Автоматизация процесса электролиза алюминия на примере ИркАЗ-РУСАЛ

Автоматическое поддергивание кожуха

Алгоритм обеспечивает периодическое поддергивание кожуха электролизера. Параметры поддергивания - периодичность T1кож и время поддергивания Tкож задается с верхнего уровня. После того, как истечет таймер очередного поддергивания, и будут выполнены следующие условия

Кожух находится в аромате и не движется

Работа алгоритма разрешена

На ванне нет анодного эффекта и с окончания последнего АЭ прошло больше заданного промежутка времени

Выполняется подача кожуха вверх продолжительностью Tкож и перезапускается таймер очередного поддергивания с учетом принципа конвейера (см. Общие черты алгоритмов).

Изменяемые с верхнего уровня параметры алгоритма:

Периодичность поддергивания кожуха T1 кож

Время поддергивания кожуха Tкож

Сопровождение обработок электролизера

Алгоритм предназначен для уменьшения подачи глинозема в ванну через АПГ после обработки электролизера, компенсации потерь тепла при растворении большой массы глинозема и запрещения излишних подач анодной рамы, связанных с резким изменением напряжения после обработки. Он включается автоматически, в соответствии с расписанием обработок конкретного электролизера. Таблица обработок электролизера рассчитывается нижним уровнем системы при получении от верхнего уровня команды “Изменилось расписание обработок корпуса”. Расписание обработок корпуса вводится оператором верхнего уровня в виде набора записей вида

Из полученного расписания обработок корпуса программа создает таблицу обработок для данного электролизера, которая в дальнейшем хранится на нижнем уровне. Например, из записи в таблице корпуса, содержащей информацию об обработке, идущей от 90-го до 60-го электролизера с 16:00 по 16:30 получится, что обработка 80-го электролизера должна начаться в 16:10.

Алгоритм начинает работу за время T3обр до номинального начала обработки. В этот момент АПГ ванны переходит на редкое питание по таймеру с коэффициентом зарежения обр (на столько увеличивается время между срабатываниями дозаторов) и одновременно изменяется цель управления электролизера на величину dUобр. Изменение уставки происходит с учетом правил приоритетности добавок к уставке (см. Общие черты алгоритмов).

После того, как алгоритм поддержания МПР отрегулирует напряжение электролизера к новой цели управления, за время T1обр до начала обработки запрещаются автоматические подачи анодной рамы. Этот запрет действует до времени T2обр после обработки.

После отработки алгоритма (через промежуток времени T4обр после начала обработки) АПГ ванны переходит в фазу голодания регулирования концентрации глинозема.

При включении алгоритма ликвидации МГД-нестабильности или возникновения анодного эффекта, работа алгоритма прекращается автоматически. При этом сбрасываются запрещение автоматических подач анода и повышение уставки, обусловленное алгоритмом.

Изменяемые с верхнего уровня параметры алгоритма:

Величина и поведение добавки к уставке напряжения после обработки ванны

Периоды запрещения автоматических подач анодной рамы до и после обработки T1обр и T2обр

Периоды перехода АПГ ванны на редкое питание до и после обработки T3обр и T4обр

Коэффициент зарежения питания после обработки обр

Минимальное время регламентной операции T2рег

В настоящее время алгоритм до конца не отлажен и в него могут быть внесены изменения и/или дополнения.

Поиск анодного эффекта

Алгоритм предназначен для того, чтобы периодически вызывать на электролизере анодный эффект. Он может быть включен вручную с панели блока ТРОЛЛЬ или с верхнего уровня системы или автоматически программой нижнего уровня. Последнее происходит через время (dTае-1час) после начала предыдущего анодного эффекта, где dTае - время между штатными анодными эффектами.

Работа алгоритма заключается в полном запрещении подачи глинозема в ванну через механизмы АПГ. Алгоритм завершается при возникновении на ванне анодного эффекта, после чего запрет АПГ снимается. Во время работы алгоритма происходит следующее:

Не изменяется цель управления после выливки и обработки электролизера

Не ликвидируется возникшая на электролизере МГД-нестабильность

Запрещается регулирование МПР вниз

Изменяемые с верхнего уровня параметры алгоритма:

Промежуток времени между штатными анодными эффектами dTае.

Прогноз анодного эффекта

Алгоритм определения прогноза анодного эффекта работает постоянно за исключением времени анодного эффекта и периода T3прг после него. Он предназначен для контроля работы механизмов АПГ и предотвращения серии подач анодной рамы вниз (поддавливания ванны) непосредственно перед анодным эффектом. В состоянии прогноза анодного эффекта для всех алгоритмов запрещены автоматические подачи анодной рамы вниз.

Алгоритм устанавливает признак прогноза анодного эффекта, если в течение времени T1прг производная фильтрованного напряжения по времени (см. Математический аппарат) будет больше, чем DUпрг.

Прогноз сбрасывается при возникновении анодного эффекта или если в течение времени T2прг производная фильтрованного напряжения по времени будет меньше, чем DUпрг.

