九區(qū)控制方案合作建議書

PAGEPAGE89區(qū)控制方案合作建議書對(duì)電解質(zhì)溫度、液相線溫度、過熱度和陰極壓降進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行9區(qū)控制的實(shí)施方案目的：賀利氏電測(cè)騎士（簡稱HEN）與鋁廠進(jìn)行技術(shù)合作，共同開發(fā)一種完善的電解槽控制程序（試驗(yàn)合作協(xié)議在HEN與鋁廠之間簽定）。這個(gè)控制程序是基于對(duì)電解質(zhì)溫度、液相線溫度、過熱度和陰極壓降的常規(guī)測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果應(yīng)用到更準(zhǔn)確的9區(qū)控制模型中?？刂品桨福哼@個(gè)建議書包括4個(gè)階段的控制程序，并且重點(diǎn)研究第2和第3階段。所有的階段先作一個(gè)總結(jié)，闡述一下整個(gè)程序是如何用Cry-O-Therm復(fù)合式傳感器,測(cè)溫探頭Positherm-Al和Cry-V-Therm復(fù)合式傳感器作為常規(guī)的測(cè)量工具。然后在文章中再詳細(xì)闡述該建議書完成本方案第2、3階段的詳細(xì)試驗(yàn)計(jì)劃。2.1第1階段：基準(zhǔn)試驗(yàn)主要是構(gòu)建一個(gè)頻率分布圖或一個(gè)電解系列過熱度和液相線分布的“快照”。數(shù)據(jù)表明了該鋁廠還有多少可提高改進(jìn)的空間。在這個(gè)階段也要弄清楚在目前的控制程序下過熱度和液相線溫度的變化幅度大小。因此這些數(shù)據(jù)為將來程序控制實(shí)驗(yàn)提供一個(gè)基礎(chǔ)。第2階段：模型創(chuàng)建和階段響應(yīng)試驗(yàn)首先判定電解質(zhì)溫度、液相線溫度和過熱度是如何被控制的。主要的控制工具是通過對(duì)陽/陰極距離（ACD）的調(diào)整（即調(diào)整電壓）來調(diào)整電解質(zhì)溫度在指定的控制范圍內(nèi)。液相線的移動(dòng)可通過結(jié)殼的動(dòng)態(tài)變化來預(yù)測(cè)。如果電解質(zhì)溫度與目標(biāo)溫度偏差越大，電壓調(diào)整就越大。次要的控制工具是根據(jù)液相線溫度加權(quán)移動(dòng)平均值變化到控制范圍以外來調(diào)整AlF3加入量，這是因?yàn)榇藭r(shí)由于電解質(zhì)溫度和過熱度的限制不可能調(diào)整槽電壓。此外，9區(qū)控制方案中不需要對(duì)熔池取樣進(jìn)行化學(xué)分析AlF3的量。先選擇一個(gè)目標(biāo)的電解質(zhì)溫度并且設(shè)定控制限度在這個(gè)目標(biāo)范圍內(nèi)。還要選擇一個(gè)目標(biāo)的液相線溫度加權(quán)平均值（基于4點(diǎn)測(cè)量）并且設(shè)定控制限度在這個(gè)目標(biāo)范圍內(nèi)。我們使用的是液相線溫度加權(quán)平均值而不是實(shí)際的液相線溫度，因此化學(xué)添加劑是根據(jù)電解槽的變化趨勢(shì)而不是實(shí)際的測(cè)量。這樣避免了化學(xué)添加劑短期內(nèi)大的波動(dòng)對(duì)電解槽的過度反應(yīng)所導(dǎo)致的超過目標(biāo)控制限度和破壞電解槽的穩(wěn)定性的后果?？刂瞥绦蚴且?區(qū)控制模型（參見圖1）為基礎(chǔ)，并隨著試驗(yàn)的進(jìn)行進(jìn)一步修正。推薦每天用過熱度測(cè)量傳感器Cry-O-Therm或測(cè)溫探頭PosithermAl進(jìn)行測(cè)量。