丁心耿[1]2004年在《大型预焙铝电解过程智能控制系统的设计与实现》文中研究说明大型预焙铝电解槽的生产实践表明，良好的工艺技术条件对获得优良的电流效率、吨铝能耗等技术经济指标具有决定作用。本文以我国200kA预焙铝电解槽为例，针对新的“四低一高”工艺技术条件，设计开发了铝电解过程智能控制系统。 为使大型预焙铝电解槽稳定地运行于新的工艺技术条件，本文提出了模糊专家控制策略，它结合了模糊控制技术和专家控制技术，充分发挥铝电解专家的经验和知识，开发了铝电解模糊专家控制器。应用这种模糊专家控制器统一处理铝电解过程的精确知识和模糊知识，进行模糊推理和精确推理。在模糊专家控制器设计中，提出了抗噪声干扰能力强的数据处理算法，为控制器的高品质控制性能提供了条件。针对铝电解阳极效应问题提出了阳极效应模糊专家预报方法，确保了铝电解槽的低氧化铝浓度和低阳极效应系数运行。模糊专家控制器在我国200kA预焙铝电解槽系列生产上的实际运行结果表明，铝电解过程控制精度高，鲁棒性和稳定性强，能使电流效率提高2％以上，吨铝电耗降低100KWh，具有显着的增产节能效果。 本文运用Visual Basic 6.0为铝电解槽过程监控设计了基于Windows98操作系统的应用软件，它采用模块化结构，具有数据管理和组织、文件存储、报表打印、控制参数修改、曲线显示和槽况分析等功能，提高了电解系列生产的过程监控水平。
戴小平[2]2004年在《160KA预焙铝电解槽工艺与控制技术综合优化的研究》文中指出本文在论述了青海铝160KA预焙铝电解槽工艺与控制技术的综合优化基础上，重点研究了采用智能模糊控制技术后电解相应配套设施的改造以及电解技术条件的改善，研究结果表明： 1) 智能模糊控制技术能成功地应用在青海铝160KA铝电解槽上； 2) 智能模糊控制技术优势的充分发挥需要结合工艺技术条件的综合优化，以此为前提确立了与现行智能模糊控制技术铝电解槽相适应的工艺技术条件，即：即低分子比、低电解温度、低氧化铝浓度、低阳极效应系数、高电压(高极距)。 3) 结合作者多年的铝电解研究经验和青海铝生产现场的实际情况，通过对智能模糊控制技术的具体实施，总结出一套有青海铝特色的160kA中间下料预焙槽的工艺技术条件。 4) 配合工艺技术条件的优化，作者同时也强调了强化职工的培训、提高操作工作质量和规范操作程序也是保证智能模糊控制技术工艺技术顺利实施的关键。 通过以上改进，青海铝160KA电解槽智能模糊控制技术获得了显着的增产节能效果，生产统计表明，采用智能模糊控制技术及配合上述其它方面的改进后，电流效率可达到93％以上，吨铝直流电耗13500kWh，与未采用智能模糊控制技术槽相比，电流效率提高了4个百分点，直流电耗降低了300kWh/t-Al，在国内同类型电解槽中各项主要经济技术指标处于领先地位。
张伟[3]2005年在《预焙铝电解槽专家模糊控制系统研究》文中认为随着计算机和自动化技术的发展,以及生产现场的需求,以计算机为核心的自动控制系统已经被广泛地应用于铝电解的生产过程控制,提高了铝电解的生产效率、延长了电解槽寿命。近年来人们又在尝试采用更先进的控制算法(比如自适应控制,模糊控制,专家系统等),从而进一步完善铝电解控制。论文以85KA预焙铝电解槽为例,根据铝电解“四低一高”的最佳工艺条件,研究开发出铝电解槽智能控制系统。 预焙铝电解槽是一种复杂的非线性、多变量时变系统,模型具有不确定性,浓度、极距、温度和分子比等参数在线检测困难。因此,我们采用智能控制方法来达到预期的控制效果。