如何通过曲线对电解槽运行状况做出判断.docx
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如何通过曲线对电解槽运行状况做出判断
如何通过曲线对电解槽运行状况做出判断
随着计算机技术的发展,电解铝控制系统有了很大的进步。
现在大型电解槽管理已由原来自焙槽的现场管理为过渡为技术管理为主。
通过观察计算机生产的电阻、加料等各种状态曲线能够为我们提供大量在现场观察不到的信息,通过分析这些信息对电解槽运行状况做出正确判断。
由于计算机采集信息的连续性,相当一天24小时对每天电解槽运行状况进行监控,这是人工无论如何也做不到的,对各种曲线进行正确分析是电解槽管理者必须掌握的。
现在计算机控制系统关键在其自适应加料系统。
其工作原理就是根据氧化铝浓度对电解槽槽电阻变化情况判断何时进入何种下料状态。
通过各种加料状态的改变将氧化铝浓度控制在1.5~3.0%之间,在这个氧化铝浓度范围槽电阻随着氧化铝浓度的增加槽电阻有下降趋势。
但下降的趋势逐步减缓,也即斜率减小。
电解槽槽电阻稳定的电解槽,由于氧化铝浓度变化对槽电阻的变化可从槽电阻曲线上明显看出,其关系表现在当进入过量周期时,由于加料量大于消耗量,氧化铝浓度不断上升,由于氧化铝浓度上升槽电阻有下降趋势,从接口机槽电阻曲线上可看出正常槽每当进入过量期槽电阻就开始下降。
反之当加料周期进入欠量期时槽电阻就有上升的趋势,原因是欠量期加料量比消耗量小导致浓度有所下降,浓度下降导致槽电阻有上升的趋势。
由此可看出,自适应系统适应的前提是电解槽运行稳定,槽电阻没有针振或电压摆现象发生。
原因在于氧化铝浓度变化造成的槽电阻变化是很微小的,一旦电解槽出现针振或电压摆现象,由于铝水波动造成槽电阻变化远远大于氧化铝浓度造成槽电阻的变化。
这样自适应加料系统就失去了判断的依据,就可能出现错断现象,表现在效应等待期发生的效应比例大幅降低。
造成电解槽突发效应或效应等待失败现象增多。
所以对于针振或电压摆电解槽应采取的措施之一就是缩短效应间隔,其目的就是避免电解槽积料产生。
电解槽自适应加料系统与电解槽运行状况互相影响,电解槽运行越稳定槽电阻曲线越平稳,槽电阻越平稳由于氧化铝浓度对槽电阻变化造成的影响就越明显,对槽控机而言就越容易做出正确的判断。
从而保证下料量与消耗量的匹配。
下料量与消耗量匹配则电解槽物料平衡得到保证,从而避免在炉底产生沉淀和结壳。
对电解槽的长期稳定运行创造良好的条件。
反之电解槽针振或电压摆越严重则自适应加料系统就越容易出现误判,经常会出现加料量过多的现象,导致氧化铝浓度过高,部分未溶解完全的氧化铝形成沉淀和结壳。
氧化铝浓度过高导致效应等待失败。
导致该槽长期不来效应,时间越长则槽底沉淀结壳现象越严重。
槽底的沉淀结壳现象导致水平电流增加。
水平电流使垂直磁场增加,导致铝水波动幅度增大。
进一步导致槽帮的不规整,铝水波动槽帮不规整又进一步导致电解槽针振现象变得更加严重。
这就是针振槽未及时采取措施导致的后果。
所以我们必须弄清这两者之间的关系,采取适当的措施使电解槽的稳定的得到保证。
对针振槽采取缩短效应间隔的主要目的就是避免出现加料严重失衡现象的发生。
同时通过效应使以前炉底产生的积料逐步消化,从而保证槽底的干净。
电解槽的针振或电压摆根据情况不同,又分为几种情况。
电解槽在走冷过程中以及走热过程中产生针振现象表现在槽电阻的变化上是不相同的。
根据槽电阻的变化情况可对槽况的判断产生较大的帮助。
1、电解槽走冷槽电阻变化过程
电解槽在走冷初期,槽电阻曲线往往会变得平稳。
分析原因是由于在走冷初期槽帮厚度增加,槽膛缩小。
较小的槽膛有利于电解槽的稳定。