檢`5594595594596595596595593AlF<5IfSHV5IfSHCheckSHHighLiqHighTb3AlFV=SetpointHighLiqTbOKVHighLiqLowTb=Setpoint3AlFVIfSH>5CheckSHLiqOKHighTb=SetpointV=Setpoint3AlFLiqOKTbOK=Setpoint3AlFVLiqOKLowTbVIfSH>5CheckSHLowLiqHighTb3AlFV=SetpointCheckSHLowLiqTbOK20VSetpointSHVIfSH<203AlFCheckSHLowLiqLowTb987654321toPkcehC`559459高低559459659559高低659559熔池溫度°C檢`5594595594596595596595593AlF<5IfSHV5IfSHCheckSHHighLiqHighTb3AlFV=SetpointHighLiqTbOKVHighLiqLowTb=Setpoint3AlFVIfSH>5CheckSHLiqOKHighTb=SetpointV=Setpoint3AlFLiqOKTbOK=Setpoint3AlFVLiqOKLowTbVIfSH>5CheckSHLowLiqHighTb3AlFV=SetpointCheckSHLowLiqTbOK20VSetpointSHVIfSH<203AlFCheckSHLowLiqLowTb987654321toPkcehC`559459高低559459659559高低659559熔池溫度°C四點(diǎn)加權(quán)平均液相線溫度熔液溫度OK高熔液溫度四點(diǎn)加權(quán)平均液相線溫度熔液溫度OK高熔液溫度低熔液溫度321低液相線溫度低液相線溫度低液相線溫度低液相線溫度低液相線溫度低液相線溫度檢查SH檢查SH檢查SHVIfSH<20檢查SHV=設(shè)置點(diǎn)VIfSH<20檢查SHV=設(shè)置點(diǎn)20V20V=設(shè)置點(diǎn)SHAlFVIfSH>53AlFAlFVIfSH>53AlF查3高熔液溫度64查3高熔液溫度64熔液溫度OK熔液溫度OK低熔液溫度5電液相線溫度OK液相線溫度OK液相線溫度OK電液相線溫度OK液相線溫度OK液相線溫度OK檢查SH檢查SH=設(shè)置點(diǎn)VVIfSH>5V=設(shè)置點(diǎn)VVIfSH>5V解AlF3=設(shè)置點(diǎn)=解AlF3=設(shè)置點(diǎn)=設(shè)置點(diǎn)AlF=設(shè)置點(diǎn)3AlF=設(shè)置點(diǎn)3AlF3987987槽高熔液溫度熔液溫度OK低熔液溫度槽高熔液溫度熔液溫度OK低熔液溫度高液相線溫度高液相線溫度高液相線溫度高液相線溫度高液相線溫度高液相線溫度檢查SH檢查SHV=設(shè)置點(diǎn)IfSHV5IfSHV5V3AlFV3AlF3AlF<5IfSH3AlF<5IfSH圖1：9區(qū)控制模型SH—過熱度V—槽電壓陰極壓降的測(cè)量可用作槽底沉淀物和底部結(jié)晶形成的早期報(bào)警系統(tǒng)。如果電解操作是在較高的AlF3水平下進(jìn)行的，那么這種現(xiàn)象極有可能發(fā)生。每4天一次的測(cè)量頻率通常會(huì)滿足要求。在實(shí)施這個(gè)模型之前，需要確定氧化鋁下料、陽極作業(yè)、出鋁、電壓調(diào)整和氟化鋁（AlF3）加入量對(duì)電解槽電解質(zhì)溫度、液相線溫度和過熱度的影響。2.3第3階段：模型的確認(rèn)試驗(yàn)精確地建立9區(qū)控制模型和控制電解槽的程序表，以及追蹤整個(gè)進(jìn)程情況需要3個(gè)月的時(shí)間。建議至少用20個(gè)電解槽進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)量應(yīng)該在電解槽處于熱平衡受最小程度地干擾下的穩(wěn)定狀態(tài)下完成，熱平衡通常就在更換陽極之前改變。