Изменяемые с верхнего уровня параметры алгоритма:

Время запрещения определения прогноза анодного эффекта после возникновения АЭ на ванне T3прг

Времена установления и сброса прогноза анодного эффекта T1прг и T2прг

Характерную величину производной напряжения DUпрг.

Сопровождение анодного эффекта

Состояние и продолжительность анодного эффекта фиксируется следующим образом. Считается, что на электролизере возник анодный эффект, если среднее за секунду рабочее напряжение Uраб на ванне превысит величину U1ае. Анодный эффект считается приостановленным, если Uраб станет меньше U2ае. Считается, что анодный эффект завершился, если анодный эффект приостанавливается на время, большее, чем dTае. При возникновении анодного эффекта

выполняются подряд N1ае усиленных циклов АПГ.

Отключаются все включенные регламентные режимы (выливка, перетяжка и выравнивание анодной рамы, замена штырей)

Отключаются алгоритмы сопровождения обработок электролизера, поиска анодного эффекта и ликвидации МГД-нестабильности

Сбрасываются изменения уставки, обусловленные работой всех алгоритмов, кроме алгоритма замены штырей

Если при возникновении анодного эффекта управление анодной рамой находится в автоматическом режиме, то программа выполняет подачу анодной рамы вверх максимальной длительностью Tае. Эта подача может быть и более короткой, т.к. если Uраб превысит величину U3ае, анодная рама останавливается.

После окончания анодного эффекта в течение времени T2ае АПГ работает по таймеру. Кроме того, на время T1ае запрещается автоматические подачи анодной рамы.

Изменяемые с верхнего уровня параметры алгоритма:

Параметры определения анодного эффекта U1ае, U2ае и dTае.

Число усиленных циклов АПГ N1ае, выполняемых при возникновении анодного эффекта.

Параметры автоматической подачи анодной рамы при возникновении анодного эффекта Tае и U3ае.

Время работы АПГ по таймеру после анодного эффекта T2ае

Время запрещения регулирования после АЭ T1ае

Работа АПГ по таймеру

Механизмы АПГ работают по таймеру, то есть подают в электролит одинаковые дозы глинозема через равные промежутки времени в случае, если одновременно

А) автоматическая работа АПГ не запрещена и не работает поиск анодного эффекта

Б) выполняется одно из следующих условий:

Когда работа алгоритма поддержания концентрации запрещена или невозможна (в течение времени, большего, чем T2конц отсутствует приведенное напряжение).

В фазе подготовки к началу основной работы алгоритма концентрации и фазе перехода от насыщения к голоданию.

Во время перетяжки анодной рамы, если она длится более чем T2пер

В течение T2ае после анодного эффекта

После выливки в течение времени T2выл

После замены штырей в течение времени T2зам

В течение периода редкого питания по таймеру до и после обработки ванны (см. Сопровождение обработок электролизера)

Кроме перечисленных условий есть возможность запустить режим питания по таймеру с панели блока ТРОЛЛЬ или с верхнего уровня системы. В этом случае он будет работать до тех пор, пока аналогичным образом не запустится другой режим работы АПГ (например, алгоритм поддержки концентрации) или не произойдет автоматический переход к алгоритму поиска анодного эффекта.

После окончания периода питания ванны по таймеру автоматически запускается алгоритм поддержки концентрации, если он не запрещен.

Изменяемые с верхнего уровня параметры алгоритма:

Время перехода на питание по таймеру при отсутствии приведенного напряжения T2конц

Время перехода на питание по таймеру после начала перетяжки анодной рамы T2пер

Время работы АПГ по таймеру после анодного эффекта T2ае, после выливки T2выл и замены штырей T2зам

Поддержание концентрации глинозема

Алгоритм поддержания концентрации глинозема в электролите запускается автоматически по истечении времени питания по таймеру, если алгоритм не запрещен. Также его можно запустить вручную с панели блока ТРОЛЛЬ или с верхнего уровня.

Алгоритм состоит из фазы подготовки к началу работы и трех основных фаз - голодания, насыщения и регулирования МПР (переход от насыщения к голоданию). Работа алгоритма начинается с фазы подготовки. Она заключается в работе обычного алгоритма регулировании МПР (см. Максимальное время насыщения. T2нас

Максимальное время перехода от насыщения к голоданию Tпер.

Автоматическая ликвидация МГД-нестабильности).

В течение этой стадии АПГ работает по таймеру с базовым периодом баз. Стадия завершается, когда среднее за 3 мин. приведенное напряжение окажется в пределах мертвой зоны регулирования.

После этого происходит автоматический переход к фазе гарантированного голодания. При этом:

АПГ работает в полтора раза реже базовой частоты

Мертвая зона регулирования МПР расширяется до пределов от (Uцели - U1конц) до (Uцели + U2конц), причем при подаче вниз целью регулирования является не . Uцели, а середина верхней части мертвой зоны (Uцели + U2конц)/2.

