影響鋁電解槽槽控機下料控制的因素分析

李 智

（青海西部水電有限公司，青海 西寧 810008）

對電解槽而言一般要求氧化鋁濃度控制在1.5%～2.5%，槽控機盡量將氧化鋁濃度控制在這個范圍內好處，在較低氧化鋁濃度下有利于新加入的氧化鋁溶解，但又盡可能避免由于氧化鋁濃度過低造成效應發生，針對各公司的實際情況需要對下料參數進行調整，以確保下料相關的參數調整后與電解槽運行更加匹配，下面將與下料相關的參數列出來，對其含義進行解析，使大家對其代表的含義有更深入的認識。

1 電解槽槽控機下料控制基本原理

槽控機的核心功能之一就是對下料的控制，生產中理想狀態是將電解質中的氧化鋁濃度穩定地控制在2%左右，但由于無法對氧化鋁濃度進行實時檢測，其工作原理就是根據氧化鋁濃度變化對電解槽槽電阻斜率產生一定影響，在氧化鋁濃度低于4%時，氧化鋁濃度越低，相同時間段內相同氧化鋁變化量電解槽槽電阻斜率值就越大，除氧化鋁濃度外假設不考慮其他因素對斜率影響，當斜率越大對應氧化鋁濃度越低，槽控機根據計算出來槽電阻斜率值判斷何時切換下料周期，簡單地說斜率變大則向過量周期切換，通過多加料增加氧化鋁濃度使斜率下降，斜率下降至一定值后則切換欠量周期，少加料降低氧化鋁濃度使斜率上升，這樣不斷地切換下料周期，從而使氧化鋁濃度控制在1.5%～2.5%之間。

2 下料周期參數設置對電解槽影響分析

槽控機的核心功能之一就是對下料的控制，對電解槽而言一般要求氧化鋁濃度控制在1.5%～2.5%，針對各公司的實際情況需要對下料參數進行調整，以確保下料相關的參數調整后與電解槽運行更加匹配，下面將與下料相關的參數列出來，對其含義進行解析，使大家對其代表的含義有更深入的認識。

（1）基本過量周期。基本過量周期是指電解槽切換至過量周期后，需要走完的最短過量時間。結合不同廠家情況，如果公司使用的氧化鋁質量好，電解質中鋰、鉀鹽含量低，電解質對氧化鋁溶解速度快，在相對高點的氧化鋁濃度條件下，氧化鋁依然能夠較好溶解，這樣就可以將基本過量周期適當延長，適當提高氧化鋁濃度，一方面有利于降低效應系數，另一方面氧化鋁濃度稍高槽電阻斜率變化慢，避免由于氧化鋁濃度變化造成電壓超控制范圍造成陽極頻繁升降問題的發生，從而有利于降低電解槽平均電壓，穩定電解槽運行的目的。否則需要基本過量周期不否設置過長，避免由于氧化鋁深度過高造成沉淀產生，影響電解槽長期穩定運行。

（2）最大過量周期。最大過量周期是指走完基本過量周期后，槽控機根據斜率情況確定是否繼續走過量周期或者切換加料周期，當槽控機判斷需要繼續走過量周期時，一種情況是在最大過量周期時間內斜率滿足一定條件槽控機判斷需要切換下料周期，則本次過量周期結束，另一種情況是最大過量周期走完但斜率仍不滿足切換下料周期條件，則槽控機強制切換下料周期。槽控機通過基本過量周期、最大過量周期兩個參數將過量周期控制在一定的時間范圍內，即保證基本過量周期走完后如果斜率仍然偏高槽控機判斷仍需要多下料滿足電解槽需要，又避免受外界因素干擾時斜率計算異常造成過量時間過短頻繁切換下料周期情況發生。