以4天為一個(gè)測(cè)量周期：第一天：用過熱度測(cè)量傳感器Cry-O-Therm測(cè)量電解質(zhì)溫度、液相線溫度第二天：用測(cè)溫探頭PosithermAl測(cè)量電解質(zhì)溫度第三天：用過熱度測(cè)量傳感器Cry-O-Therm測(cè)量電解質(zhì)溫度、液相線溫度第四天：用陰極壓降測(cè)量儀C-V-Therm測(cè)量電解質(zhì)溫度，陰極壓降在不測(cè)量液相線溫度的工作日里，9區(qū)控制程序?qū)⒂脕眍A(yù)測(cè)過熱度和液相線溫度。對(duì)比一下另外的用原來程序控制的20個(gè)電解槽（不用9區(qū)控制方案），每周用過熱度測(cè)量傳感器Cry-O-Therm監(jiān)測(cè)一次，這樣可以根據(jù)電解質(zhì)溫度、液相線溫度和過熱度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差來比較試驗(yàn)槽的性能。2.4第4階段：節(jié)約工業(yè)成本的試驗(yàn)一旦精確建立好控制模型，最后階段就是約定監(jiān)控電解槽性能的方法和如何測(cè)定所希望的成本節(jié)約所帶來的效益。有可能用舊的控制程序?qū)ο嗤糠蛛娊獠圻M(jìn)行性能監(jiān)控。新的控制程序（9區(qū)控制方案）應(yīng)該進(jìn)行4～6個(gè)月的測(cè)試以評(píng)估一下應(yīng)用新方案后可能獲得的費(fèi)用節(jié)約。按計(jì)劃試驗(yàn)需要50～100個(gè)電解槽或一個(gè)電解車間，軟件裝入生產(chǎn)過程控制計(jì)算機(jī)中，直接通過工廠計(jì)算機(jī)而不是手冊(cè)式的程序表來直接控制電解槽。在第4階段末可以決定是否將這個(gè)控制方案引進(jìn)到整個(gè)電解鋁廠。3．第2階段的試驗(yàn)計(jì)劃：本試驗(yàn)采用3×8小時(shí)的輪班生產(chǎn)方式。實(shí)際的班次變化會(huì)因陽極作業(yè)、出鋁等而改變，這個(gè)因素應(yīng)該考慮進(jìn)去并且可能調(diào)整一下測(cè)量進(jìn)度、測(cè)量頻率和探頭的消耗。然而，這個(gè)建議書是用于計(jì)劃所需的時(shí)間和實(shí)施這個(gè)9區(qū)控制方案所需的大概費(fèi)用。氧化鋁下料的影響每3小時(shí)填料一次，在原來穩(wěn)定的電解槽中2個(gè)完整的填料周期內(nèi)追蹤觀察原料填入對(duì)電解質(zhì)溫度、液相線溫度、過熱度的影響。每10分鐘測(cè)量一次，6次/小時(shí)×8小時(shí)=48次2個(gè)電解槽需要2×48=96個(gè)COT傳感器陽極作業(yè)的影響在原來穩(wěn)定的電解槽中追蹤觀察陽極作業(yè)對(duì)電解質(zhì)溫度、液相線溫度、過熱度的影響并且確定電解槽從干擾狀態(tài)下（指由于陽極作業(yè)所引起的）恢復(fù)所需的時(shí)間。更換陽極應(yīng)該選擇最接近測(cè)量位置（出鋁口）和最遠(yuǎn)的角落處（2種陽極作業(yè)模式）以觀察最大和最小影響。在陽極作業(yè)之前2小時(shí)（1個(gè)傳感器/小時(shí)）=2次測(cè)量在陽極作業(yè)之后的前12小時(shí)（1個(gè)傳感器/小時(shí)）=12次測(cè)量在陽極作業(yè)之后的12-32小時(shí)（2個(gè)傳感器/8小時(shí)班次）=6次測(cè)量20個(gè)傳感器/電解槽×2種陽極作業(yè)模式×2個(gè)電解槽=80個(gè)COT傳感器出鋁的影響在原來穩(wěn)定的電解槽中追蹤觀察出鋁對(duì)電解質(zhì)溫度、液相線溫度、過熱度的影響并且確定電解槽從干擾狀態(tài)下（指出鋁所引起的）恢復(fù)所需的時(shí)間。