数字式稳流控制在铝电解整流系统中的应用
数字式稳流控制在铝电解整流系统中的应用
付新民,李建勇,郭莉莉
(包头铝业集团供电公司,内蒙古包头014046)
[摘 要]介绍自行开发研制的铝电解整流所直流大电流稳流系统的基本类型、原理、特点及广泛的应
用价值。
[关键词]整流;稳流;饱和电抗器;P LC ;IG BT
[中图分类号]TP273 [文献标识码]A [文章编号]1003-8884(2004)05-0025-04
[收稿日期]2004-07-20
[作者简介]付新民(1962-),男,内蒙古土右旗人,高级工程
师,现任包铝股份公司副总工程师兼供电公司经理。
0 前言
目前,国内大型整流设备除部分采用引进可控
硅整流装置外,大部分仍采用二极管整流,其直流电流调节方式为整流变压器有载调压与自饱和电抗器结合的方式。有载调压为直流电流的粗调,自饱和电抗器为直流电流的细调,它是作为直流电流恒电流控制的主要执行元件,调节直流电压的范围为50～70V 。对于铝电解行业,直流电流的平稳度是影响铝电解产量的重要因素之一,因此恒流控制是铝电解行业供电系统中值得研究的一个重要课题。
数字式稳流控制系统是将多年的实践运行经验和P LC 可编程控制器技术相结合开发研制而成。该系统开发成功后,首先应用到我公司整流三所中,随后又被推广应用到兰州铝厂的两个整流所中。经过运行验证,该系统不仅稳定性好,适用于铝行业强磁场、污染重等恶劣环境,而且具有反应速度快、稳流精度高、抑制效应电压深等优点。此外,由于采用数字电路进行控制,可以很方便地调整各稳流控制系统的控制参数,使得机组每台整流柜输出电流一致,实现控制参数的最优化控制,从而极大地提高了稳流控制系统的性能,很好地满足了电解生产工艺要求。
1 稳流控制系统基本类型
根据直流大电流稳流系统的控制机理,开发出
的稳流控制产品实现了系列化,可根据设备运行情况和用户的需求进行合理设计。表1为我公司近年来开发的直流大电流稳流控制系统系列产品的基本概述,其中SSX -2型数字稳流控制系统为最新开发研制
、最先进优化的一套系统。
2 数字式稳流控制系统原理
211 自饱和电抗器的作用
在大型整流机组中,自饱和电抗器主要用于调整直流输出电流。通过改变偏移绕组或控制绕组的电流来改变电抗器中的磁势(电抗值),从而使整流元件自然换相角延迟,达到调整直流电流的目的。212 单机组稳流控制(见图1)
图1 单机组稳流控制系统原理图
21211 恒流控制
恒流控制的原理是将机组的直流输出电流经变换后反馈给P LC ,与给定信号比较,P LC 进行PI D 计算,控制输出脉冲的占空比,改变IG BT 的输出电流,从而达到机组电流稳定的目的。21212 平衡控制
由于饱和电抗器的特性不一致,经常造成机组之间以及同一台机组的两台整流柜之间输出电流有较大的差别,使整流机组达不到额定出力。平衡控
5
2 有色设备 2004(5)
表1 直流大电流稳流控制系统系列产品基本概述
系列名
名称
控制电路
整流桥
控制深度
特点
MXS
模拟控制系统
采用K J001脉冲形成电路,提供三相同步脉冲电源
采用由分立元件组成的三相半控桥
抑制效应电压50V ,交流侧电压+-2级
元器件多,调试复杂,温漂大,脉冲对称度不好,故障率高,很难达到较高的控制精度
BMSX
半模拟半数字控制系统采用INTE L 公司的G A L16VB 逻辑控制器件组成数字脉冲电路,提供三相同步脉冲电源
采用日本三菱公司的半导体模块
抑制效应电压70V ,交流侧电压+-3级
谐波大,调试复杂,故障率较高,脉冲对称度较好
SSX -1数字控制系统
采用西门子公司S7-200可编程控制器进行脉冲生成和PID 运算,提供单相同步脉冲
采用三相半控整流桥模块抑制效应电压80V ,交流侧电压+-3级
调试简单,故障率低,自动控制有载开关升降,总调闭环自动设定,大大提高控制精度SSX -2数字控制系统
采用西门子公司S7-200可编程控制器进行脉冲生成,脉宽调制和PID 运算
采用三相二极管整流桥模块IG BT 控制电源
抑制效应电压80V ,交流侧电压+-3级调试简单,噪音低,效率高,控制精度高,可靠性高,相比Ⅰ型接线简单,为主流产品
