一种氧化铝下料的控制方法、设备、介质及产品

本技术涉及氧化铝下料控制领域，特别是涉及一种氧化铝下料的控制方法、设备、介质及产品。

背景技术：

1、工业上电解生产铝是将原料氧化铝溶解在冰晶石基电解质熔液中，在通入直流电作用下，含氧离子失去电子还原为氧原子后与炭阳极反应生成co2被排放到大气中，铝离子在阴极获得电子还原为单质金属产品。

2、铝电解生产中，电解电流效率、槽电压是两项最重要的技术经济指标，其决定了电解生产的电能消耗和成本。当前的生产工艺中，主要采用200～600ka的大型预焙电解槽，其阳极数量从24块到最多的56块，等分为两排布置在电解槽的a、b两侧。

3、氧化铝主要采用点式中间下料的方式加入电解槽中，下料器的数量随系列电流加大而增多，一般每8块阳极设置一个下料器，加料口位于a、b两侧8块阳极的几何中部位置。

4、所有电解槽都以自动控制方式氧化铝下料。由于铝电解槽在高温、强磁场、强腐蚀性等环境中进行生产，长期以来除系列电流和槽电压能够连续准确采集外，其他诸如最关心的氧化铝浓度、温度等信息一直无法在线实时采集到，因此氧化铝下料作业仅依赖槽电压和系列电流计算得到的槽电阻变化实施控制，其控制的目标范围是1.5～3.5％甚至更窄的期间。氧化铝浓度小于1.5％，容易引起阳极效应，槽电压增高，排放强温室气体全氟化碳，降低电解电流效率，增大能耗；当氧化铝浓度大于3.5％，则熔液溶解氧化铝能力变差，容易在槽底形成沉淀，覆盖阴极炭块表面，在铝液中形成水平电流，加大铝液的垂直波动，影响电解槽的稳定性，也降低生产效率和能耗指标。

5、电解槽一般包括4～7个区域和对应的下料器、每个下料器为本区域的8个左右阳极供给氧化铝。当前中国内外电解槽加料控制系统所依赖的系列电流和槽电压反映的是全槽所有区域的平均信息，各区域的氧化铝按照欠量下料行程-过量下料行程交替的模式以相同的速度加入。在实际上产过程中，由于几乎每日进行的换极操作等生产作业的影响，会在各区域之间形成阳极电流和消耗氧化铝量的显著差异，比如某些区域的电流偏高，消耗的氧化铝速度快，导致氧化铝浓度较低，而部分区域的电流偏小，消耗氧化铝速度慢，导致氧化铝浓度偏高。这种浓度分布高低不同，偏离平均值的情况，往往使电解槽中的实际氧化铝浓度在区域之间形成较大的偏差，难以达到设定的控制效果。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种氧化铝下料的控制方法、设备、介质及产品，以解决电解槽内氧化铝浓度分布不均匀，各个区域之间的氧化铝浓度偏差大，导致氧化铝下料的控制效果差的问题。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、第一方面，本技术提供了一种氧化铝下料的控制方法，所述氧化铝下料的控制方法包括：

4、以电解槽上的氧化铝加料口为中心，将具有多个阳极的电解槽划分为与所述氧化铝加料口的数量相同的相对独立区域；其中，每个所述相对独立区域包括多个阳极；

5、在电解过程中，实时采集每个所述相对独立区域的槽电压、系列电流以及区域阳极电流；

6、基于所述槽电压、所述系列电流以及所述区域阳极电流，计算槽电阻、槽电阻变化率、区域电阻和区域电阻变化率；

7、跟踪所述槽电阻以及所述区域电阻，切换欠量下料行程以及过量下料行程，以使得所述电解槽中各个相对独立区域内氧化铝的浓度一直保持在工作浓度范围内；所述欠量下料行程为氧化铝的下料速度小于电解槽的氧化铝理论消耗速度的20％-50％；所述过量下料行程为氧化铝的下料速度大于电解槽的氧化铝理论消耗速度的20％-100％；

