铝电解槽阳极电流分布特征及设计上的思考

在铝电解槽阳极换块周期内连续测定阳极组的电流分布值。并采用电阻温度系数去修正测定值。掌握阳极组在换极的不同时段的电流分布特征及规律,采用绝对偏差、偏差比的对比分析方法,评价阳极组在换极的不同时段,换阳极组数发生变化时,阳极组电流分布的不均匀性(波动)。依据上述内容,对铝电解槽阳极组的设计提出需综合考虑的几个因素。     

铝电解槽磁流体稳定性判据

频率是判据铝电解槽磁流体稳定性的重要参数。每种特定状态下的磁流体都具有一个固有振荡频率（MHD特征频率）。当扰动力频率与该频率值接近或相等时,磁流体的振荡振幅就会无限大增大,这就是共振。共振是不稳定的最危险状态。测量阳极导杆电流波动波形．对该波形进行快速付里叶分析（FFT）,求出最频值。将该值与临界稳定界限相对应的MHD特征频率相比较,是判据槽磁流体稳定性的科学方法。     

300kA、400kA铝电解槽铝液液面波动的实时监测与分析

采用等距压降法在工况条件下分别对300kA和400 kA系列电流阴极炭块普通组合、高低组合以及端头槽和非端头槽等两种不同进电方式的四台电解槽的阳极导杆电流进行了工业测试。根据测试曲线的波动周期、波幅和相位差详细地分析了槽内铝液的波动传递及铝液水平方向上形成的漩涡状态,列举了阳极效应发生时阳极导杆等距压降曲线的典型特征,通过计算研究了阳极电流分布的均匀性,并提出了改善阳极电流分布均匀性的建议。     

铝电解槽换极过程界面变形和阳极电流分布变化规律研究

换极操作是预焙铝电解槽生产中非常重要的一项操作。新极最开始不能导电这一特点,使得电解槽的稳定性在换极过程中受到了很大的冲击。本文建立了电磁场与流场的计算机仿真模型,利用该模型模拟了换极前后铝液中水平电流和铝液界面变形情况,结果显示,相比换极前,换极后的最大水平电流能够达到不换极时的2倍～3倍,铝液电解质界面变形幅度增加4～10 mm,界面变形超过10 mm和20 mm的面积占比增加了1.5倍和2.3倍。在电解槽上安装了阳极电流监测系统,以大量的阳极电流测量数据为依据,对换极前后的阳极电流大小、波动程度和电流恢复速度的变化情况进行了比较分析,结合仿真模型的结果解释了阳极电流大小和波动发生变化的原因,并提出了加快电流恢复的建议。     

铝液波浪与电流效率(△IACP-CE％曲线)

预焙槽电流效率与极距、阳极电流分布有关,他们之间的关系可以用关系曲线来描述.二者之所以与电流效率有关,最本质的因素是极距,电流分布的变化会引起槽膛内熔体(电解质、铝液)流速与波动的变化.熔体垂直波动的波幅大小决定于熔体水平流动的流速和不均匀性.铝电解槽熔体垂直波动波幅与对应的单组阳极导杆电流波动的幅值成正比,由此,我们提出△IACP-CE％关系曲线.通过测量熔体垂直波动的波幅去评估电流效率.     

铝电解阳极电流分布在线无线监控系统的开发应用

铝电解槽生产中掌握各个阳极电流的分布情况,可以及时了解电解槽的变化趋势,防止偏流的发生,减少电解槽的铝液波动,提高电流效率,保证电解槽的稳定运行。阳极电流分布的在线无线监测,布线短,测量精确,周期短,大幅减少工人巡视测量的劳动强度,为电解槽运行状态提供参考数据,提高了电解槽的管理水平。     

