工业铝电解槽电流分布特征研究

发布时间：2020-09-23 07:53

　　 当前工业铝电解槽控制系统根据系列电流与槽电压信号推算出电解质电阻变化,进而对氧化铝加料、热平衡和槽稳定性进行控制。然而近10年来,电解槽的容量大幅增加,电解槽尺寸增大,阳极数量增加。电解槽的空间变化稀释了电阻控制信号,例如单根或几根阳极电流的变化在槽电压信号上无法辨识出来,因此现有的控制策略对大型化电解槽的控制效果并不理想。为此新的控制系统需要增加区域或单个阳极性能、局部氧化铝加料控制等信息,即需要纳入电解槽上每个区域或阳极的电流信号。但是,阳极电流信号的准确获取仍然是当前铝电解行业急需解决的一个难题。本论文采用光纤电流传感器测量了400kA铝电解槽的立柱母线、阳极和阴极电流,分析了它们的变化趋势、分布特征,考察了更换阳极对电解槽电流分布产生的影响。对单根导体的电流数据分析发现,立柱母线电流对于电解槽槽况的变化反应并不敏感,其电流变异系数要小于阳极电流;阳极电流在正常槽况和阳极效应时会表现出不同的时间和频率响应,且其对阳极效应的发生十分敏感,在阳极效应发生前的30s即表现出异于常规阳极电流的特征,基于此特征可以实现阳极效应的早期预防;阴极电流相比于阳极电流在频域上的峰值特征比较简单,无复杂的背景谱峰干扰,且其时域上周期性的电流波动,能很容易地在频域上找出对应的频率信息。立柱母线之间的电流分布呈现出出铝端、烟道端高、中间低的分布特征,且电流分布稳定;阳极由于工作寿命周期的不同,电解槽中阳极之间的电流分布并不均匀;相对于阳极电流,阴极之间的电流分布比较均匀。立柱母线之间的电流分布对换极操作并不敏感,在生产过程中电流分布比较稳定;换极对阳极电流分布的影响比较大,特别是对本区域和邻近区域的阳极。通过方差分析筛选出对阳极电流改变量影响最显著的两个因子,分别是换极前阳极承载的电流大小、阳极所在的区域。用回归分析建立了换极导致阳极电流改变量随换极前阳极承载的电流大小和阳极所在区域变化的数学模型,发现更换阳极的邻近区域的阳极电流增加量最大,本区域次之。
【学位单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TF821
【部分图文】：

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本文编号：2825052