Способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера Советский патент 1981 года по МПК C25C3/20 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ АЛИМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

I

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, и может быть использовано при автоматизированном управлении технологическими процессами электролиза.

Известен способ контроля технологического состояния алюминиевого электролизера, включающий измерение амплитуды колебаний его рабочего напряжения tl ;

Недостаток известного способа контроля технологического состояния алюминиевого электролизера сострит в относительно низкой точности контроля и недостаточной оперативности.

Цель изобретения - повышение точности и оперативности автоматического обнаружения электролизеров с нарушенным технологическим режимом.

Поставленная цель достигается способом автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера, включающем изме,рение амплитуды колебаний его рабо- чего напряжения, дополнительно измеряют амплитуду тока серии и на переменной составляющей омического сопротивления электролизера в диапазоне частот 0,3-3 Гц определяют среднкио амплитуду колебаний падения напряжения, которую сравнивают с ее граничными значениями, при этом, если средняя амплитуда меньше заданной в диапазоне 4-30 мВ нижней границы или больше заданной в диапазоне 15-50 мВ верхней границы, сигнализируют о наличии у электролизера технологического нарушения.

Сущность изобретения заключается в том , что вместо переменной составлякйцей рабочего напряжения электролизера равной:

))Ut)Or(4) YO

и

контролируется величина

ран--Rная

U.)-iWR (2} текущий момент времени, (,) переменная составляющая тока серии, постоянная составляющая тока серии, переменная составляющая омического сопротивления электролизера, постоянная составляющая омического сопротивления электролизера. Эта величина представляет собой падение напряжения на переменной составлякяцей омического сопротивлений электролизера. В качестве показателя технологического, состояния электролизера применяется средняя за период 0-200 с амплитуда колебаний этой величины в диапазоне частот. 0,3-3 Гц которая определяется по формуле -средние за период 10- где О , 200 с значения амплит ды колебаний переменн составляющих рабочего напряжения электролиз ра и тока серии в диа пазоне частот 0,3-3 Г -задание регулятору на стабилизацию омическо сопротивления электро лизера, Применение этого показателя позволя ет исключить погрешность, возникающу при несвязанных с технологическим со тоянием электролизера колебаниями то ка серии. При колебаниях тока серии, особенн значительных при наличии на электролизерах серии анодных эффектов, амплитуда переменной составляющей рабо чего напряжения электролизера увеличивается на 50-200%, в основном за счет падения напряжения, создаваемог переменной составляющей тока серии на постоянной составлякяцей омическог сопротивления электролизера ( 2 }. Использование в качестве постоянной составляющей омического сопротивления электролизера задания регулятору на стабилизацию омического сопротивления позволяет, с одной сто роны, реализовать способ прость ми техническими средствами, а с другой исключить влияние на результаты контроля колебаний, возникающих при колебаниях тока серии, из-за неравенства фактической величины электрохимической составляющей, ее компенсационному значению, принятому в. применяемой формуле вычисления омического сопротивления электролизера. Определение средней амплитуды колебаний падения напряжения на переменной составляющей омического сопротивления по ранее определенным средним амплитудам колебаний переменных составляющих тока серии и рабочего напряжения позволяет исключить погрешность, возникающую вследствие наличия переменного сдвига фаз мевду током серии-и рабочим напряжением электролизера. Наличие сдвига фаз приводит к тому, что даже одновременно измерение значения переменных составляющих тока серии и рабочего напряжения электролизера относится к различным мо- . ментам в электрическом режиме электролизера, что нарушает связь между применяемым показателем и колебаниями омического сопротивления электролизера, характеризующими технологическое состояние электролизера. Погрешность из-за возможных колебаний величины электрохимической составляющей и падения напряжения, создаваемого переменной составляющей тока серии (второе слагаемое в формуле ) « является величинами на порядок меньшиш упомянутых выше. Их влияние на достоверность контроля учитывается при выборе границ диапазона значений применяемого показателя при нормальном технологическом состоянии электролизера. Промьшшенные испытания предлагаемого способа показали , что когда на нескольких электролизерах серии одновременно существуют анодные эффекты колебания тока серии не вносят заметных изменений не только амплитуды, но и формы колебаний применяемого показателя. Предложенный способ контроля технологического состояния электролизеров проверен на различных типах электролизеров. При этом установлено, что для всех типов электролизеров существует устойчивый диапазон значений применяемого показатели, соответствующий нормальным технологическим режимам их работы. Численные его значения, выходящие за верхнюю или нижнюю границу такого диапазона однозначно соответств тот нарушениям технологических режимов. Независимо от типов электролизеров (верхний токопровод, боковой токопровод и т.д.) нижняя граница диапазона, характеризующая нормальный технологический режим, находится в промежутках 4-30 мВ, а верхняя - в промежутке 15-50 мВ.