槽噪声与阳极导杆电流波动

铝电解槽生产过程中产生槽噪声的成因是各种各样的,因而噪声的性质也各不相同,根据槽噪声讯号的波形,频率分类,槽噪声大致可分为无序噪声(阳极噪声)和有序振荡(电磁力噪声)二类。用提高阳极距离的办法去抑制,对无序噪声常常有效,但对有序振荡则往往无效,有迹象表明,电磁力噪声就是由于阳极移动而激发,例如出铝(相当于移动极距)就常常引起槽不稳定。抑制噪声的正确方法应该是分清噪声的性质,迅速发现噪声源,采取有针对性的抑制措施。测量单根阳极导杆电流波动的频率和幅值是分清噪声性质,寻找噪声源的简单而有效的方法。我们近期研发的LH—70型阳极电流测量仪可作为铝电解车间操作人员用来判定噪声性质,发现噪声源的简便仪器。     

电流分布对160kA预焙阳极铝电解槽磁场影响的数值计算

应用表面磁荷法对贵州铝厂160kA大型预焙阳极铝电解槽的磁场进行了计算,通过对电流分布均匀情况下和考虑了实际电流分布情况下的电解槽磁场的比较,可以看出,阳极和阴极电流分布对铝电解槽磁砀分布具有绝对的影响,只有在考虑了阳极和阴极电流实际分布的情况下,才能准确地计算出铝电解槽的实际磁场分布。     

铝电解槽阳极信息特征提取

随着铝电解槽的快速发展,对铝电解槽极距等重要参数的测量显得至关重要。传统的测量方法体现不出极距的非均一性和实时变化的特性。针对传统方法的缺点,本文建立了软测量模型,并用极距在线监测系统采集了单槽阳极电流信号数据。通过对不同槽况下电流信号进行时域和频域分析,得到正常槽况和效应槽况下的阳极信号波动特征。     

一种瞬时评估电流效率的方法

测量预焙槽每一根阳极导杆电流幅值评估极距均衡性。测量每一根阳极导杆电流波动幅值评估该阳极掌底投影下熔体垂直波动高度。作△IACP-CE%关系曲线(全槽阳极导杆电流波动平均值——电流效率关系曲线)。测量槽任意一根阳极导杆电流波动波形基频(FFT)判据该槽稳定性。     

大型预焙铝电解槽阳极电热场的计算分析

铝电解槽运行期间,在阳极炭块上不断发生电化学作用,炭块不断消耗,阳极高度不断减小。在这一变化过程中,阳极组(包括:碳块、钢爪、铝导杆)压降、阳极上通过的电流、阳极上部散热量等参数不断变化,这种变化对电解槽的电流分布产生影响,从而影响电解槽的稳定性。这些不断变化的参数也直接影响着电解过程的电能消耗。有研究表明,铝电解槽热耗电压每增加0.1V,每吨铝能耗相应增加338.8kW·h,而阳极上部(包括钢爪和导杆)的热耗量通常占总热耗量的六至七成。因此,研究阳极压降、阳极上部散热量随着炭块消耗如何变化对于科学确定电解过程阳极更换次序,提高电解槽的稳定性,研究如何降低能耗,提高经济效益具有重要的指导作用。     

利用阳极电流在线检测系统监控电解槽稳定性的实践

本文分析了电解槽几种情况下的阳极电流波动程度和特征,通过简化模型估算了极距和波动程度的关系,提出了针对不同波动特征的具体处理方法。在试验槽上安装了阳极电流在线检测系统,可以诊断导致阳极电流波动的原因,有利于电解槽稳定性的改善。     

我国现行铝电解槽散热状态及散热能力研究

经过对国内40多个系列、100多台铝电解槽进行了能量平衡测量,基本上掌握了我国现行工业铝电解槽的散热状态,在此基础上进行了进一步的数据处理和挖掘,得到了我国现行工业铝电解槽的两种极限散热状态,经过合理的推导,得到了能使我国现行铝电解槽正常运行的电压-电流可调配区间.在此区间内,只要能够合理的匹配铝电解槽的各项工艺技术参数、合理的调整能量平衡就能达到想要的最佳的电流-电压匹配关系,获得较大的经济效益.     

