作為全球最大的電解鋁生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó),我國(guó)鋁電解產(chǎn)業(yè)目前依然存在著低電流效率、高電能消耗、生產(chǎn)率較低等問題,如何在保持電解過程穩(wěn)定的同時(shí)降低能耗、控制生產(chǎn)成本是鋁電解生產(chǎn)企業(yè)的目標(biāo)。本文以工業(yè)鋁電解槽為背景,針對(duì)鋁電解槽建模、鋁電解過程的控制、鋁電解半實(shí)物仿真平臺(tái)的開發(fā)等進(jìn)行了研究,主要工作如下:介紹了工業(yè)電解鋁的原理、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及重要工藝參數(shù)等內(nèi)容,并以此為基礎(chǔ),采用機(jī)理分析的方式建立了電壓平衡方程和能量平衡方程,由此得到鋁電解槽模型,該模型能夠反映極距與電解槽電壓、電解系列電流的變化關(guān)系。設(shè)計(jì)了鋁電解過程控制系統(tǒng)。選取槽電阻和系列電流作為控制目標(biāo)以保證生產(chǎn)過程中的能量平衡并提高電解槽的平穩(wěn)性,根據(jù)鋁電解槽模型的特點(diǎn)確定了PID控制策略并引入無(wú)擾動(dòng)切換思想,給出控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)并基于Matlab/Simulink平臺(tái)進(jìn)行仿真研究,控制效果良好。開發(fā)了鋁電解半實(shí)物仿真平臺(tái)控制裝置,利用西門子S7-300系列PLC和鋁電解槽模型搭建了鋁電解槽電阻控制系統(tǒng),并基于西門子視窗控制中心WinCC完成了控制系統(tǒng)監(jiān)控界面的設(shè)計(jì),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鋁電解過程控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,方便操作人員的管理。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TF821
【部分圖文】：

炭陽(yáng)極種類（自焙陽(yáng)極和預(yù)焙陽(yáng)極［８］）進(jìn)行劃分，具體可分為側(cè)部導(dǎo)電自焙陽(yáng)極電解??槽、上部導(dǎo)電自焙陽(yáng)極電解槽、連續(xù)預(yù)焙陽(yáng)極電解槽和不連續(xù)預(yù)焙陽(yáng)極電解槽［９］。??現(xiàn)代鋁電解常用的預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽結(jié)構(gòu)如圖１．１。??—＿??＾Ａｌｒ?ｃｙｌｉｎｄｅｒ??Ｆｅｅｄｅｒ?ｌ－＾＾ＡＩｕｍｉｒｖａ??Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｓｕｐｐｌｙ?＾?ｙＦｕｍ？?ｃ〇｝）ｅｃ（（〇ｎ??Ｘ?／?Ａｎｏｄｅ?ｒｏｄｓ??Ｃｍｓｔ?ｂｒｅａｋｅｒ?＂＂丄丄麯一?Ｒｅｍｏｖａｂｌｅ??、?ｕｉｌＯ?ｃｏｖｅｒｓ??ａ?ｅ，ｕ，ｔ??Ｅｌｃｃｋｏｌｙｔｅ?Ｃａｒｂ〇ｎ?ａｎ〇ｄ〇?Ｆｒｏｚｅｎ?ｌｅｃｆｇａ??．：■?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｔｌｅｃｌｏｒ?ｂａｒ?｜??Ｉ???Ｔｈｅｒｍａｔ?ｉｎｓｕｌａｌｍｎ?Ｉ??Ｓｔｅｅｌ?ｓｈｅｌｌ??圖１．１預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｒｅｂａｋｅｄ?ａｎｏｄｅ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ?ｃｅｌｌ??霍爾－埃魯特法的原理是：冰晶石－氧化鋁熔體作為電解質(zhì)，炭陽(yáng)極作為電解??槽陽(yáng)極，鋁液層與炭塊陰極共同構(gòu)成陰極，直流電能由炭陽(yáng)極通過熔融電解質(zhì)至??陰極，在９４０－９６０°Ｃ的高溫下，使溶解于電解質(zhì)中的氧化鋁在槽內(nèi)的陰陽(yáng)兩極發(fā)??生電化學(xué)反應(yīng)，陽(yáng)極電解出碳的氧化物，陰極電解出液態(tài)金屬鋁。由于電解槽內(nèi)??液態(tài)鋁密度要比熔融電解質(zhì)大，故液態(tài)鋁會(huì)沉在炭陰極表面，隨著鋁液的不斷增??多，將定期地由真空抬包吸出，送至鑄造車間，通過凈化澄清后，被澆鑄為鋁錠；??對(duì)于產(chǎn)生的陽(yáng)極氣體

第１章緒論??節(jié)系統(tǒng)、ＰＬＣ總控系統(tǒng)、人機(jī)交互界面平臺(tái)等。鋁電解半實(shí)物仿真平臺(tái)如下圖所??圖１．３綜合控制柜??Ｆｉｇ．?１．３?Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃａｂｉｎｅｔ??圖１．４模擬電解槽??Ｆｉｇ．?１．４?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?ｃｅｌｌ??本文的主要研宂意義體現(xiàn)為以下兩大方面：??（１）

圖１．３綜合控制柜??Ｆｉｇ．?１．３?Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｃａｂｉｎｅｔ??圖１．４模擬電解槽??Ｆｉｇ．?１．４?ｓｉｍｕｌａｔｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ?ｃｅｌｌ??本文的主要研宂意義體現(xiàn)為以下兩大方面：??（１）
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2848061