способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров
Классы МПК: | C25C3/20 автоматическое управление или регулирование электролизеров |
Автор(ы): | Громыко А.И., Зограф Г.М., Моргалюк В.Д., Концур Е.П. |
Патентообладатель(и): | Громыко Александр Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-07-15 публикация патента:
10.04.1996 |
Изобретение касается автоматизации процесса производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, более конкретно к автоматическому контролю величины обратной ЭДС, активного сопротивления, концентрации глинозема в электролите и межполюсного расстояния. Существо изобретения заключается в том, что по результатам одновременных измерений тока и падения напряжения на участке анод - катод электролизера на переменном токе, находят действующее значение переменной составляющей тока серии на каждой из гармоник, используемых для измерений, для чего определяют линию регрессии, связывающую измеренные величины гармоник тока серии и вызванное ими падение напряжения на электролизере. После чего из системы уравнений определяют составляющие комплексного сопротивления электролизера. Уточняют величину активного сопротивления, учитывая скин-эффект на частотах измерения. Определяют величину обратной ЭДС и концентрацию глинозема из равенств, представленных в тексте описания. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ, включающий измерение постоянной Uэ и переменной составляющих падения напряжений на электролизере и тока Jcu серии, вычисление сопротивления электролизера, причем измерения выполняют одновременно на гармониках, кратных 50 Гц, по результатам измерений определяют величину обратной ЭДС, отличающийся тем, что определяют действующее значение переменной составляющей тока серии на каждой из гармоник, используемых для измерений, для чего определяют соотношение, связывающее измеренные величины гармоник тока серии, и вызванное ими падение напряжения на каждом электролизере по математическому выражениюI~f= aU~
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057018/177.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-18t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-19t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-20t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-21t.gif)
Ji
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057009/183.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-22t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-23t.gif)
Ui, Ii действующие значения падения напряжения на электролизере и ток серии, вызвавший эти падения, по каждой измеряемой гармонике соответственно;
N количество отсчетов,
определяют составляющие комплексного сопротивления из системы уравнений
R2(XL-XC)2= (U~/I~)2 при f1;
4R2+(2XL-XC/2)2= (U~/I~)2 при f2;
16R2+(4XL-XC/4)2= (U~/I~)2 при f3,
где f1 нижняя из частот, на которых проводятся измерения;
f2, f3 частоты, на которых производят измерения,
уточняют величину активного сопротивления по математическому выражению
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-24t.gif)
где K=f / f0 коэффициент, учитывающий влияние скин-эффекта;
f0 частота, на которой влиянием скин-эффекта можно пренебречь,
определяют величину обратной ЭДС по математическому выражению
E0 Uэ Ic
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057009/183.gif)
определяют концентрацию глинозема по математическим выражениям
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-25t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-26t.gif)
где n концентрация глинозема, отн. ед.
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057304/951.gif)
определяют расстояние между анодом и катодом по математическому выражению
hа-к=
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057036/954.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057009/183.gif)
где
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057036/954.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-27t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-28t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-29t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области автоматизации процесса производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, более конкретно к автоматическому контролю величины обратной ЭДС, активного сопротивления, концентрации глинозема в электролите и межполюсного расстояния. Перечисленные параметры используются в АСУ ТП электролиза алюминия или обслуживающим персоналом электролизного цеха для оценки технологического состояния электролизных ванн и выработки регулирующих воздействий. Известен способ и устройство для реализации контроля и управления перечисленных выше параметров, включающий измерение постоянной и переменной составляющих падения напряжения на электролизере и силы тока серии и вычислении сопротивления электролизера. Измерения постоянной и переменной составляющих падения напряжения на электролизере и тока серии производят одновременно, причем измерения на переменном токе ведут на гармониках, кратных частоте 50 или 60 Гц, и по результатам измерений определяют величину обратной ЭДС по формулеЕо= Uэ-IсRэ, где Ic, Uэ постоянные составляющие тока серии и напряжения на электролизере;
Rэ активная составляющая сопротивления электролизера, равная R
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823t.gif)
где R активная cоставляющая сопротивления электролизера, измеренная на частоте кратной 50 (60) Гц;