在广泛收集专家控制经验与知识的基础上总结出新的控制策略,能在脱机状态下独立完成电压、电流的在线采集,正常槽况下的准连续按需下料控制与常态极距调节、槽噪声解析与报告,阳极效应预报与声光报警,人工作业工序监控等功能,能通过CAN总线与监控机交换数据,并接收来自监控机的参数设定与优化,使对电解槽的监控更为精确和可靠。 为了使构建的控制系统能安全、可靠、高效地运行,我们采用基于CAN现场总线的分布式控制系统,在结构上采用叁级分布式网络体系结构。 论文首先就专家系统和模糊控制等智能控制技术进行了深入探讨,并着重研究了专家模糊控制器的算法原理在铝电解控制系统中的应用。然后,论文详细说明了硬件的设计方法及其软件实现,并且根据铝电解生产工业的特点给出了抗干扰和保护措施。最后介绍了系统的调试情况,完成了整个系统的开发任务。 本课题的开发和研究成果,将对铝电解工业产生巨大的经济效益,与此同时还将推动智能模糊控制技术在工业生产中的广泛应用。
梁学民[4]2011年在《大型预焙铝电解槽节能与提高槽寿命关键技术研究》文中研究指明铝电解节能与提高槽寿命是我国铝业界高度关注的技术研发主题。本文在国家科技支撑计划项目和国家重大产业技术开发专项项目的支持下,以实现铝电解过程大幅度节能和提高铝电解槽寿命为目标,从电解槽内衬材料、电解槽结构以及电解系列不停电停/开槽装置与技术等方面开展了创新研究。论文主要工作及创新如下：(1)针对大型铝电解槽内衬破损的特征,研究设计了一种可压缩的阴极内衬结构,研制出一种新型的抗电解质渗透的阴极内衬材料—高效抗渗砖,并提出了可压缩材料的应用技术条件。工业应用试验表明,可压缩阴极结构及材料的应用可有效延长电解槽寿命。(2)开发出一种400kA级高能效铝电解槽技术,并成功实现了产业化。通过对电解槽物理场配置进行优化,并采用双排烟技术、两段逆流烟气干法净化技术和净化系统的综合自动化控制技术,取得了如下主要技术经济指标：电流强度：400±10%kA；槽工作电压：≤3.85V；吨铝直流电耗：≤12328kWh/t-Al；电解槽集气效率：≥99%；阳极效应系数：≤0.015；总氟排放量：≤0.6kg/t-Al；总尘排放量：≤1.Okg/t-Al。(3)提出了一种“静流式”铝电解槽结构。该种电解槽采用阴极垂直出电的方式代替目前水平出电方式,从而大幅度降低铝液层中的水平电流,大幅度削弱电磁力对槽内熔体的影响,进而减小铝液流动和波动；同时,对电解槽母线配置进行结构优化,得到一种可使磁场分布最优的母线结构。应用该种母线配置的400kA铝电解槽的垂直磁场最大值为8.963Gs,平均值为3.602Gs,远低于同规格普通电解槽,从而可望提高电解槽运行稳定性,为大幅度降低极距,实现大幅度节能创造条件。(4)开发了一种大型铝电解槽系列全电流条件下停／开槽技术,研制出由分置式多点分流、同步运行开关组装置和可变电阻分流装置等构成的不停电停开槽装置,解决了电解系列不停电条件下实现电解槽停开操作的技术难题,消除了停开槽导致的系列停电对整流装置及电网的冲击,改善了电解系列的运行稳定性,有利于提高电解槽寿命和能源利用率。