随着走冷程度的增加,槽电阻虽然未出现针振现象,但经常会出现槽电阻与过量期与欠量期由于氧化铝浓度变化产生的槽电阻变化不一致现象。
加料控制良好的正常槽应该在过量期槽电阻有下降的趋势,在欠量期或停料期则槽电阻有上升的趋势。
而走冷初期会出现槽电阻起伏现象。
分析原因可能是由于电解槽走冷过程中电解质对氧化铝的溶解能力变差。
部分未溶解的氧化铝混入电解质中导致槽电阻变化异常。
另一方面经常出现欠量期突发效应,正常槽自适应加料系统能够根据斜率能够及时将欠量期调整到正常期或过量期从而避免长时间欠量导致氧化铝浓度过低发生突发效应。
而电解槽走冷时经常出现欠量期发生效应,原因一方面是由于冷槽容易发生突发效应,另一方面是冷槽槽电阻随氧化铝浓度变化改变,造成槽控机判断失误,欠量期过长出现突发效应。
随着电解槽走冷现象进一步严重,电解槽会出现突然电压下滑现象,尤其是在出铝后的某段时间。
下滑幅度一般在0.3~1V左右。
出现这一现象的原因是由于随着电解槽走冷,槽帮及伸腿逐步发育。
铝水在电解槽内运动过程中由于受伸腿长高,导致铝水运动受阻溅起,铝水与该处阳极底掌发生短时短路现象。
从而导致电压大幅下降。
随着走冷现象的严重电压下滑现象越来越频繁。
引起电流效率下降,电解槽开始走热,电压被迫上抬,槽帮熔化铝水下降,从而结束冷周期。
2、电解槽走热槽电阻变化过程
电解槽走热过程初期出现小幅长期针振现象,针振幅度一般在0.03V左右,容易出现效应等待失败现象。
原因是由于在走热过程中电解槽槽帮熔化炉膛变大,炉膛变大槽内铝水波动幅度增加。
随着电解热槽不断走热,电解槽针振幅度增大,铝水平逐步下降。
该种情况较容易判断。
3、氧化铝浓度过高槽电阻表现
由于某种原因氧化铝浓度过高,主要是由于电解槽针振造成加料判断错误,氧化铝加入量过大,随着时间不断增加氧化铝浓度不断升高,达到饱和浓度后,过多的氧化铝沉积与槽底形成沉淀结壳现象。
氧化铝浓度过高会导到效应失败,在效应等待的4个小时不足以消化电解槽原有的积料。
从槽电阻表现上可看到,电解槽长期处于欠量期,如欠量时间长达10多个小时,槽电阻仍有下降趋势。
如果氧化铝浓度在控制范围内1.5~3%之间在欠量期槽电阻应有上升趋势,而在欠量期有下降趋势,这就说明氧化铝浓度偏高。
这种情况是氧化铝浓度偏高较少情况。
当氧化铝浓度失衡程度很高时,表现在效应等待失败,槽电阻变化失去规律性。
针振或电压摆现象明显增多。
氧化铝浓度偏高的原因有以下两方面,一是电解槽走冷或走热时造成自适应加料系统判断错误,造成加入的氧化铝量大于消耗的氧化铝量。
二是加料间隔设置不合理,加料间隔设置过短造成加料量偏多,这种情况在电解槽工作正常情况下,自适应加料系统能够在很大程度上通过多来欠量期加以解决,但对于针振或电压摆槽往往判断不准。
电解槽计算机控制报表分析
计算机报表分类:
1、阶段报表; 2、累计报表; 3、计划报表。
1、阶段报表:
所为状态是指一段时间的电解槽各种控制功能开关的工作情况。
它是了解电解槽瞬时以及过去8小时,或更长一些时间内电解槽一般状况的快报,是作业长、班长、工区长使用最多的报表。
此类报表分:
班报、效应报、日报等。
2、累计报表:
这类报表主要反映出一段时间内电解槽的投入与产出情况,并汇集了主要控制结果的平均值。
它既可供工区统计核算使用,又可兼作这段时间的状态报表。
管理人员作短期和长期分析时常用到此类报表。
此类报表分:
旬报、月报、不定时间的累计报表(时间可以由管理人员设定)。
3、计划报表:
上述两类报表都和控制过程有关,可供过程分析使用。
而本报表却和控制或过程毫不相干,纯粹是依靠计算机能力,代替管理人员编制出的作业计划。
计划报表是现场操作的依据。
