铝电解槽槽壳温度在线检测研究

论文摘要

预焙阳极铝电解槽是我厂主要的生产设备,因此它的各种技术条件的匹配情况是否处于最佳状态,对于提高电解电流效率和产品质量以及企业的经济效益具有十分重要的作用。准确及时地掌握各种技术参数的变化情况,一直是铝电解人梦昧以求的目标,传统的办法是通过仪器、仪表等测量工具进行人工检测,这样,不但有人为的测量或分析误差,而且在很大程度上增加了工人的劳动强度,对于提高企业劳动生产率很不利,特别是在测量电解槽散热孔、阴极钢棒以及炉底钢板温度时,因为测量点多、测量时间间隔短,这种现象就表现得更为明显。铝电解槽的热平衡和炉膛内形对电解槽内电流分布、熔体流动、电流效率、吨铝能耗和槽寿命等均有显著影响,反过来,工艺参数和操作质量又影响着电解温度和炉膛内形。实时监测电解槽外壳温度变化情况,定期了解电解温度和电解质初晶温度,把握炉膛内形变化的实质,确保大容量电解槽具有良好的电、热、磁、流等特性,对于铝电解槽结构与工艺参数的优化及生产过程的控制具有十分重要的意义。本论文旨在通过槽壳温度的在线检测,同时利用所获得的电解温度、电解质初晶温度和过热度,建立可靠的电解槽温度测量模型和炉膛内形计算机仿真模型,利用软测量原理与技术,开发炉膛内形的仿真软件,实现炉膛内形的在线检测,对大型铝电解槽内衬温度和炉膛内形进行优化研究,最终实现多槽的槽内温度和炉膛内形的实时在线检测与显示,为工艺管理人员提供操作决策依据和指导,最终达到保证电解槽平稳高效运行、提高电流效率、降低能耗和延长槽寿命的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本论文研究目的和意义
• 1.2 背景
• 1.3 目标和内容
• 第2章 影响铝电解温度检测和炉膛内形的因素
• 2.1 铝电解的工作原理
• 2.1.1 铝电解的生产工艺流程
• 2.1.2 铝电解的基本原理
• 2.2 影响槽壳温度和炉膛内形的主要工艺技术参数
• 2.2.1 系列电流强度
• 2.2.2 槽电压
• 2.2.3 极距
• 2.2.4 电解温度
• 2.2.5 电解质成分
• 2.2.6 电解质水平和铝液水平
• 2.2.7 阳极效应系数
• 2.3 影响槽壳温度和炉膛内形的铝电解槽结构
• 2.3.1 铝电解槽的分类
• 2.3.2 预焙阳极铝电解槽的结构
• 2.4 影响槽壳温度和炉膛内形的铝电解槽的主要操作
• 2.4.1 阳极更换
• 2.4.2 效应熄灭
• 2.4.3 出铝
• 2.4.4 扎边部
• 第3章 铝电解槽温度检测系统的研发
• 3.1 引言
• 3.2 槽壳温度检测的意义
• 3.3 槽壳温度检测系统硬件
• 3.3.1 概要
• 3.3.2 系统硬件结构
• 3.3.3 ADAM模块
• 3.3.4 安装方式
• 3.3.5 工作流程
• 3.3.6 抗干扰措施
• 3.4 槽壳温度检测系统软件
• 3.4.1 总体设计
• 3.4.2 ADAM模块的设置
• 3.4.3 软件主要功能
• 3.4.4 系统技术指标
• 3.5 系统应用的工艺结果分析
• 3.5.1 铝电解生产过程中的扎边作业对电解槽壳温度以及炉帮变化情况的影响
• 3.5.2 铝电解生产过程中的吸出作业对电解槽壳温度以及炉帮变化情况的影响
• 3.5.3 铝电解生产过程中的效应对电解槽壳温度以及炉帮变化情况的影响
• 3.5.4 电解温度的保持与炉帮厚度、槽壳温度三者之间的关系
• 3.5.5 不足之处
• 3.6 误差分析
• 第4章 炉膛内形的仿真计算
• 4.1 概述
• 4.1.1 炉膛内形的研究
• 4.1.2 炉帮的作用
• 4.1.3 炉膛内形的影响因素
• 4.1.4 炉膛内形的实验研究方法
• 4.2 炉膛内形的数值方法
• 4.2.1 数值方法概述
• 4.2.2 数学模型
• 4.2.3 控制方程的离散化
• 4.2.4 定解条件
• 4.2.5 焦耳热的计算
• 4.2.6 算法描述
• 4.3 仿真结果
• 第5章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