电解生产管理提供依据。 • 控制系统不是万能的。原因：铝电解是一个复杂的、缺乏精 确模型和解析算法的控制系统，而且不是闭环控制，因此需 要人机配合才能充分发挥他的作用。铝电解控制系统的输入： 电压及系列电流；输出：下料间隔（氧化铝浓度）及阳极动
作（设定电压）。
最新一代网络型槽控机逻辑 单元的基本构成
七、智能控制新技术展望
七、智能控制新技术展望
七、智能控制新技术展望
七、智能控制新技术展望
谢谢！
铝电解智能控制系统
一、铝电解控制系统结构与用途
槽控机硬件体系升级——强化运算功能
外部 CAN 总线（至上位机）
槽电压 采样模块 系列电流 操作模块
内部 CAN 总线 主模块
触摸开关 动作信号 手动信号
槽控机为3-CPU网络体系结构，内含三 个智能模块， CPU 升级强化运算功能， 主板CPU采用Arm9系列处理器。
“五低三窄一高”
窄热平衡工作区
窄磁流体稳定性调节区
高电流密度：0.80A/cm2
四、铝电解工艺技术条件的选择
• 炉膛作用：
• • • • 绝缘保护层，延长槽寿命 减少水平电流分量，稳定槽况 改善热平衡自调能力 提高电流效率
• 怎样建立炉膛：
尽早建立（过渡期内形成） 高分子比（ CR≥ 2.9，结永久性坚硬炉帮） 降CR同时 1、降过热度 2、降AE系数 3、降电压 4、保温 5、降温度
2、 有利于提高电解质与阳极的界面张力，降低阳极 气体表面积，加速气体逸出，从而提高电流效率。
四、铝电解工艺技术条件的选择
铝水平的保持
高铝水作用主要有以下几个方面：
1、高铝水能增大水平电流与铝液表面的距离和缩小水平电流
的夹角，减弱水平电流产生的电磁力，减小铝液变形，提高铝
液的安定性，从而降低极距和电压。
2、 高铝水有利于加强边部散热，降低电解质过热度，促进炉 帮和伸腿的发育。
3、造成电解槽角部和两小头的伸腿增大是高铝水的最大隐患。
四、铝电解工艺技术条件的选择
四、铝电解工艺技术条件的选择
高铝水的选择是我国的槽型设计决定的。 虽然国际上大型预焙槽的铝水平都处于20cm 左右，但从以下磁场和流速数据分析，我们就能够 理解为什么要提高铝水平。
二、槽控机下料控制基本原理
1．“U”型曲线： 任何控制系统都需要存在输入和输出间的对应关系。
注意高、中、低三个浓度区
的氧化铝浓度的变化规律：
• 低浓度区：氧化铝浓度增 加，槽电阻下降；氧化铝浓
度减低，电阻上升；
• 中浓度区：氧化铝浓度不 管怎么变化，槽电阻没有明
显的变化；
• 高浓度区：氧化铝浓度增 加，槽电阻上升；氧化铝浓
• 换极后的电压补偿分为三级，第一级80mV和120分钟；
第二级55mV和240分钟；第三级30mV和480分钟。
五、槽控机工艺策略
效应的自动熄灭
五、槽控机工艺策略
两次自动熄灭效应
五、槽控机工艺策略
• 核心控制参数的优化 下料控制参数; 阳移控制参数;
效应控制参数;
槽稳定性控制参数；
一、铝电解控制系统结构与用途 数据为中心的新型上位机监控系统——铝电解企业控制信息私有云的实现
新型监控系统采用
以服务为中心的企
业分布式架构；提 供历史数据的两级 分布式备份机制； 将整个与铝电解控
制相关的信息组织
成企业控制信息私 有云。
一、铝电解控制系统结构与用途 — 控制系统作用
• 控制铝电解生产的下料及阳极动作，保持氧化铝浓度和设定
230KA槽型
磁场Bz,Gs 铝液流速 cm/s 4.2
国外某设计方案 3.3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
国内某设计方案 9.17
15.85
四、铝电解工艺技术条件的选择
低过热度
1、低过热度往往是高铝水工艺成功的必然结果
2、电解质高粘度是低过热度的显著特征
3、低过热度工艺对提高电流效率具有积极的意义
4、低过热度降低了电解质对氧化铝的溶解度和溶解 速率
度降低，电阻下降。
二、槽控机下料控制基本原理
激励—反馈机制
3．
低浓度槽：
二、槽控机下料控制基本原理
状态转换依据：斜率、累斜
高浓度槽
二、槽控机下料控制基本原理
•槽稳定性判据：
• 针振：高频波动信号，产生原因集中在阳极底部。
• 摆动：低频波动信号，产生原因在槽膛不规整。
• 槽控机处理措施：附加电压。
•特殊作业处理：
• 物料平衡：停料，有新的观点。
• 能量平衡：附加电压。
三、槽控机阳极控制基本原理
三、槽控机阳极控制基本原理
阳极调整的整体思路：
• 计算机是趋势调整，比人工瞬时调整要好，尽量不要人工干 预。 • 电压过高时，“过量处理”优先。 • 电压过低时，判断标准适当放宽，尽量走“低端”。