陈广其[5]2011年在《铝电解氧化铝加料控制技术应用研究》文中提出近年来，铝在国民经济中占有重要的位置，它对经济发展起到很重要的作用，我国铝电解技术发展很快，但与其他先进国家比还有一定差距，主要表现在铝电解工艺水平和铝电解控制技术上。采用先进的控制技术，不仅提高了铝电解的生产效率，还提高铝的产品质量。由于铝电解过程是一个非常复杂的非线性、变量多、干扰大、大滞后、具有不确定性的工业过程体系，因此利用常规的控制技术很难达到理想的控制效果，目前主要有两种氧化铝浓度控制方法，一种是定时加料控制方法，另一种是基于模型的自适应点式加料方法，由于每个电解槽工作状态有差异，加之采用的数学模型是近似的线性模型，所以，控制效果不理想，电流效率低。基于以上原因，本文根据铝电解工业系统的特点，提出了铝电解点式加料智能控制方法。做了如下工作：第一概述了国内外铝电解发展现状，分析了铝电解的工作原理及特点，并进一步分析了铝电解控制技术存在的问题。第二设计了铝电解计算机控制硬件系统，该系统主要包括四大功能模块。即模拟量输入通道、模拟量输出通道、开关量输出通道、开关量输入通道。模拟量输入通道功能是检测过程模拟信号，将系列电流，系列电压，槽电压等模拟信号，经总线传输到A/D转换模板，送入计算机进行处理。模拟量输出通道功能是输出控制信号控制氧化铝加料装置。开关量输出通道功能是输出阳极效应、系列电压异常等故障预报及报警信号。开关量输入通道功能是检测电动机等开关量设备的状态。第叁本文设计了模糊神经网络控制器控制氧化铝加料装置，该控制器具有四层网络结构，解决了传统模糊控制由于隶属函数和模糊规则选取不当造成的控制缺陷所带来的问题。模糊神经网络不仅空间结构清晰，而且具有很强的自学习能力和非线性逼近能力，提高了铝电解系统的控制效果，并对模糊神经网络控制器进其结构和算法进行了详细的分析，仿真结果表明：该控制器具有良好的鲁棒性和自适应性。第四研究了采用小波神经网络预测控制对铝电解料斗的下料控制方法。并进行了仿真。结果表明：该方法具有诊断时间短，准确率高等特点，具有很好的实时性和可靠性。第五系统介绍了预焙铝电解生产过程网络控制系统的结构以及设计方案。第六基于神经网络的铝电解浓度控制方法进行了总结，对其优点和不足进行进一步地探讨，对未来工作进行了展望。
黄超[6]2016年在《铝电解过程优化控制研究》文中进行了进一步梳理铝电解生产行业是一个高耗能、高污染的行业,对铝电解生产过程实施优化控制管理显得尤为重要。氧化铝浓度和电解温度是铝电解过程中的两个关键指标,由于高温、大电流、强腐蚀性和强磁场等现象的存在,二者均不能在线连续测量。但是,二者又都需要被控制在一定的范围内,否则,将对预焙铝电解槽乃至整个电解系统产生不利影响。论文首先分析了现代铝电解生产工艺的基本原理和流程,介绍了生产过程中的相关工艺参数,并重点分析研究了铝电解生产过程中的物料平衡与能量平衡。其次,针对铝电解过程不易建立精确数学模型的特性,基于模糊神经网络,设计了氧化铝浓度的智能控制算法。该算法采用BP学习算法,能够有效跟踪控制铝电解生产过程中的氧化铝浓度。最后,针对存在开放性、非线性、大滞后以及多变量互关联等特性的铝电解过程,分析了影响预焙铝电解槽物料平衡与能量平衡主要因素的相互关联关系。基于行为策略方法和链系统控制方法,建立了铝电解过程的多级分布式关联模型,该系统模型由氧化铝浓度和电解温度两个二级关联系统和六个叁级关联子系统构成。提出了铝电解过程中关于氧化铝浓度和电解温度的多级分布式控制方案,给出了该系统的多级分布式预估算法和控制算法,确定了各级子系统之间的关联协调机制。各个子系统分工合作、协同运行,获得全局控制功能。仿真结果表明,应用该控制方法后,铝电解动态过程中的氧化铝浓度与电解温度得到了有效控制。通过对铝电解过程中氧化铝浓度、电解温度等的优化控制,可以提高铝电解生产效率,进一步促进节能减排。
