基于数据驱动和预测原理的电解槽优化控制系统设计

摘要

铝电解是一个高能耗的行业，随着世界能源供应的日益紧张和人们环保意识的不断增强，国家政策的硬性规定，低污染、高效能和高度智能控制成为电解铝行业工艺技术发展的主要方向。
　　 针对目前电解槽如何节能降耗的不同实现思路，本文以中铝贵州分公司160KA电解槽监控系统收集的历史数据和实时数据为研究对象，提出一套电解槽在线优化控制策略。首先以电解槽的实时数据库为基础，采用数据驱动算法，从大量的无序的、高噪声的电解槽运行数据中发掘出能够反映电解槽状态的关系，结合工艺专家知识研究电解槽状态体系及各状态的诊断依据，并以此状态体系为基础，推理出不同状态下电解槽控制的优化策略。通过电解槽工艺系统的优化实现节能降耗和延长电解槽寿命之目的。对于氧化铝浓度的判定采取了有别于以往的只根据电解槽表观电阻来推断浓度的范围。提出了电解槽状态和出铝量作为影响氧化铝浓度的因素并结合槽电阻斜率利用基于正交变换的经典线性预测方法推断下一时刻氧化铝浓度。通过对电解槽状态的准确判断和浓度的范围预测在原有槽控机控制策略上加入模糊推理机，从而更好的控制加料间隔(NB)和电解槽设定电压降低阳极效应发生次数，使电解过程维持在能量平衡和物料平衡之间，达到节能降耗的目的。
　　 该优化控制系统于2008年9月开始在中铝贵州分公司电解铝厂进行试验，经过三个月的运行和工艺专家的分析，取得较好的效果。对电解槽槽况、工况判断的准确性高于90％；对氧化铝浓度判断的准确性达到了95％以上；使电解槽中氧化铝浓度的相关性大大提高、阳极地动作次数大大降低，实现了每吨铝节电150度以上。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 基于数据驱动的电解槽优化控制系统总体方案

3 基于数据驱动的电解槽状态识别系统研究

4 氧化铝浓度预测模型研究

5 电解槽优化控制系统的设计与实现

6 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录