在出鋁之前2小時(shí)（1個(gè)傳感器/小時(shí)）=2次測(cè)量在出鋁之后的前12小時(shí)（1個(gè)傳感器/小時(shí)）=12次測(cè)量在出鋁之后的12-32小時(shí)（2個(gè)傳感器/8小時(shí)一班）=6次測(cè)量20個(gè)傳感器/電解槽×2個(gè)電解槽=40個(gè)COT傳感器（4）電壓調(diào)整的影響“診斷法電解槽控制”需要冰晶石溫度測(cè)量儀每48小時(shí)的測(cè)量，最好剛剛在陽極更換之前進(jìn)行。每天測(cè)量電解質(zhì)溫度而液相線溫度和過熱度根據(jù)模型來預(yù)測(cè)。因此，如果電壓需要變化，可以相應(yīng)的每24小時(shí)進(jìn)行調(diào)整。電壓調(diào)整大小將依據(jù)電解質(zhì)溫度與目標(biāo)值的偏離和過熱度大小。需要確定長時(shí)間對(duì)電壓調(diào)整的反應(yīng)。選擇原來穩(wěn)定的電解槽測(cè)量如下：在電壓改變之前2小時(shí)（1個(gè)傳感器/小時(shí)）=2次測(cè)量在電壓調(diào)整之后的前12小時(shí)（1個(gè)傳感器/小時(shí)）=12次測(cè)量在電壓調(diào)整之后的12-32小時(shí)（2傳感器/8小時(shí)一班）=6次測(cè)量每個(gè)電解槽需要的傳感器數(shù)=20個(gè)電壓調(diào)整計(jì)劃：mV需傳感器數(shù)量＋502個(gè)電解槽×32小時(shí)=2×20個(gè)傳感器=40個(gè)＋1002個(gè)電解槽×32小時(shí)=2×20個(gè)傳感器=40個(gè)＋2002個(gè)電解槽×32小時(shí)=2×20個(gè)傳感器=40個(gè)＋3002個(gè)電解槽×32小時(shí)=2×20個(gè)傳感器=40個(gè)－502個(gè)電解槽×32小時(shí)=2×20個(gè)傳感器=40個(gè)－1002個(gè)電解槽×32小時(shí)=2×20個(gè)傳感器=40個(gè)－1502個(gè)電解槽×32小時(shí)=2×20個(gè)傳感器=40個(gè)－2002個(gè)電解槽×32小時(shí)=2×20個(gè)傳感器=40個(gè)所需傳感器總數(shù)=8種電壓調(diào)整水平×40=320個(gè)COT傳感器氟化鹽添加的影響采用3×8小時(shí)的輪班生產(chǎn)方式，每24小時(shí)測(cè)量電解質(zhì)溫度。因此，如果由于電解質(zhì)溫度和過熱度的限制不允許改變槽電壓，這時(shí)可以調(diào)整氟化物的加入量使液相線加權(quán)平均在某一限度內(nèi)移動(dòng)。對(duì)氟化物加入量的改變建議每24小時(shí)一次，并立即進(jìn)行測(cè)量。填加比例由工廠決定。標(biāo)準(zhǔn)填加量（STD）是保持熔液化學(xué)成分穩(wěn)定所需的氟化鋁填加量，熔液化學(xué)成分穩(wěn)定達(dá)到目標(biāo)的液相線溫度，例如每24小時(shí)加20kg的氟化鋁，這個(gè)數(shù)值將依賴于電解槽槽齡，這樣每一個(gè)電解槽有其獨(dú)自的氟化鋁填加量設(shè)置值。有必要追蹤觀察氟化物添加對(duì)電解質(zhì)溫度、液相線溫度、過熱度的短期和長期影響。建議對(duì)預(yù)定的氟化物加入量監(jiān)控1個(gè)月。計(jì)劃第一周第二周第三周第四周A標(biāo)準(zhǔn)填加量?標(biāo)準(zhǔn)填加量標(biāo)準(zhǔn)填加量標(biāo)準(zhǔn)填加量B標(biāo)準(zhǔn)填加量標(biāo)準(zhǔn)填加量標(biāo)準(zhǔn)填加量標(biāo)準(zhǔn)填加量C標(biāo)準(zhǔn)填加量1?標(biāo)準(zhǔn)填加量標(biāo)準(zhǔn)填加量標(biāo)準(zhǔn)填加量D標(biāo)準(zhǔn)填加量2倍標(biāo)準(zhǔn)填加量標(biāo)準(zhǔn)填加量標(biāo)準(zhǔn)填加量選擇原來穩(wěn)定的電解槽：每種填加水平2個(gè)電解槽。