梁加山[7]2004年在《预焙铝电解槽智能模糊控制系统的研究与开发》文中研究指明铝电解是一个电解槽数量多、高能耗、高粉尘、强磁场、环境恶劣、劳动强度大的复杂生产过程。计算机自动控制技术在铝电解生产过程中的应用，对于提高电流效率、降低能耗、提高劳动生产率、减少工人劳动强度、改善工厂生产环境、改进生产管理水平、促进企业快速发展以及创造更好的经济效益和社会效益具有重要的意义。 智能模糊控制方法具有人工智能的特点，能够模拟专家的操作经验和人们的思维过程，因此这种控制方法已广泛地应用于过程控制等多个领域，并取得很好的应用效果。 预焙铝电解槽是一种复杂的非线性、多变量时变系统，具有模型的不确定性，并且浓度、极距、温度和分子比等参数在线检测较困难。因此，对于预焙铝电解槽的控制，采用智能控制方法更容易达到预期的控制效果。针对上述特点，依据铝电解“四低一高”的最佳工艺条件，设计出铝电解槽智能模糊控制槽控机。在广泛收集专家控制经验与知识的基础上总结出新的控制策略。它能在脱机状态下独立完成电压、电流的在线采集，正常槽况下的准连续按需下料控制与常态极距调节、槽噪声解析与报告，阳极效应预报与声光报警，人工作业工序监控等功能，能在联机状态下与监控机交换数据，并接收来自监控机的参数整定与优化，使对电解槽的监控更为精确和可靠。 本文就专家系统、模糊控制等智能控制技术进行了探讨；并着重论述了智能模糊控制方法在铝电解槽工艺控制中的应用；详细说明了控制系统软、硬件的设计思想及其实现；同时，针对铝电解槽的工艺特点，说明了控制系统所采取的抗干扰措施。 本课题的开发和研究成果，将有力地推动预焙铝电解槽控制技术的发展，并获得巨大的经济效益。与此同时，还将促进智能模糊控制技术的发展及其在工业过程控制中的广泛应用。
魏航[8]2005年在《复杂过程网络控制及嵌入式实时控制系统的研究与开发》文中研究表明铝电解是一个电解槽数量多、高能耗、高粉尘、强磁场、环境恶劣、劳动强度大的复杂生产过程。因此,计算机自动控制技术在铝电解生产过程中的应用具有重要的意义。 论文在对网络控制系统和嵌入式实时系统进行研究的基础上,依据铝电解“四低一高”的最佳工艺条件、过程监控功能以及生产管理的要求,为某大型铝电解厂研究开发了生产过程网络控制系统。 论文对嵌入式系统及嵌入式操作系统μC/OSII进行了分析与研究,并结合铝电解生产这样一种复杂的非线性控制对象,将μC/OSII移植到预焙铝电解槽智能控制系统中。 全文共由七个部分组成。第一章是绪论部分,给出了课题的来源、网络控制系统及嵌入式实时系统的发展背景。第二章对复杂的控制对象——铝电解生产进行了研究。第叁章从理论分析和技术实现两大方面对网络控制系统进行了研究,对网络类型与协议、网络采样率、时延、多数据包传输和数据包丢失等网络基本问题进行了分析,重点研究了网络控制系统的技术实现。第四章主要就专家系统、模糊控制等智能控制技术进行了探讨,对系统所采用的控制算法进行了详实的研究,并给出具体实现。第五章对铝电解生产过程网络控制系统的整体结构进行了设计,给出了硬件和软件实现,着重研究了多线程技术和数据安全策略。第六章研究基于80C196KC的μC/OSII系统在预焙铝电解槽智能控制系统中的应用。第七章对全文的工作及所取得的成果进行了总结。
