影响铝电解槽槽控机下料控制的因素分析

李 智

（青海西部水电有限公司，青海 西宁 810008）

对电解槽而言一般要求氧化铝浓度控制在1.5%～2.5%，槽控机尽量将氧化铝浓度控制在这个范围内好处，在较低氧化铝浓度下有利于新加入的氧化铝溶解，但又尽可能避免由于氧化铝浓度过低造成效应发生，针对各公司的实际情况需要对下料参数进行调整，以确保下料相关的参数调整后与电解槽运行更加匹配，下面将与下料相关的参数列出来，对其含义进行解析，使大家对其代表的含义有更深入的认识。

1 电解槽槽控机下料控制基本原理

槽控机的核心功能之一就是对下料的控制，生产中理想状态是将电解质中的氧化铝浓度稳定地控制在2%左右，但由于无法对氧化铝浓度进行实时检测，其工作原理就是根据氧化铝浓度变化对电解槽槽电阻斜率产生一定影响，在氧化铝浓度低于4%时，氧化铝浓度越低，相同时间段内相同氧化铝变化量电解槽槽电阻斜率值就越大，除氧化铝浓度外假设不考虑其他因素对斜率影响，当斜率越大对应氧化铝浓度越低，槽控机根据计算出来槽电阻斜率值判断何时切换下料周期，简单地说斜率变大则向过量周期切换，通过多加料增加氧化铝浓度使斜率下降，斜率下降至一定值后则切换欠量周期，少加料降低氧化铝浓度使斜率上升，这样不断地切换下料周期，从而使氧化铝浓度控制在1.5%～2.5%之间。

2 下料周期参数设置对电解槽影响分析

槽控机的核心功能之一就是对下料的控制，对电解槽而言一般要求氧化铝浓度控制在1.5%～2.5%，针对各公司的实际情况需要对下料参数进行调整，以确保下料相关的参数调整后与电解槽运行更加匹配，下面将与下料相关的参数列出来，对其含义进行解析，使大家对其代表的含义有更深入的认识。

（1）基本过量周期。基本过量周期是指电解槽切换至过量周期后，需要走完的最短过量时间。结合不同厂家情况，如果公司使用的氧化铝质量好，电解质中锂、钾盐含量低，电解质对氧化铝溶解速度快，在相对高点的氧化铝浓度条件下，氧化铝依然能够较好溶解，这样就可以将基本过量周期适当延长，适当提高氧化铝浓度，一方面有利于降低效应系数，另一方面氧化铝浓度稍高槽电阻斜率变化慢，避免由于氧化铝浓度变化造成电压超控制范围造成阳极频繁升降问题的发生，从而有利于降低电解槽平均电压，稳定电解槽运行的目的。否则需要基本过量周期不否设置过长，避免由于氧化铝深度过高造成沉淀产生，影响电解槽长期稳定运行。

（2）最大过量周期。最大过量周期是指走完基本过量周期后，槽控机根据斜率情况确定是否继续走过量周期或者切换加料周期，当槽控机判断需要继续走过量周期时，一种情况是在最大过量周期时间内斜率满足一定条件槽控机判断需要切换下料周期，则本次过量周期结束，另一种情况是最大过量周期走完但斜率仍不满足切换下料周期条件，则槽控机强制切换下料周期。槽控机通过基本过量周期、最大过量周期两个参数将过量周期控制在一定的时间范围内，即保证基本过量周期走完后如果斜率仍然偏高槽控机判断仍需要多下料满足电解槽需要，又避免受外界因素干扰时斜率计算异常造成过量时间过短频繁切换下料周期情况发生。

（3）基本欠量周期。基本欠量周期是指电解槽从切换至欠量周期后，需要走完的最短欠量时间，该参数与基本过量周期相对应，该参数设置的意义在于通过限定电解槽欠量周期最短时间，通过欠量周期减少下料，使氧化铝浓度下降，从而使槽电阻发生变化，该参数设置长短对电解槽影响如下，如果该参数设置过短，比如设置时间为3min，则3min欠量周期走完，如果电解槽斜率判断满足条件，则电解槽自动切换下料周期，否则继续走欠量直到斜率满足下料切换条件，对于运行正常的电解槽基本欠量周期设置短影响不大。该参数设置过长可能出现氧化铝浓度降低过多，在欠量周期内发生效应，该参数在实际生产中以欠量周期是否容易来效应为准。

在保证欠量周期不容易发生效应的前提下可适当延长基本欠量周期，从而使氧化铝浓度产生变化有利于斜率的计算。

3 斜率参数设置对电解槽影响分析

斜率参数是指电解槽电阻变化速度，影响斜率的主要因素是氧化铝浓度和氧化铝浓度降低速度，氧化铝浓度越低，氧化铝降低速度越快则斜率值越大，自动将下料周期从欠量周期切换成过量周期，反之当斜率降低至设定值时槽控机将下料周期从过量周期切换至欠量周期，整个槽控机下料控制就是这样反复地切换下料周期，从而保证了氧化铝浓度控制在一定的范围内。

4 下料周期从欠量转过量判断依据

槽控机从欠量周期转入过量周期判断条件有4个，欠量转过量斜率判定1、欠量转过量斜率判定2、欠量转过量累积斜率判定1、欠量转过量累积斜率判定2，斜率、累积斜率分别对应监控界面斜率值、累斜值，通过修改这四个参数值可实现对氧化铝浓度控制范围进行微调。欠量转过量斜率判断是下料切换的核心，一般槽控机将最大欠量周期设置较长，基本上可以理解为电解槽如果斜率值没有升高到设定值槽控机将长时间进行欠量下料，如果欠量转过量下料周期切换点控制不准确会出现要么欠量周期时发生效应，即槽控机一直欠量直到效应发生，要么氧化铝浓度还比较高时就切换至过量周期造成氧化铝溶解困难形成沉淀，槽控机最关键的下料控制就体现在这一点上，设计良好的槽控机能够最大程度地保证在较低氧化铝浓度区域并且防止效应发生的前提下将下料周期从欠量周期切换至过量周期。四个参数调整必须在合适的范围内进行调整，比如当出现效应较多同时槽底比较干净时可适当减小该参数值，从而达到减少效应发生的目的。

5 下料周期从过量转欠量判断依据

槽控机对下料周期判断控制两个点，一个点是何时从欠量周期切换成过量周期，另一个点是何时从过量周期切换成欠量周期，这两个点控制住就能将氧化铝浓度控制在一定范围内，控制这两个切换点的依据主要是根据斜率值，然而实际生产过程中斜率不仅仅受氧化铝浓度影响，电解槽稳定性好坏、槽温以及阳极升降都对斜率计算产生影响，所以要想保证氧化铝受控除了槽控机的控制能力外，电解槽稳定也是重要条件。

6 生产作业过程中对下料产生干扰因素分析

影响槽控机下料除了参数方面的因素以外，还有其他方面的干扰因素，例如人为关阳极升降开关或阳极升降故障导致的阳极不能升降现象发生时也会对下料周期产生影响，当电压高于电压不调整区域上限时槽控机会发出指令下降阳极，由于阳极故障阳极实际没有动作，则槽控机会频繁地发出阳极下降指令，造成电解槽持续走欠量周期直至效应发生。

7 结论

以上对影响槽控机下料因素进行了简要的分析，还有其他因素对下料产生影响，这里不再一一讨论，调整影响下料因素参数最终目的都是为了在效应受控的前提下，保证氧化铝浓度在较低浓度下能够正常运行，实现电解槽物料平衡，从而避免电解槽长期运行产生沉淀、结壳。