制的原理是把一台整流柜(A 柜)的输出电流做为给
定,另一台整流柜的输出电流做为反馈,P LC 进行比较和PI D 计算后,控制输出脉冲的占空比,改变IG 2BT 的输出电流,从而控制A 柜的饱和电抗器的正偏电流,B 柜的正偏电流不变。平衡控制是通过改变A 柜饱和电抗器的正偏电流,使A 柜B 柜的直流电流始终保持一致。213 总调控制一般系列由几个单机组并联组成,系列电流等于几个单机组输出电流之和。单机组稳流可实现单机组输出电流稳定,为了使系列电流更加精确、稳定,特设计系列电流稳流控制(见图2)。由系列电流经互感器反馈至P LC 与系列电流设定(数字给定)进行比较、计算,输出的结果做为单机组稳流的分调给定,从而使系列电流的稳流精度达到014%
。
图2 系列电流稳流控制系统原理图
一般饱和电抗器的控制深度为60V 左右,当其饱和或截止时,P LC 能自动调节变压器有载开关的升降,从而使系列电流不论在多大的电压波动情况
下,均能达到稳流的目的,扩大调压范围。214 恒安时控制
恒安时控制即安时偏差控制,它将每小时每分钟的实际电解电流累计值进行比较,根据所求得安时差及本小时剩余时间自动调整设定电流,以达到安时偏差自动控制的目的。
3 数字式稳流系统方案
311 硬件配置方案
31111 稳流系统主要元件选用
选用西门子公司的微型可编程控制器(P LC )SI M ATIC S7-200(CPU216),其结构的特点:
①塑料外壳既紧凑又坚固;
②P LC 上设计有专用的DI N 导轨安装机构和安装孔,可垂直水平安装;③电气安全标准符合VDE 、V L 、CS A 和IS O9001等的有关安全标准;④可维护性:配有EEPROM 和大容量电容器,不需要后备电池;
⑤本机上带有输入输出点:CPU216具有24个输入点和16个输出点;
⑥灵活的中断输入:S7-200的CPU 以极快的速度响应中断请求信号;
⑦机内配有高速计数器,以适应对机外高速信号计数的要求。CPU216带有两个计数频率最高达2kH z 的高速计数器,每个计数器可用程序复位,并
可设置成加法、减法计数或相位差90°的两个脉冲序
6
2有色设备 2004(5)
列;
⑧便于扩展:为系统备有专用的数字扩展模板
(E M),可以很方便地对系统的输入输出点做扩展;
⑨CPU216具有PI D指令,便于对系统做动态控制,有两个通信口。
31112 参数设定修改
选用西门子T D200文本显示器,其结构的特点为:
①具有牢固的IP65级别的塑制前面板;
②厚度仅为27mm,便于安装,可手持;
③高效率的LC D液晶显示器,即使在背光的地方亦清晰可见;
④参数输入键位于功能键的上部;
⑤内置连接通讯电缆的接口;
⑥显示窗中可显示二行高度为5mm的字符,每行最多为20个字符。显示器所用的24V直流电源一般情况下由S7-200提供。
312 数据通讯
①该稳流系统中全部采用P LC进行组网。
②P LC之间的信息交换通过网络通讯来实现,减少电缆连接的同时,提高信号传输的准确性。313 信号取样
31311 小闭环信号取样
稳流系统小闭环反馈控制信号取样采取整流变一次侧交流电流信号,这是因为:
①目前国产直流互感器温漂不甚理想,信号失真大;
②磁放大时间常数过长,不利于及时准确的控制。31312 大闭环信号取样
稳流系统大闭环反馈控制信号取样取自总直流互感器,经变送器把小信号送至总调P LC。系列电流设定采用编码轮,既直观又方便操作,同时可由上级计算杌系统(综合自动化系统)通过通讯来设定。314 控制方式
稳流系统可采用四种运行方式。
31411 在自动/总调方式下运行
①有载开关升降档指令均由计算机控制。
②开关升降操作通过饱和电抗器控制电流来确认有载开关升与降。
③这个动作不影响系统的单个有载开关位置,如果机组的一个有载开关发生升与降的要求,该要求将计入并引起所有机组有载开关同时升降。31412 在手动/总调方式下运行
①这种方式允许操作员进行总调,同时动作向上或向下。
②机组总的调整与自动/总调方式相同。
③有载开关升降档通过按钮来实现。
31413 自动/分调方式下运行
①将用于希望单个机组与其它机组有不同基准。
②本机组有载开关升降不起作用。