马蓉[9]2007年在《铝电解槽槽况多维分析系统的开发》文中研究说明计算机智能控制系统在现代铝电解工业生产中的应用可以说是日新月异，随着网络和信息时代的发展，怎样最优化地分析已获得的数据信息，从中找出有利和影响铝电解生产的因素已成为计算机智能控制系统在现代铝电解生产工业中的重要应用方向。本论文针对电解铝行业中的生产特点，从计算机在铝电解行业中的使用现状入手，结合工作实践，讨论了基于网络、大型数据库和数据仓库思想的铝电解槽槽况多维分析系统平台的设计与实现技术，重点讨论了OLAP技术在铝电解槽槽况多维分析过程中的应用，提出了铝电解槽槽况多维分析系统的星型模型，并依照模型的思想设计出了分析软件。软件通过对电解铝智能监控软件获得的生产数据进行分析处理，从图形的角度对各种参数进行了显示，从而让电解生产的管理人员能够方便地分析出电解生产过程中的异常情况，采取及时有效的办法来控制电解生产中的异常情况。论文还简单阐述了通过数据挖掘规则进行专家决策系统设计的思路，提出了铝电解多维分析系统下一步的研究方向，同时对设计中采用的关键技术进行了详细的说明。论文的主要贡献在于使用了OLAP技术的星型模型对铝电解槽槽况多维分析系统进行建模，利用Visual Basic进行编程绘制出槽况系统的直方图、折线图，使得以往只能依靠人工完成的繁琐的分析工作得以简化，极大地方便了的生产管理者对生产技术条件的掌握和调整。对分析各种异常槽槽况，预防和消除其它电解槽发生类似情况，提高电解生产效率有非常直观的指导作用。
宋祥君[10]2010年在《400KA铝电解槽能耗优化控制系统及实现》文中进行了进一步梳理电解铝工业属于高耗能行业,如何控制成本,节能降耗已经成为电解铝企业的重要目标。低电压铝电解生产工艺是目前进行能耗优化的主要措施,该工艺具有提高电流效率、节省电能、延长电解槽寿命等优点,已成为当今世界铝电解工艺研究和发展的一个重要方向。电流强化是提高铝电解槽产量和经济效益的有效手段,结合电流强化理论进行了铝电解能耗优化控制研究,并在河南中孚实业400kA铝电解实验槽进行了实验。主要研究了基于极距调节的铝电解低压生产控制技术,阐述了整个电解铝生产的网络控制系统的实现。通过对低电压铝电解生产工艺、电解温度和电压变化的研究,获得了极距与电流效率的关系,分析了电流强化对电流效率的影响。通过测量极距等参数,计算得出新一轮的电压平衡。应用基于NN-PID控制器的RC控制技术实现降低电压的控制。最后还对400kA电解铝生产线的网络控制技术进行了研究。通过控制电解槽低电压运行,构建了铝电解能耗优化控制系统,使铝电解生产运行实现节能降耗。该系统已投入中孚实业运行半年,目前400kA铝电解槽电流已强化至412kA,设定电压由3.87V降至3.8V,吨铝电耗为12483kwh/t-Al,比原来降低约400 kwh/t-AL。通过实现铝电解过程能耗优化控制,达到电解槽能量平衡与节能降耗之目的。
参考文献：
[1]. 大型预焙铝电解过程智能控制系统的设计与实现[D]. 丁心耿. 中南大学. 2004
[2]. 160KA预焙铝电解槽工艺与控制技术综合优化的研究[D]. 戴小平. 中南大学. 2004
[3]. 预焙铝电解槽专家模糊控制系统研究[D]. 张伟. 中南大学. 2005
[4]. 大型预焙铝电解槽节能与提高槽寿命关键技术研究[D]. 梁学民. 中南大学. 2011
[5]. 铝电解氧化铝加料控制技术应用研究[D]. 陈广其. 沈阳建筑大学. 2011
[6]. 铝电解过程优化控制研究[D]. 黄超. 郑州大学. 2016
[7]. 预焙铝电解槽智能模糊控制系统的研究与开发[D]. 梁加山. 中南大学. 2004
[8]. 复杂过程网络控制及嵌入式实时控制系统的研究与开发[D]. 魏航. 中南大学. 2005
[9]. 铝电解槽槽况多维分析系统的开发[D]. 马蓉. 兰州大学. 2007
[10]. 400KA铝电解槽能耗优化控制系统及实现[D]. 宋祥君. 中南大学. 2010