预焙铝电解槽在线仿真槽况诊断专家系统研究

预焙铝电解槽是一个复杂的非线性系统,其工艺过程具有模型的不确定性;应用有限容积方法,根据槽壳温度以及相关工艺参数,基于软测量原理,建立了230KA预焙铝电解槽槽膛内形准三维仿真模型;开发了电解槽温度场的仿真程序,在线显示槽膛内形;根据槽壳温度值、槽膛内形仿真值及电解槽主要工艺参数,用对象—属性—值三元组模式建立了数据库;根据各种病槽的发生原因、现象及处理方法,用产生式方法建立了规则库;并在此基础上开发了铝电解槽槽况诊断专家系统,实现了230KA铝电解槽槽膛内形与槽况的实时诊断。

不同槽况下160kA铝电解槽阳极电流的频谱分析

以采集的160kA铝电解槽阳极的电流信号为基础,利用Yule-Walker方法的功率谱估计对其进行分析,提取不同槽况的频谱特征,并将分析结果与HHT(Hilbert-Huang transform)的边际谱分析结果进行对比。结果表明:基于Yule-Walker方法的功率谱估计分析结果能较好地区分正常糟、冷槽及阴极破损槽,并得到正常糟、冷槽及阴极破损槽功率谱曲线主谱峰的频率范围分别为0.003～0.018、0.023～0.027、0.027～0.031Hz;对于不同槽况下的阳极电流信号,HHT的边际谱的主谱峰与Yule-Walker方法的功率谱曲线的主谱峰位置一致,表明功率谱估计分析结果的可靠性。

大型预焙铝电解槽异常槽况下的电场特性研究

以某420kA大型预焙铝电解槽为对象,利用ANSYS平台建立铝电解槽在异常槽况下的电场有限元模型,计算并分析了生产过程中氧化铝沉淀和阳极更换过程对电场的影响。结果表明,大面积沉淀的产生会明显改变原有的钢棒电流的分布特性,而区域分散沉淀和小面积沉淀对钢棒电流分布影响较小;随着换极位置的改变,电解质层电场、铝液水平电流密度及钢棒电流均呈现大幅变化。本研究可为沉淀诊断分析及阳极更换制度的优化提供支撑。

遗传优化BP神经网络在槽况预测中的应用

针对目前国内对铝电解槽槽况诊断存在的的难度大、效率低等问题,设计了一种以槽电压信号为特征向量的诊断样本和BP神经网络模型.利用BP神经网络的自学习能力,对铝电解槽的槽况进行分析预测.同时本文利用遗传算法的最优搜索能力对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化.通过MATLAB对状态预测算法进行编程.结果显示,对铝电解槽槽况的判断基本正确.

基于槽况分类的铝电解电流效率预测研究

电流效率是铝电解过程中最重要的经济指标,通过对电流效率的测量,可以有效管理出铝量,而目前电流效率的测量方法普遍具有周期较长、精确率低等缺点。针对电解槽在不同槽况下的电流效率不同的特征,提出了槽况分类的多支持向量机模型预测电流效率的方法,利用铝电解生产的历史数据作为样本,建立采用模糊聚类的槽况分类模型,得到三种槽况类别,对每个子类样本建立支持向量机预测子模型,经过子模型融合,得到电流效率最终预测模型。仿真结果表明,上述多分类预测模型命中率较高,可准确预测电流效率,用于指导实际电解铝的生产。

基于数据的铝电解槽况分类

铝电解生产数据中所存在的隐藏信息,是判断槽况状态的重要依据。根据铝电解的工艺原理,分析了工艺参数对铝电解槽况的影响;根据铝电解的数据特点,提出了利用模糊聚类的方法分析槽况。针对铝电解生产数据的存在噪声的问题,提出了具有除噪功能的FCM算法(NCFCM算法),以解决因传统FCM算法对孤立点敏感而陷入局部最优的问题;利用NCFCM算法对某铝厂的实际生产数据进行聚类分析。研究结果表明,利用NCFCM算法对槽况聚类的正确率达到90%以上,聚类结果可以为铝电解生产提供参考。

基于LSTM的铝电解槽况预测

铝电解是一个非线性、多变量耦合和大延迟的工业过程体系。在铝电解正常的生产过程中,铝电解槽长期处于高温条件下,因此加大了对铝电解槽况研究的难度。近几年,计算机控制和传感技术在铝电解生产过程中也有了非常广泛的应用,在整个铝电解生产过程中会产生大量的生产数据,旨在找出潜藏在这些数据中的有用信息,分析其与槽况变化的联系及进一步发现槽况变化的规律,为专业人员准确判断和预测其槽况提供重要依据。LSTM算法继承了RNN的特性,从经验中学习来实现预测,不仅学习长期的依赖性还解决了梯度消失问题,所以利用LSTM算法对槽况进行预测,便于及时发现槽况变化,做出相应举措,从而减少企业损失。

数值模拟技术在电解槽热平衡诊断中的应用

本文借助数值模拟技术,从电解槽散热结构的下部散热、上部散热和厂房通风三个方面来诊断电解槽热平衡,总结和列举了几个典型的槽况案例,并找出了问题的症结所在,给铝厂提供了解决方案,不论是提高电解槽的稳定性,还是优化生产指标实现节能减排,均取得了较满意效果。

铝电解槽极距的计算方法及验证

本文介绍了电解槽平均极距及极距分布的计算和测量方法,通过测试和取样化验相结合的方式分析了炭渣对极距的影响,列举了极距诊断的真实案例,并针对极距偏低和极距分布不均匀的问题提出了解决方案。经过一年的跟踪试验,试验槽取得了电流效率提高0.7个百分点、吨铝直流电耗降低145 kWh的良好效果。

铝电解混合智能优化控制方法研究与应用

铝电解优化控制生产过程的实质是将生产过程中的可控参数尽量控制在工艺要求的目标值范围内。提出了根据电解槽的槽况和运行工况实时调整控制回路设定值,将工艺指标控制在目标范围内的混合智能控制方法。本系统于2007年12月开始在中铝贵州分公司电解铝厂2分厂电解3系列的6台电解槽上线试运行,经过一年多的在线试运行,氧化铝浓度判断的准确率达到了95%以上,电压曲线基本呈现正弦(或余弦)波形,槽控系统运行平稳,主要的经济技术指标良好。

铝电解过程控制模糊技术的开发

应用模糊规则集成软件，开发了氧化铝浓度模糊控制动态自寻优模型；应用模糊专家系统软件，开发出铝电解专家决策与调控模型。

铝电解过程中特定操作评述

氧化铝浓度控制（即下料控制）可采用如下图的专家模糊控制系统的结构图,系统将传统的过量/欠量加料方式改为连续调节加料时间间隔（加料一周期）的方式,使浓度波动范围小,便于正常槽况的控制。

铝电解智能控制技术的研究与应用

本文介绍了智能控制技术 (专家系统、模糊控制、人工神经网络 )在铝电解过程中的研究与应用 ,重点描述了模糊专家控制器、推理机的推理过程和槽况诊断专家系统的设计思想 ,为铝电解控制提供了新的有效解决方案 ,并在生产实际中取得了很好的控制效果和经济技术指标。