Гарантированное голодание через время T1гол переходит в фазу нормального голодания. В этой стадии:

Подачи анодной рамы осуществляются так же, как и при гарантированном голодании

Время между срабатываниями дозаторов АПГ гол устанавливается в зависимости от производной фильтрованного напряжения. Если она отрицательна, то гол = гол *баз, (гол больше 1.5), в противном случае - гол = 1.5*баз

Нормальное голодание завершается только когда производная фильтрованного напряжения станет больше заданного значения Dгол. Алгоритм переходит в фазу гарантированного насыщения, в которой

Подачи анодной рамы осуществляются так же, как и при голодании

АПГ работает в два раза чаще баз.

Гарантированное насыщение через время T1нас переходит в фазу нормального насыщения. В этой стадии:

Подачи анодной рамы осуществляются так же, как и при голодании

Время между срабатываниями дозаторов АПГ уменьшается в нас раз.

Нормальное насыщение заканчивается через время (T2нас- T1нас) или раньше, если производная фильтрованного напряжения станет больше нуля. После этого алгоритм переходит в фазу регулирования МПР. В этой стадии изменяется поведение алгоритма регулирования МПР. Подачи анодной рамы выполняются по следующим правилам:

Если среднее за 3 мин. приведенное напряжение меньше нижней границы стандартной мертвой зоны (Uцели - dUмпр), то выполняется подача вверх, но в качестве цели регулирования берется середина нижней части мертвой зоны (Uцели - dUмпр/2)

Если разность между средним за 3 мин. приведенным напряжением и целью управления не больше dUмпр, то выполняется подача вниз, причем в качестве цели регулирования также берется середина нижней части мертвой зоны.

Если разность между средним за 3 мин. приведенным напряжением и целью управления будет больше dUмпр, то подача не выполняется, а устанавливается признак “Проверьте АПГ”.

АПГ работает по таймеру с базовым периодом баз

Смысл описанного выше изменения алгоритма поддержания МПР в фазе перехода от насыщения к голоданию сводится к следующему: Для того, чтобы в процессе работы алгоритма концентрации напряжение колебалось вокруг цели управления, его минимум должен находиться где-то в нижней части стандартной мертвой зоны. Условие отсутствия подачи вниз при слишком большой невязке связано с нежелательностью поддавливания ванны в случае длительного периода плохой работы АПГ. Оно является необязательным и может быть выброшено, если на конкретном заводе организована оперативная реакция персонала на предупреждения системы о возможных неполадках АПГ. Стадия завершается при выполнении одного из условий:

Фаза длится более Tпер (не удается отрегулировать МПР)

среднее за 3 мин. приведенное напряжение становится больше нижней границы стандартной мертвой зоны (Uцели - dUмпр) но не больше Uцели

Во время нахождения алгоритма в фазе регулирования МПР выставлен признак “Проверьте АПГ”

Изменяемые с верхнего уровня параметры алгоритма:

Параметры изменения границ мертвой зоны регулирования при голодании и насыщении U1конц и U2конц

Коэффициент зарежения питания при голодании на правой ветви гол

Коэффициент учащения питания при насыщении нас

Производная завершения голодания DUгол

Время гарантированного голодания T1гол и насыщения T1нас

Максимальное время насыщения. T2нас

Максимальное время перехода от насыщения к голоданию Tпер.

Автоматическая ликвидация МГД-нестабильности

Алгоритм предназначен для автоматического гашения возникшей на электролизере МГД-нестабильности с помощью увеличения межполюсного расстояния. Он включается автоматически, если

На электролизере обнаружена МГД-нестабильность

Работа алгоритма разрешена

Управление анодной рамы находится в автомате

Не работает алгоритм поиска анодного эффекта

Не включен ни один из регламентных режимов (выливка, перетяжка и выравнивание анодной рамы, замена штырей)

С момента возникновения анодного эффекта прошло время большее, чем T3ае

В момент включения алгоритма:

Принудительно завершается алгоритм сопровождения обработки ванны

Сбрасываются добавки к уставке, обусловленные работой алгоритмов выливки и сопровождения обработки ванны

Устанавливается добавка к уставке, равная dU1вол. Если при этом цель управления (см. Термины и формулы) оказывается меньше, чем среднее за 3 мин. приведенное напряжение U180 плюс 0.5*dU1вол, то добавка к уставке устанавливается равной (U180 + 0.5*dU1вол)

Запускаются таймеры волнения на ванне Таймер-1 и отсутствия волнения на ванне Таймер-2

В процессе работы алгоритма эти таймеры используются следующим образом:

Если в данный момент на электролизере уровень волнения больший, чем A1вол, то таймер-1 включается, а таймер-2 приостанавливается.

Если в данный момент на электролизере уровень волнения меньше, чем A2вол, то таймер-1 приостанавливается, а таймер-2 включается.

Если таймер-1 накопил время большее, чем T1вол, то добавка к уставке повышается на dU1вол и оба таймера перезапускаются. При этом добавка к уставке ограничивается величиной dU4вол

Если таймер-2 накопил время большее, чем T2вол, то добавка к уставке уменьшается на dU2вол и оба таймера перезапускаются.

Алгоритм прекращает работу в случае,

Страницы: 1, 2, 3, 4