Способ автоматической стабилизации электрического сопротивления электролизера Советский патент 1980 года по МПК C25C3/20 

Изобретение относится к -области цвет ной металлургии, в частности к способам убавления технологическим процессом электролиза криолитглиноземных расплав и может быть использовано при создании АСУ ТП электролиза алюминия. Известен способ автоматической стабилизации электрич Кого сопротивления электролизу а, включающий измерение сопротивления электролизера и стабилизацию сопротивления перемещением анода электролизера fl. Недостаток известного способа заклю чается в наличии погрешности регулирова ния сопротивления от собственных колебаний сопротивления электролизера. Цель изобретения - исключение погре ности регулирования от колебаний сопротивления электролизера в диапазоне частот О,3-5 Гц. Поставленная цель достигается т&л, что фактическое сопротивление электролизера определяют усреднением мгаовенных значений, измеренных за Bpovia 580 с при этом период усреднения выбирают обратно пропорциональным средней частоте колебании мгновенных значений сопротивления в диапазоне частот О,35 Гц, определенной за время 3-7 мин. Предложенный способ основан на использовании динамических особенност;ей физико-химических процессов, протекающих в электролизере. По литературным данным известно, что значительные по амплитуде колебания рабочего напряжения электродазера обусловлены процессами, происходящими на аноде, а именно, накоплением и исходом газовых пузьфьков, выделяющихся на аноде. В нормальном режиме течения процесса электролизера максимальные колебания напряжения амплитудой 7О-15О MB имеют частоту, близкую к 1 Гц. Анализ промыщленных сигналов показывает, что колебания рабочего напряжения электролизера в диапазоне частот 0,3-5 Гц отражают суммарный процесс слияния элементарных газовых пузьфьков в большие И ИХ jyAaneHHe из м ждуполюсного пространствй притех изменениях параметров процесса, которые имеют место в реальных промышленных условиях. Количество выделившегчэся на аноде газа зависит от интенсивности процесса электролиза, т.е. плотности тока, активности рабочей поверхности электродов и т.п, аразмер больших пузырей и скорость их исхода ИЗ рабочего пространства зависит от вязкости электролита, т.е. концентраций компонентов и температуры расплава. Та ким образом, частота колебаний сопротив ления в диапазоне 0,3-5 Гц отражает ЖТШтое Соотношение межиу основными технологическими параметрами процесса электролиза. Этим и объясняется преимущественная мощность переменной сос тавляющей сопротивления в указанной час ти спектра колебаний. Промышленные исследования динамических характеристик сигналов проводили в производственных условиях работы электролизеров без технологических нарушений в течение 2-3 суток. Наблюдали за группой электролизеров в Ю-15 агрегатов; группы выбирались для нескол ких типов конструкций (заводов). Экспериментальные данньте показали, что диапазон частот, колебания которых имеют максимальные амплитуды, практически не зависит от типа электролизеров. Контроль средней частоты колебаний электрическогосопротивления в диапазоне 0,3-5 Гц реализуют, например алгоритмическим путем на управляющей . вычислительной машине с помощью цифрового фильтра, который одновременно с вЫчИСлегшем отклонения производит подсчет nepeNieH знака отклонения. При частоте контроля рабочего напряжения элёйтрс шёера и тока серии, например, в 10 раз в ёёКуйду, количество перемен ШЖа отклонения на некотором отрезке вретлени, отнесенное к длине этого отрезка в секундах, будет служить оценкой средней частоты колебаний сопротивления на этом промежутке времени в диапазоне включакянем все частоты колебаний до 5 Га. Длину г1ро1йёжутк а времени измере ний сред1 ей частоты колебаний следует выби эаТЁ,; ИСХОДЯ из скорости изменения режимных параметров (температуры, кон ШИ Йцйй ШлпбнёйТЬв в распл1а вё, плотности тока и т.п.). которая по экспериМёйТаЖныМданным в зависимости от теХй&лбгичёского состояния электрощзе.ра ссютветствует одному из значений Л Интервале 3-7 мин. С такой периодичностью следует менять и период усреднения мгновенных значений сопротивления, должен выбираться равным 1О30 периодов средних колебаний сопротивления (период обратно пропорционален частоте). Для реализации предлагаемого способа автоматической стабилизации электрического сопротивления электролизера необходимо вьтолнять следующую последовательность действий: 1. С частотой 1О раз в секунду: а)измерить рабочее напряжение tj -го электролизера Uij (к) и силу тока 3j (к) серии; б)рассчитать мгновенное сопротив летше Rtj (к): iM iiiii RiiCK)гдеН - обратная ЭДС ij -го электролизера; .в) рассчитать отклонение величины (к) от среднего сопротивления Rij (S ): ARtj (K)-Rtj (к) (5 ); i) сравнить знаки величин ARij (к) и (к-l) и, если они не совпадают, добавить единицу в счётчик перамен знака ho; д) добавить величину ЛИ ij (к) со знаком в сумматор отклонений iij (к) и единицу в счетчик циклов измерения К; е) выполнить действия по п. iStj раз. 2.С частотой один раз в д1 5-80 секунд; а) рассчитать величИггу изменения среднего сопротивления i -го электролизера дКг { d ) на последнем инт вале усреднения Afitj ( S ) bij (к) /к; б) определить среднее сопротивление j -гх) электролизера ШЗ ( S ) Rij(S ) Rtj(S-l) (S); в)подключить цифровой ретулятор и по величине Rt (S ) в случае необходимости произвести перемещение анода;: г)подготовить счетчики К-1 ий (к)-О и перейти к п. 1. 3.С частотой один раз в Atn- 37 минут. SL) рассчитать среднюю частоту колебаний сопротивления -t;j -го электролизера за усреднения частоты utji ir-fei.