8、或者，

9、跟踪所述槽电阻变化率以及所述区域电阻变化率，切换欠量下料行程以及过量下料行程，以使得所述电解槽中各个相对独立区域内氧化铝的浓度一直保持在工作浓度范围内。

10、可选的，跟踪所述槽电阻以及所述区域电阻，切换欠量下料行程以及过量下料行程，以使得所述电解槽中各个相对独立区域内氧化铝的浓度一直保持在工作浓度范围内，具体包括：

11、在电解过程中，实时跟踪所述槽电阻以及所述区域电阻；

12、当进行所述欠量下料行程时，所述槽电阻的阻值增加，直至槽电阻的阻值大于或等于槽电阻上限值，由欠量下料行程切换至过量下料行程；

13、当进行所述过量下料行程时，所述槽电阻的阻值降低，直至槽电阻的阻值小于或等于槽电阻下限值，由所述过量下料行程切换至欠量下料行程；

14、在所述欠量下料行程中，若所述相对独立区域的区域电阻等于或大于所述相对独立区域的区域电阻上限值，由所述欠量下料行程切换至所述过量下料行程，并提示检查所述相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏低的故障；

15、在所述过量下料行程中，若所述相对独立区域的区域电阻小于或等于所述相对独立区域的区域电阻下限值，由所述过量下料行程切换至所述欠量下料行程，并提示检查所述相对独立区域的下料器是否存在导致下料速度偏高的故障。

16、可选的，在所述欠量下料行程或所述过量下料行程中，若第一相对独立区域的区域电阻大于所述第一相对独立区域的区域电阻上限值，而第二相对独立区域的区域电阻小于所述第二相对独立区域的区域电阻下限值，提示检查所述第一相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏低的故障，所述第二相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏高的故障。

17、可选的，跟踪所述槽电阻变化率以及所述区域电阻变化率，切换欠量下料行程以及过量下料行程，以使得所述电解槽中各个相对独立区域内氧化铝的浓度一直保持在工作浓度范围内，具体包括：

18、在电解过程中，实时跟踪所述槽电阻变化率以及所述区域电阻变化率；

19、当进行所述欠量下料行程时，所述槽电阻变化率增加，直至槽电阻变化率大于等于槽电阻变化率上限值，由所述欠量下料行程切换至所述过量下料行程；

20、当进行所述过量下料行程时，所述槽电阻变化率降低，直至槽电阻变化率小于等于槽电阻变化率下限值，由所述过量下料行程切换至所述欠量下料行程。

21、可选的，在所述欠量下料行程中，若所述相对独立区域的区域电阻变化率大于等于所述相对独立区域的区域电阻变化率上限值，由所述欠量下料行程切换至所述过量下料行程，并提示检查所述相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏低的故障；

22、在所述过量下料行程中，若所述相对独立区域的区域电阻变化率小于或等于所述相对独立区域的区域电阻变化率下限值，由所述过量下料行程切换至所述欠量下料行程，并提示检查所述相对独立区域的下料器是否存在导致下料速度偏高的故障。

23、可选的，在所述欠量下料行程或所述过量下料行程中，若第一相对独立区域的区域电阻变化率大于所述第一相对独立区域的区域电阻变化率上限值，而第二相对独立区域的区域电阻变化率小于所述第二相对独立区域的区域电阻变化率下限值，提示检查所述第一相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏低的故障，所述第二相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏高的故障。

24、可选的，还包括：

25、根据所述槽电阻进行统一加料或分组加料；其中，所述统一加料为所述电解槽内所有相对独立区域的下料器按照统一指令，同步向所述电解槽中加入等量氧化铝；所述分组加料为将单号下料器分为一组，将双号下料器分为另一组，按照两组分步交替方式加入等量氧化铝，组内下料器同步向所述电解槽中加入氧化铝。

26、第二方面，本技术提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述中任一项所述的氧化铝下料的控制方法的步骤。