Для реапизации предлагаемого способа автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера необходимо выполнить следукмцую последовательность действий:

1 . Измерить переменные соста- Бляющие в диапазоне частот 0,3-3 Гц рабочего напряжения электролизера )и тока серии V.,(k) в момент времени -fedi)

ilK)-kui-«-toi

К - порядковый номер изгдемерения с начала цикла усреднения,

/it - Ш1тервал дискретности изменения,

Ьо момент времени начала цикла усреднения.

2.Подсчитать количество данных. измерения с момента времени

Ni,{K)-N,U-l)+f; N.i(.K)-N,- (K-l)-.

3.Сравнить промежуток времени (t|t --to) с заданньм периодом усреднения TC

ilK).

4.Если неравенство (3 выполняется, то перейти к выполнению п.. I для()-го измерения.

5.Если неравенство (37 йе выполняется, то рассчитать средние амплитуды колебаний и Э по формулам

А t . ,

-1

и.р

Мц(К) NH

Ни1к)

гГ«И№/ -

K(K)ulK)-s 1ДкН;

- т

МНк) 4 - ЧЮк,, N,4K)

гNUK) т

N-lK)lU)-t. 1ЧК)1 L kri J-.

6. Рассчитать среднюю амплитуду колебаний падения напряжения на переманной составляющей омического сопротивления электролизера U

-R

9. .

7. Сравнить значение величины (j с заданными верхней и нижней Ц

ГИ1Й границами

O.,ax ,

8.Если вьшолняется хотя бы одно из неравенств (4), (5} - сформулировать и выдать на устройство отображения сигнал На электролизере (номер электролизера) нарушение технологии и перейти к выполнению п. 1 для 1( 1 измерения в следующем периоде усреднения.

9.Если ни одно из неравенств (4), ,(5) не вьшолняется, то перейти к вьшолнению п. 1 для измерения

в следующем периоде усреднения.

Период усреднения TO равен 12с, задание регулятору на стабилизацию омического сопротивления R равно Ом. Верхняя граница диапазона и.|у,(.установлена равной 20 мВ,

нижняя граница Oy,,4Vi

Пример 1. Средняя a шлитyда колебаний тока серии получена равной 5« 10 А, средняя амплитуда колебаний рабочего напряжения получена равной 92 мВ. Вычисляем применяемый показатель

3 -6

мВ - 5 МО

А ; 16-JO

Сравниваем полученное значение с Заданными границами

4 мВ 12 мВ.

40

На дайном электролизере типа С8В нет нарушения технологии и сигнал не выдается.

П р и м е р 2. Средняя амплитхца колебаний 5 получена равной 2с10 А, а (Ц, 35 мВ.

Вычисляем применяемьсй показатель

мВ-2 - . 16 1 о мВ.

Сравниваем полученное значение с заданными границами

3 мВ 4 мВ

На данном электролизере обнаружено нарушение технологии. Формируем и вьща1еь1 сигнал На электролизере нарушение технологии.Непрерывная опытная эксплуатация сПособа, проведенная в течение 1 нес. 7 позволила обнаружить около 70% всех технологических нарушений в работе электролизеров, имевших место в пери од контроля, причем за 2-5 сут до обнаружения обслуживающим персоналом корпусов, применявшим обычные способы визуального и инструментального контроля. Использование результатов контроля способствовало своевременному устранению технологических нарушений на более ранней стадии их развития, сокращение общего количества и тяжести нарушений и привело по предварительным оценкам к повы шению производительности злектролизе ров на 0,5%, снижению удельного расхода электроэнергии на 0,7% и повыше нию производительности труда техноло гического персонала на 27,. Формула изобретения Способ автоматического контроля технологического состояния алюминиевого электролизера, включающий измерение амплитуды колебаний его рабочего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и оперативности автоматического обнаружения электролизеров с нарушенным технологическим режимом, дополнительно измеряют амплитуду колебаний тока серии и на переменной составляющей омического сопротивления электролизера в диапазоне частот 0,3-3 Гц определяют среднюю амплитуду колебаний падения напряжения, которую сравнивают с ее граничными значениями, при этом, если средняя амплитуда- колебаний меньше заданной в диапазоне 4-30 мВ нижней границы или больше заданной в диапазоне 15-50 мВ верхней границы, сигнализируют о наличии у электролизера технологического нарушения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 387030, кл. С 25 С 3/20, 1970.