此类报表有:
日、月阳极更换表;出铝指示量表;三点测定计划表;电解质取样计划;倒班表等。
对报表进行综合分析,是管理者掌握电解槽状况进行决策的根据和基础;所有信息必须结合现场的检查、数据的测定,这样才能对电解槽进行完整的分析,为管理者提供准确的判断。
报表固然可以提供各种信息,但计算机报表只有电压、电流,铝水平、电解质水平、温度而对现场电解槽中下料器情况、阳极电流分布情况、阳极上Al2O3厚度等条件是无法知道的。
采用:
1、排除干扰性分析的分析方法
2、疗程分析的分析方法
3、长期分析的分析方法
4、利用阳极下降量分析
5、利用分子比的变化分析
6、利用电解质电阻来分析
7、利用金属质量的变化来分析
8、用每日加料量的变化趋势分析。
9、用效应电压值分析
10、利用氧化铝浓度曲线和加工间隔分析
1.排除干扰性分析的分析方法
(1)从状态报上检查电解槽受控各种功能键是否接通。
无特别许可,功能键都应接通或打到“自动”或“联机”位置。
另外,电解槽前打壳下料的风、料阀也应保持“通”状态。
(2)从状态报上检查有无针振。
若现在正在针振,应立即到槽前查明原因。
如果是阳极脱落、结壳块、碎碳块未捞干净的,阳极安装位置过低的,则处理后会立刻停止针振。
如果是槽膛不规整诱发的针振的慢性病,虽则一时不能排除,通过安排适当的疗程,配合技术条件来处理。
(3)从状态报、日报或从自动广播中发现有异常电压,发现后立即手动恢复到原设定值。
(4)在出铝端作一点测定,电解质低于18cm的要迅速提起来,高于24cm的要设法降下去。
(5)从效应报表中查出最近几次效应电压值。
若连续几次效应电压低于16V(若阳极掉渣严重,此值还要低),要查明阳极底掌下是否有碎碳块、碳渣聚集物或长包。
若效应电压高于45V,要先检查电解质是否偏低。
(6)当从效应报上获悉槽子的效应时刻普遍提前或推迟时,如确系Al2O3品种改变,应及时调整加料间隔。
(7)从效应报表或状态报上查看效应;从计算机解析记录上查出过去班次异常电压的效应;从16小时电流分布测定值中查出阳极安装高度不宜的槽;从出铝记录和回转计下降量判断实出铝量偏离指示量过大的槽。
区长浏览日报,首先将效应超过2次,下料量过少的槽,设定电压不匹配的槽,查明原因,进行调整。
操作不当造成的干扰是随机的、局部的,应由区长、作业长和操作者解决。
2、长期分析
长期分析,即采取工作安排、工作质量检查、工作质量考核、工作总结分析,找出下一步需要解决问题的关键。
首先要分析电解槽的现状,找出问题,探讨进一步改善的可能性和可行性,然后确定下月(或季)达到的目标。
工区每月未确定下月各槽电压、铝水平、NB等的槽基准讨论,就是长期分析的实例。
(1)投入产出分析。
投入产出分析是利用氧化铝投入量和出铝量来判断电解槽生产状况的一种方法,时间越长,准确性越高。
如果氧化铝投入量明显大于出铝量,说明物料在槽中有积存,需要拉大加工间隔(NB间隔),以减少下料量;反之,说明加料不足,电解槽在化炉帮中的Al2O3来补充,需要缩短加工间隔(NB间隔),以增加下料量。
(2)出铝量的均衡性分析。
在平稳的槽上,每日的实出铝量不应有较大的波动。
如果,在无较大干扰的情况下,实出量呈下降趋势,最大的可能是在炉帮熔化的状态下存铝;实出量呈上升趋势,最大的可能是槽膛发育在挤铝。
(3)技术条件的趋势分析。
若铝水平、设定电压、针振时间三者均为上升趋势,表明槽子趋冷,伴随有物料的积存;若铝水平、效应次数呈下降趋势,则可能是槽子转热,同时正在消耗槽内积存的物料。
3.疗程分析的分析方法
长期目标的实现过程,往往可划分成若干个小的工作安排、工作质量检查、工作质量考核、工作总结分析循环,一个小循环称为疗程(如医生给病人治病一样)。