每24小時(shí)的測(cè)量剛好在陽極作業(yè)之前。每24小時(shí)設(shè)置填加量，立即用冰晶石溫度測(cè)量儀進(jìn)行測(cè)量。如果因填加比例造成電解槽不穩(wěn)定的，應(yīng)將這些電解槽排除在試驗(yàn)之外。4周所需傳感器總數(shù)=28次測(cè)量/槽×2槽/填加水平×4種填加水平=224個(gè)傳感器第2階段所需傳感器總數(shù)=840個(gè)COT傳感器4．第3階段的試驗(yàn)計(jì)劃：基于9區(qū)控制模型和第2階段試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行為期12周的模型確認(rèn)試驗(yàn)。這個(gè)試驗(yàn)是以3×8小時(shí)的輪班生產(chǎn)方式為基礎(chǔ)（這可以根據(jù)工廠的實(shí)際生產(chǎn)情況改變）。例如，20個(gè)試驗(yàn)用電解槽，每24小時(shí)測(cè)量一次，測(cè)量通常是在陽極作業(yè)之前，時(shí)間表還可以根據(jù)工廠的實(shí)際情況改變。再選擇20個(gè)對(duì)比試驗(yàn)槽，每周用冰晶石溫度測(cè)量儀測(cè)量一次。如果需要的話，根據(jù)第2階段的電壓模型每24小時(shí)進(jìn)行電壓調(diào)整。根據(jù)第2階段的氟化物模型每24小時(shí)進(jìn)行氟化物填加。開始氟化物的填加量依據(jù)電解槽的槽齡，然后依據(jù)第2階段的氟化物模型進(jìn)行調(diào)整。電解質(zhì)溫度目標(biāo)值—由工廠來選擇（舉例來說960°C，那么控制范圍為955～965°C）液相線溫度加權(quán)平均（基于4點(diǎn)測(cè)量）目標(biāo)值—由工廠來選擇（舉例來說950°C，那么控制范圍為945～955°C）每月測(cè)量時(shí)間表：第一周第二周第三周第四周星期一星期二星期三星期四星期五星期六星期日COTCVTCOTPosPosCOTCVTCOTCOTPosCOTCVTCVTCOTPosCOTCOTCVTCOTPosPosCOTCVTCOTCOTPosCOTCVT12周試驗(yàn)每個(gè)電解槽所需的傳感器數(shù)量：過熱度測(cè)量傳感器Cry-O-Therm(COT)45測(cè)溫探頭PosithermAl(Pos-Al)21陰極壓降測(cè)量傳感器C-V-Therm(CVT)21第3階段所需傳感器總數(shù)=45×20個(gè)電解槽=900個(gè)COT傳感器13×20個(gè)電解槽=260個(gè)COT傳感器（比較槽每周一次）21×20個(gè)電解槽=420個(gè)Pos-Al傳感器21×20個(gè)電解槽=420個(gè)CVT傳感器5．總結(jié)5.1讓我們總結(jié)一下第2和第3階段所需的傳感器總數(shù)=2000個(gè)COT傳感器（包括可選的用于比較的260個(gè)傳感器）=420個(gè)Pos-Al傳感器=420個(gè)CVT傳感器考慮總的成功率、訓(xùn)練使用和傳感器的包裝損耗，以下為推薦的傳感器使用數(shù)量：=2205個(gè)COT傳感器（63箱）=500個(gè)Pos-Al傳感器（10箱）=500個(gè)CVT傳感器（10箱）5.2時(shí)間表：從計(jì)劃開始：1個(gè)月——第2階段模型創(chuàng)建和階段響應(yīng)試驗(yàn)1個(gè)月——數(shù)據(jù)評(píng)估和創(chuàng)建模型程序表3個(gè)月——第3階段—模型確認(rèn)試驗(yàn)完成2+3階段需6個(gè)月時(shí)間6兩方（HEN和鋁廠）共同合作建議書鋁廠承擔(dān)所有以上試驗(yàn)所需的傳感器費(fèi)用。賀利氏電測(cè)騎士將提供2周人力支持（至少2人）來幫助鋁廠進(jìn)行第2階段的試驗(yàn)。鋁廠應(yīng)該提供人力進(jìn)行第2、3階段的試