300kA预焙阳极铝电解槽阴极状况的诊断

铝电解槽阴极的电压信号能够反应铝电解槽的运行状况。通过对采集到的铝电解槽的阴极电压进行小波去噪,对重构后的包含主要信息的信号进行无量纲特征参数提取。选出对信号故障最敏感的两个特征,运用K均值聚类分析的方法,将信号的特征分为正常的一类和有故障的一类,从而确定信号是否存在故障和故障发生的时间,这对于铝电解槽的故障在线诊断提供了借鉴。     

电解槽阳极电流的新型测试方法

铝电解槽阳极电流分布,是了解阳极工作状态和分析电解槽状态的重要参数,本文通过利用阳极导杆温度与其流经的电流存在相关性的原理,开发输入导杆温度及电解槽基本参数的阳极电流测试程序,改变传统等距压降测试方法误差大,操作不便的缺点,为工业性应用推介一种新方法。     

铝电解槽中铝液稳定方法

本专利介绍了改善铝电解槽中垂直磁场分布以及减少由于电磁力所造成的铝液表面隆起的方法。迄今为止,电解槽有横向和纵向两种配置方法,槽从两端进电。此种类型的电解槽,由于输送大电流的阴极母线在电解槽的侧部通过,因而,槽中产生强的磁场。此外,在电解槽内,从阳极母线来的电流经过碳阳极进入电解质中,再经过铝液而到碳素槽底,然后,汇集到平行配置的许多阴极棒     

新型阴极结构铝电解槽铝液面稳定性测定与研究

分析了铝电解槽阴极铝液面波动的原因及其对铝电解生产的影响,提出了测量电解槽铝液面波动的测量方法和原理,通过对新型阴极结构电解槽和传统普通电解槽的阳极导杆等距离压降测定,认为新型阴极结构电解槽比普通电解槽有较少的阴极铝液面波动。     

应用希尔伯特-黄变换对铝电解过程阳极电流的分析

铝电解过程阳极导杆等距压降信号是反映电解槽状态变化的重要参数之一,所以对该参数的检测与分析尤为重要。本文设计的铝电解槽多参数采集与分析系统是以PCI-8602数据采集卡为核心的数据采集与分析系统。阳极导杆等距压降信号的分析,采用了希尔伯特-黄变换法(HHT),实现信号中的噪声高频成分和真实低频成分的逐层分离,清晰得到信号主频。分析过程包括:经验模态分解,Hilbert变换以及积分求边际谱。与傅里叶变换谱图进行对比,希尔伯特-黄变换法在分析铝电解槽阳极导杆等距压降信号时分辨率较高、能获取信号时频特征。结合铝电解工艺特点,分析了信号频率存在的合理性,和用于电解槽故障诊断的有效性。系统软件由Visual C++6.0、MATLAB、Microsoft Access 2003数据库联合编写,其中MATLAB软件用于数据分析,Access数据库完成数据存储,VC软件以友好的界面实现了数据采集与实时显示、处理结果显示等功能。     

预焙阳极铝电解槽阳极与阴极碳块尺寸的优化设计

论述了预焙阳极铝电解槽，阳极与阴极碳块的优化选择与计算。阐明了阳极电流密度，阳极块高度与阳极净耗、毛耗，换极周期频率之间的关系。阳极的高度选择，随阳极电流密度升高而增高。最合理的设计是阴极碳块的宽度与阳极碳块宽度相等，对获取较均匀的阴阳极电流分布，稳定生产，提高电流效率至关重要。     

电流再强化对180kA系列铝电解槽物理场的影响

铝电解槽电流强化技术对挖掘现有设备产能、提高企业经济效益具有重要的现实意义。根据中国铝业股份有限公司青海分公司160kA系列双端进电预焙阳极铝电解槽电流再强化试验情况,选择二台试验槽和一台对比槽进行了电压平衡、能量平衡、铝液磁场和流速场综合测试,并对测试结果进行了分析和讨论;对电流再强化后出现的问题进行了讨论,并提出了相应的解决方案,得出了该槽型能够强化到190kA电流下稳定生产的结论。