К коэффициент, учитывающий изменение активного и индуктивного сопротивлений массивного проводника с ростом частоты. Недостатком данного способа является значительная погрешность и нестабильность получаемых данных из-за ошибок в определении переменной составляющей тока серии на частотах кратных 50 Гц. Задачей изобретения является повышение точности контроля активного сопротивления, обратной ЭДС, концентрации глинозема в электролите и межполюсного зазора (расстояния анод-катод) алюминиевого электролизера. Результатом решения поставленной задачи является способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, включающий измерение постоянной (Uэ) и переменной составляющих падения напряжений на электролизере и тока (Iс) серии, вычисление сопротивления электролизера, причем измерения выполняют одновременно на гармониках кратных 50 (60) Гц, по результатам измерений определяют действующее значение переменной составляющей тока серии на каждой из гармоник, используемых для измерений, для чего определяют соотношение, связывающее измеренные величины гармоник тока серии и вызванное ими падение напряжения на каждом электролизере пол математическому выражению
If= aUэ
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057018/177.gif)
где а=(ro
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
b=(r1
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
ro= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-2t.gif)
r1= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-3t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-4t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-5t.gif)
Ui, Ii действующие значения падения напряжения на электролизере и ток серии, вызвавший эти падения, по каждой измеряемой гармонике, соответственно,
N количество отсчетов,
определяют составляющие комплексного сопротивления из системы уравнений:
R2+(X1-Xc)2=(U/I)2, при f1
2R2+(2X1-Xc/2)2=(U/I)2, при f2;
16R2+(4X1-Xc/4)2=(U/I)2, при f3
где f1 нижняя из частот, на которых производят измерения,
f2, f3 частоты, на которых производят измерения;
уточняют величину активного сопротивления по следующему математическому выражению:
R R/
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-6t.gif)
где К=f/fo коэффициент, учитывающий влияние скин-эффекта,
f частота измерения, fo частота, на которой влиянием скин-эффекта можно пренебречь,
определяют величину обратной ЭДС по математическому выражению:
Ео=Uэ-IcRэ;
определяют концентрацию глинозема по следующим математическим выражениям:
n=Eo/(IcRэ);
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057119/957.gif)
где n концентрация глинозема в относительных единицах,
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057119/957.gif)
определяют расстояние между анодом и катодом по следующему математическому выражению:
hак=
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057036/954.gif)
где
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057036/954.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
R1= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-7t.gif)
R2= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-8t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
R1= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-9t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
R2= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-10t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057036/954.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
где
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057036/954.gif)
I=aU
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057018/177.gif)
где a=(ro
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
b= (r1
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
ro= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-11t.gif)
r1= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-12t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-13t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057108/948.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-14t.gif)
Ui, Ii действующие значения падения напряжения на электролизере и ток серии, вызвавший эти падения, по каждой измеряемой гармонике соответственно,
N количество отсчетов. Определив (уточнив) значения силы тока каждой гармоники, на которых ведут измерения, производят вновь одновременные измерения тока и напряжения для определения технологических параметров. По результатам этих измерений находят составляющие R, X1, Xc, комплексного сопротивления электролизера из системы уравнений
R2+(X1-Xc)2=(U/I)2, при f1;
4R2+(2X1-Xc/2)2=(U/I)2, при f2;
16R2+(4X1-Xc/4)2=(U/I)2, при f3;
где f1 нижняя из частот, на которых производят измерения,
f2, f3 частоты, на которых производят измерения;
уточняют величину активного сопротивления по следующему математическому выражению:
Rэ= R/
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-15t.gif)
где К=f/fo коэффициент, учитывающий влияние скин-эффекта,
f частота измерения, fo частота, на которой влиянием скин-эффекта можно пренебречь,
определяют величину обратной ЭДС по математическому выражению:
Eo=Uэ-IсRэ;
определяют концентрацию глинозема по следующим математическим выражениям:
n=Eo/(IcRэ);
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057119/957.gif)
где n концентрация глинозема в относительных единицах,
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057119/957.gif)
R1= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-16t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
R2= (1/N)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057823/2057823-17t.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057036/954.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
где
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057117/916.gif)
hак=
![способ контроля технологических параметров алюминиевых электролизеров, патент № 2057823](/images/patents/415/2057036/954.gif)
по результатам усреднений Rэ за интервал между двумя обработками ванны, а при контроле электролизеров, оснащенных АПГ (автоматическими питателями глиноземом), за установленный интервал времени для регулировки МПР.
Класс C25C3/20 автоматическое управление или регулирование электролизеров