PDF《300 kA 预焙铝电解槽温度和初晶温度的 自适应模糊控制》

第 卷第 期 中国有色金属学报 年月17

8 2007

8 Vol.

17 No.8 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Aug.

2007 文章编号:1004-0609(2007)08-1373-06

300 kA 预焙铝电解槽温度和初晶温度的 自适应模糊控制 任必军 1,

2 ,李晋宏

3 ,张廷安

1 (1. 东北大学 材料与冶金学院,沈阳 110004;

2. 伊川电力集团总公司,伊川 471312;

3. 北方工业大学 计算机系,北京 100041) 摘要:采用自适应模糊技术,设计了 300kA 预焙槽电解质温度和初晶温度的控制系统.该系统包括参数采集, 参数网络传输和参数预处理,专家知识规则库、模糊逻辑决策,参数辨识、模糊规则自适应,人机界面和执行机 构等模块.通过调整氟化铝添加量、出铝量和设定电压,以及氧化铝下料间隔的自修正,实现对电解槽温度、初 晶温度、效应系数的控制.该系统在常规模糊控制基础上,通过变化在线辨识参数,得到系统自适应不同的电解 槽.系统的输入参数除传统的电压、温度和分子比外,还采用初晶温度、过热度和阴极压降等作为系统的输入参 数.控制系统在我国某厂

300 kA 铝电解槽上运行

9 个月,电流效率达 94.3%,效应系数为 0.08,每吨铝的直流电 耗13

000 kW・h. 关键词:铝电解槽;

模糊控制;

初晶温度;

自适应 中图分类号:TF335;

TF821 文献标识码:A Adaptive fuzzy control system of temperature and liquidus of

300 kA aluminum production cells REN Bi-jun1,

2 , LI Jin-hong3 , ZHANG Ting-an1 (1. School of Materials and Metallurgy, Northeast University, Shenyang 110004, China;

2. Yichuan Power Limited, Yichuan 471312, China;

3. Computer Depertment, North China University of Technology Beijing 100041, China) Abstract: An adaptive fuzzy control system for 300kA prebake aluminum production cells was designed, which includes the sampling, transmission and pretreatment of the parameters, the database and fuzzy logical determination, the parameter recognition and adaptivity of the fuzzy rule and actor. The bath temperature, liquidus and anode effect were controlled by adjusting the AlF3 additions, aluminum tapping magnitude, cell voltage set-point and the alumina feeding interval. Based on the tradition fuzzy control, the system can automatically adapt different cells in different periods by online recognition. Besides the cell voltage, bath temperature and bath ratio, the inputs of the system also include the liquidus temperature, superheat extent and cathode voltage. The control system has been running nine months in some Aluminum Plant in Hennan Province of China, with current efficiency up to 94.3%, anode effect coefficient down to 0.08 and DC energy consumption to

13 000 kW・h per ton aluminum. Key words: aluminum production cells;

fuzzy control;

liquidus;

adaptivity 由于电流效率的实时监测还处于研究之中,电流 效率作为铝电解过程控制系统的目标参数在工业上的 应用还有一段距离[1?2] . 目前铝电解过程的控制采用最 佳的工艺条件来进行,其中温度和摩尔比(或初晶温 收稿日期:2006-12-18;

修订日期:2007-04-16 通讯作者:任必军,教授级高工,

电话:0379-68315359;

传真:0379-68316210;

E-mail: [email protected] 中国有色金属学报

2007 年8月1374 度)是最重要的技术指标, 近年来受到广泛的关注[3?4] . 国内外大量的生产和研究表明,大型铝电解槽的参数 监测和控制技术对提高铝电解厂的经济效益具有重要 意义[5?6] .温度对铝电解过程技术经济指标有重要影 响, 一般电解温度比电解质初晶温度高 8~15 ℃以上, 必须设法降低初晶温度, 才能为低温度电解创造条件. 近年来,以低分子比、低温为主要特征的工艺技 术条件被生产厂家广泛接受,对铝电解控制系统的控 制精度提出更高的要求.现代控制理论和新的控制方 法在氧化铝浓度的控制和电解槽诊断中得到了广泛应 用[7?9] . 俄罗斯学者认为分子比和温度对电解槽的运行 起重要作用[10] .国内目前广泛使用模糊专家控制方法 实施电解槽的控制,这些方法在不同时期不同程度上 对推动电解槽的控制技术发展起重要作用. 分析和研究已有的控制方法发现,基于模型的控 制必须要有很好的模型参数辨识算法;