（3）基本欠量周期。基本欠量周期是指電解槽從切換至欠量周期后，需要走完的最短欠量時間，該參數與基本過量周期相對應，該參數設置的意義在于通過限定電解槽欠量周期最短時間，通過欠量周期減少下料，使氧化鋁濃度下降，從而使槽電阻發生變化，該參數設置長短對電解槽影響如下，如果該參數設置過短，比如設置時間為3min，則3min欠量周期走完，如果電解槽斜率判斷滿足條件，則電解槽自動切換下料周期，否則繼續走欠量直到斜率滿足下料切換條件，對于運行正常的電解槽基本欠量周期設置短影響不大。該參數設置過長可能出現氧化鋁濃度降低過多，在欠量周期內發生效應，該參數在實際生產中以欠量周期是否容易來效應為準。

在保證欠量周期不容易發生效應的前提下可適當延長基本欠量周期，從而使氧化鋁濃度產生變化有利于斜率的計算。

3 斜率參數設置對電解槽影響分析

斜率參數是指電解槽電阻變化速度，影響斜率的主要因素是氧化鋁濃度和氧化鋁濃度降低速度，氧化鋁濃度越低，氧化鋁降低速度越快則斜率值越大，自動將下料周期從欠量周期切換成過量周期，反之當斜率降低至設定值時槽控機將下料周期從過量周期切換至欠量周期，整個槽控機下料控制就是這樣反復地切換下料周期，從而保證了氧化鋁濃度控制在一定的范圍內。

4 下料周期從欠量轉過量判斷依據

槽控機從欠量周期轉入過量周期判斷條件有4個，欠量轉過量斜率判定1、欠量轉過量斜率判定2、欠量轉過量累積斜率判定1、欠量轉過量累積斜率判定2，斜率、累積斜率分別對應監控界面斜率值、累斜值，通過修改這四個參數值可實現對氧化鋁濃度控制范圍進行微調。欠量轉過量斜率判斷是下料切換的核心，一般槽控機將最大欠量周期設置較長，基本上可以理解為電解槽如果斜率值沒有升高到設定值槽控機將長時間進行欠量下料，如果欠量轉過量下料周期切換點控制不準確會出現要么欠量周期時發生效應，即槽控機一直欠量直到效應發生，要么氧化鋁濃度還比較高時就切換至過量周期造成氧化鋁溶解困難形成沉淀，槽控機最關鍵的下料控制就體現在這一點上，設計良好的槽控機能夠最大程度地保證在較低氧化鋁濃度區域并且防止效應發生的前提下將下料周期從欠量周期切換至過量周期。四個參數調整必須在合適的范圍內進行調整，比如當出現效應較多同時槽底比較干凈時可適當減小該參數值，從而達到減少效應發生的目的。

5 下料周期從過量轉欠量判斷依據

槽控機對下料周期判斷控制兩個點，一個點是何時從欠量周期切換成過量周期，另一個點是何時從過量周期切換成欠量周期，這兩個點控制住就能將氧化鋁濃度控制在一定范圍內，控制這兩個切換點的依據主要是根據斜率值，然而實際生產過程中斜率不僅僅受氧化鋁濃度影響，電解槽穩定性好壞、槽溫以及陽極升降都對斜率計算產生影響，所以要想保證氧化鋁受控除了槽控機的控制能力外，電解槽穩定也是重要條件。

6 生產作業過程中對下料產生干擾因素分析

影響槽控機下料除了參數方面的因素以外，還有其他方面的干擾因素，例如人為關陽極升降開關或陽極升降故障導致的陽極不能升降現象發生時也會對下料周期產生影響，當電壓高于電壓不調整區域上限時槽控機會發出指令下降陽極，由于陽極故障陽極實際沒有動作，則槽控機會頻繁地發出陽極下降指令，造成電解槽持續走欠量周期直至效應發生。

7 結論

以上對影響槽控機下料因素進行了簡要的分析，還有其他因素對下料產生影響，這里不再一一討論，調整影響下料因素參數最終目的都是為了在效應受控的前提下，保證氧化鋁濃度在較低濃度下能夠正常運行，實現電解槽物料平衡，從而避免電解槽長期運行產生沉淀、結殼。