27、第三方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的氧化铝下料的控制方法的步骤。

28、第四方面，本技术提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的氧化铝下料的控制方法的步骤。

29、根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术通过对具有多个阳极的电解槽进行区域划分，划分成与氧化铝加料口的数量相同的相对独立区域，并实时采集槽电压、系列电流以及每个相对独立区域的区域阳极电流，从而计算槽电阻、槽电阻变化率、区域电阻和区域电阻变化率，本技术通过在线测量区域阳极电流，获得区域电阻，在控制系统中纳入区域电阻的信息，避免欠量加料行程中电解槽电阻未达到上限而区域的电阻已超过其上限、过量加料行程中电解槽电阻未达到下限而区域电阻已超过其下限的状况，能够将槽中划分的所有相对独立区域的氧化铝浓度始终保持在工作浓度范围内，缩短各个区域中氧化铝浓度之间的偏差，改善氧化铝浓度的控制效果，从而提高电解电流效率，实现电解生产的高效、节能和低排放。

技术特征：

1.一种氧化铝下料的控制方法，其特征在于，所述氧化铝下料的控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的氧化铝下料的控制方法，其特征在于，跟踪所述槽电阻以及所述区域电阻，切换欠量下料行程以及过量下料行程，以使得所述电解槽中各个相对独立区域内氧化铝的浓度一直保持在工作浓度范围内，具体包括：

3.根据权利要求2所述的氧化铝下料的控制方法，其特征在于，在所述欠量下料行程或所述过量下料行程中，若第一相对独立区域的区域电阻大于所述第一相对独立区域的区域电阻上限值，而第二相对独立区域的区域电阻小于所述第二相对独立区域的区域电阻下限值，提示检查所述第一相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏低的故障，所述第二相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏高的故障。

4.根据权利要求1所述的氧化铝下料的控制方法，其特征在于，跟踪所述槽电阻变化率以及所述区域电阻变化率，切换欠量下料行程以及过量下料行程，以使得所述电解槽中各个相对独立区域内氧化铝的浓度一直保持在工作浓度范围内，具体包括：

5.根据权利要求4所述的氧化铝下料的控制方法，其特征在于，在所述欠量下料行程中，若所述相对独立区域的区域电阻变化率大于等于所述相对独立区域的区域电阻变化率上限值，由所述欠量下料行程切换至所述过量下料行程，并提示检查所述相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏低的故障；

6.根据权利要求4所述的氧化铝下料的控制方法，其特征在于，在所述欠量下料行程或所述过量下料行程中，若第一相对独立区域的区域电阻变化率大于所述第一相对独立区域的区域电阻变化率上限值，而第二相对独立区域的区域电阻变化率小于所述第二相对独立区域的区域电阻变化率下限值，提示检查所述第一相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏低的故障，所述第二相对独立区域处的下料器是否存在导致下料速度偏高的故障。

7.根据权利要求1-6任一项所述的氧化铝下料的控制方法，其特征在于，还包括：

8.一种计算机设备，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-7中任一项所述的氧化铝下料的控制方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的氧化铝下料的控制方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的氧化铝下料的控制方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种氧化铝下料的控制方法、设备、介质及产品，涉及氧化铝下料控制领域，该方法包括以电解槽上的氧化铝加料口为中心，将具有多个阳极的电解槽划分为与氧化铝加料口的数量相同的相对独立区域；每个相对独立区域包括多个阳极；在电解过程中，实时采集槽电压、系列电流以及每个相对独立区域的区域阳极电流，计算槽电阻、槽电阻变化率、区域电阻和区域电阻变化率；跟踪槽电阻以及区域电阻，切换欠量下料行程以及过量下料行程；或者，跟踪槽电阻变化率以及区域电阻变化率，切换欠量下料行程以及过量下料行程。本申请使得电解槽中各个相对独立区域内氧化铝的浓度一直保持在工作浓度范围内，提升氧化铝下料的控制效果。

技术研发人员：铁军,赵仁涛,蒙毅,李纯,肖浩,刘东伟,雷军,刘博阳,李雨辰
受保护的技术使用者：北方工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23