• 阳极调整过多影响效率，特别是“压极距”；
6.对电压不稳定的电解槽首先要从阳极电流分布上找问题，然后再
从炉底和炉膛上找问题，力求通过调整阳极实现电压稳定，然后 通过提高分子比改善炉底状况；
四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则
7.下料量的变化是电解槽热平衡变化的先驱信号，要通过下料量的 变化来及时调整氟盐、下料间隔和电压； 8.分子比调整必须坚持快升慢降的原则，要在实践中逐步掌握分子
动力单元 采集板
多CPU网络型槽控机逻辑单元的基本构成
一、铝电解控制系统结构与用途
以现场总线互联 采用多个微控制器协同工作方式 操作模块 采集板
外部 CAN 总线
主模块 采样模块
槽电压 系列电流
采样模块
内部 CAN 总线
主 模 块
操作模块 触摸开关
动作信号
手动信号
动力单元
采集板
全分布式（网络式）智能槽控机 逻辑单元的基本构成
四、铝电解工艺技术条件的选择
低氧化铝浓度的主要作用是：
1、有利于氧化铝和炉底沉淀的溶解
主要是提高铝氧氟离子的扩散动力，提高氧化铝 的溶解速率，从而有利于溶解炉底沉淀而保持炉底洁 净，有利于降低炉底水平电流改善槽内磁场和铝液运 动，为电解生产连续进行提供一个稳定的工作环境。 由于低分子比和低过热度工艺都降低电解质的氧化铝 饱和浓度，因此，低氧化铝浓度显得格外重要。
• 阳极调整主要是考虑几个保护，效应期间禁止自动阳移，更 换程序半小时内禁止阳移，电流和电压越限禁止阳移，出铝 期间禁止阳升，电压快速攀升不超过100MV则暂时不降，欠 量和过量周期初期适当提高控制上限30MV。。
四、铝电解工艺技术条件的选择
低电压：3.85~3.95V（数据仅供参考，依槽型和原料等条件不同而调整，下同） 低电解温度：930～940℃ 低过热度：8～10 ℃ 低氧化铝浓度：1.8～2.5％ 低阳极效应系数：≤0.02 窄物料平衡工作区 控制的特色是：充分利用电 解槽运行在“临界状态”附近时 阳极气膜电阻对物料平衡、热平 衡及极距的变化十分敏感这一特 点，设计出新一代功能强大的 “槽电阻噪声分析器” （用软件实现）。
四、铝电解工艺技术条件的选择
怎样在低过热度条件下保持下料点火眼畅通
1、要保证打击头的直径。
2、还要设计科学的打壳深度，合理的打壳深度应该 是距离铝液表面8～10cm，使氧化铝直接进入快速 流动的电解质内，提高其扩散能力， 3、增加打壳次数，破碎电解质表面结壳并加强搅拌， 4、减少火眼不畅通时的每次打壳下料量，弥补低过 热度电解质对氧化铝溶解能力的不足。
四、铝电解工艺技术条件的选择
四、铝电解工艺技术条件的选择
低过热度的实现
1、低过热度技术是一门非常精细的管理技术，
需要可靠的浓度控制能力和热平衡控制能力
2、过热度保持8～10℃是可以实现的
3、加大对换极作业的热补偿力度 4、保持下料点火眼畅通
5、稳定可靠的下料系统
四、铝电解工艺技术条件的选择—电解工艺调控的几点原则
保持下料点火眼畅通的必要性
1、下料点的火眼有利于加强局部的热交换能力，提
高下料点的电解质流速，有利于氧化铝的预热和溶解。 2、下料点的火眼能使氧化铝在电解质表面铺展和 分散，扩大氧化铝在电解质中接触界面，扩大了热交换界 面，甚至以单个颗粒溶解，从而提高了氧化铝的溶解速率 并减弱了冷料对电解质过热度的影响。 3、有利于碳渣从火眼喷出，保持电解质洁净。
1.保持稳定的低浓度控制；
2.保持合适的两水平，在保持高一点铝水平的同时，电解质水平不 能太低，否则氧化铝的溶解能力不能保证，低氧化铝浓度将很难
实现；
3.追求摆动幅值4~6mv，坚持低过热度控制模式； 4.坚持以调整分子比作为处理炉底问题的主要手段，保持槽内铝液 总量相对稳定； 5.保持电压平稳，从而保持过热度的相对稳定；
性太大。 • 充分利用历史曲线数据来判断槽况。 • 提高设备的正常运行率。
七、智能控制新技术展望
七、智能控制新技术展望
七、智能控制新技术展望
最新一代槽控机硬件体系——多信息融合与显示
最新一代槽控机为 5-CPU 网络体系结构， 不但主板CPU采用Arm9系列处理器,而且增 加了单独的液晶显示模块 ( 采用 Arm9 系列 嵌入式CPU)和阳极电压信号采集模块。
特种作业控制参数；
硬件调整参数；
辅助控制参数；
五、槽控机工艺策略
• 基本控制参数的优化 基准下料间隔： 关注欠过比和效应系数
设定电压：
关注槽稳定性和过热度
氟盐间隔：
关注过热度和氧化铝的溶解性
六、铝电解控制系统的人机配合
• 突发效应的处理上要区分温度效应和浓度效
应。
• 注意槽控机参数的调整要规范化，不能随意