考虑到电解槽热容量大,调整的效果反映滞后,看出趋势要经历一段时间,一般将疗程定为5天。
每5天小结一下槽况,检查分解到本疗程的小目标是否实现,并确定下一疗程实现的小目标。
这种为实现长期目标而在每一疗程未进行的工作称为短期分析或疗程分析。
4、利用阳极下降量分析
在出铝量均衡(每日****kg)的情况下,每天阳极下降量标准值,随阳极质量不同,波动在*~*mm之间。
如果出铝量正常,但阳极每日下降量>标准量,则表明槽底热,槽膛在熔化;如果阳极每日下降量<标准值,则表明槽冷,槽膛发育或在当日有过量的物料投入。
还可以利用每天出铝后,测一点测定看槽子的铝水平下降多少,算出每厘米铝水量,以判断铝水镜面处槽膛的大小。
每厘米铝水量>***kg,可视为大槽膛;***~***kg可视为中等槽膛,<***kg可视为槽膛较小。
其次将每日的每厘米铝水量值作图,根据该值时间变化的趋势来判断(槽膛变化趋势和状况)。
5、利用分子比的变化分析
在350kA槽系列上,规定每*天取样分析一次电解质分子比,若本次的值比上次突然降低很多,例如由1.32降到1.20(重量比),而其间又未投入多量的AlF3时,则有充分把握认定槽子转冷,而且严重。
道理是槽冷时,电解质中较碱的组分偏析成固相而使液相酸化。
反之,若分子比突然升高许多,不言而喻,肯定是槽子转热,槽膛熔化,槽帮中较碱组分重新回到液体电解质中。
6、利用电解质电阻来分析
电解质电阻值是槽控机RC控制时阳极的移动量和所引起的槽电阻变化两数算得的,单位是0.01μΩ/s。
阳极上升、下降速度为1.5mm/s,因此也可表示为0.01μΩ/1.5mm。
该参数的原始含义是指每移动一单位高度所引起的电阻增量,反映了电解质电阻的大小。
但在生产实践中,从改善电解质成分入手,始终没有找到有效降低该值的措施。
但作为一种经验,已在生产管理者中广泛采用,持续数年,沿用至今。
实际中,常用电解质电阻值来认定槽底的洁净程度。
7、利用金属质量的变化来分析
槽帮和伸腿是槽内杂质的主要栖息地。
当外部原料无大变化,操作也没有带入多量杂质的情况下,如果铝液中的铁硅杂质,特别是硅逐渐增大,这时应当检查槽膛是否熔化,槽子是否趋热;铁硅杂质同时增大,说明电解槽有破损现象。
如果铁硅杂质,特别是硅逐渐下降,品级不断提高,则应考虑是否槽子趋冷、伸腿和槽底沉淀发育。
8、用每日加料量的变化趋势分析。
加料次数呈上升趋势,说明槽子转冷,物料可能在槽底积聚;若呈下降趋势,则指示槽子转热,槽膛熔化。
9、用效应电压值分析
当效应电压<16伏特,表示阳极有病或碳渣过多,或槽底过热;>45伏特时常可能是槽子转冷、电解质过低。
对较多出现闪烁效应的槽就应考虑槽子是否有冷趋势。
10、利用氧化铝浓度曲线和加工间隔分析
利用计算机氧化铝浓度曲线分析,加工间隔和电解槽的氧化铝浓度是否对应。
如果不对应,则计算机的浓度判断不准确,查看电解槽有没有进行换极、出铝、抬母线作业,因为这些作业均造成槽子氧化铝浓度增大,使计算机判断出现错误;否则应是系列参数设定有问题。
带着目的去分析:
1、电解槽过去的情况。
电压、效应系数、加工间隔、槽温、分子比等技术条件控制是否合理、是否有异常变化?
前期控制效果如何?
指标等结果如何?
2、电解槽现在的状况如何?
那些参数存在不合理?
3、电解槽运行的趋势?
冷?
热?
需要调整那些参数?
准备调整电解槽往哪个方向运行?
4、对应现场观察的现象,技术参数的变化有何特点?
5、带着上述问题到现场逐一落实。
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