31414 手动/分调方式下运行
①将用于希望单个机组与其它机组有不同基准。
②希望由本机组有载开关升降来调整本机组电流。
4 数字式稳流控制系统的特点
大电流整流装置目前普遍采用模拟电路控制饱和电抗器来调节电流,电路元件多,调试工作量大,控制精度低,故障率高。而数字式稳流控制系统是对自饱和电抗器做为稳流执行元件的恒流控制系统,将目前较为先进的工业用P LC可编程控制器应用到稳流系统中,全部采用大容量集中控制的数字电路,有效地实现了直流电流高精度控制。与传统的模拟电路相比,有如下突出的优点。
411 可靠性高、稳定性好
一般工业生产环境恶劣,各种电磁干扰严重,而P LC在硬件、软件设计上均采取了一定的措施,使其平均无故障运行时间高达几十万小时。因此采用最新的小型P LC代替原来的模拟电路,没有一个调节元件,功率器件采用IG BT,合理配备缓冲电路,使系统的可靠性大大提高,系统故障率降低。
412 接线简单,易于安装,维护量小
PI调节器、PW M调制等全部由P LC执行,使整个系统接线简单,易于安装,维护简便。
413 不需同步信号,无相序要求
由于采用IG BT高频载波控制,以高频PW M调制,IG BT驱动电路采用进口元器件,因而无需外部调节。
414 稳流精度高,响应速度快
饱和电抗器的控制特性属非线性,P LC能自动识别饱和电抗器的工作范围,从而自动改变控制参数,以提高控制精度(单机组稳流精度018%)。
415 操作简单、方便
因采用数字综合给定,输出电流与设定值一致,
72
有色设备 2004(5)
且总调出现故障后,总调控制自动转为手动控制。416 通讯便捷
可方便地与计算机或其它设备通讯。
5 数字式稳流系统新增功能
原有稳流系统的给定和调级等采样信号通过电
缆传送模拟信号,为了适应综合自动化系统的需要,我们将数字式稳流系统设计为n +1型PC/PPT 网络系统,即各个机组和总调控制各配一套P LC ,信号传输通过通讯电缆进行传输。这样的网络结构不仅完全避免了模拟信号传输易受干扰的问题,而且减少了大量的电缆敷设,提高了稳流的控制精度。此外,总调控制P LC 可以很方便地通过PPT 协议或标准RS232通讯协议与综合自动化系统进行通讯。n +1稳流系统网络结构图见图3
。
图3 n +1稳流系统网络结构图
6 结束语
数字式稳流控制系统投运后曲线见图4
。
图4 数字式稳流控制系统曲线图
数字式稳流控制系统广泛应用于电解、化工等
需要提供恒定直流电流的行业,特别是该系统在铝电解整流装置中的成功应用,不仅提高了电解系列直流电流的平稳度,而且对节约能源、提高电流效率有不可忽视的作用,经济效益和社会效益明显。此外,随着计算机技术、网络技术的不断发展,实现变电站综合自动控制将成为趋势,而数字式稳流控制系统符合这一发展趋势,可以很方便地实现与计算机联网,具有传统模拟电路控制系统无法比拟的优越性,因此该系统具有推广应用价值。
欢迎订阅2005年《黄金》杂志
《黄金》杂志于1980年创刊,是由国家新闻出版总署批准、中国黄金集团公司主管、长春黄金研究院主办的综合性
技术刊物,是黄金行业惟一的综合性科技期刊。主要报道黄金行业及其相关行业在经济管理、黄金市场、工业应用(黄金及贵金属)、黄金地质、采矿工程、机电与自动控制、选矿与冶炼、分析与环保等方面的科研成果、新理论、新技术、新动态、新方法、新工艺、新设备、生产技术经验等内容,同时开辟首饰之苑、企业之窗、信息纵横、读编往来等栏目。
《黄金》杂志为全国中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)、美国《化学文摘》
(C A )检索文献源、《中国学术期刊综合评价数据库》来源期刊,已被《中国期刊网》、《中国期刊全文数据库》、《万方数据———数字化期刊群》和《中国核心期刊(遴选)数据库》全文收录,入编《中国学术期刊(光盘版)》。《黄金》杂志荣获冶金系统优秀期刊和吉林省优秀期刊奖。
《黄金》杂志内容翔实,信息量大,实用性强,具有权威性。其发行量大,覆盖面广,已遍布黄金、冶金、地质矿产、有色金属、核工业、化工、金融等系统及金银珠宝饰品行业。《黄金》广告树立了企业形象,创出了企业名牌,提高了企业知名度,增加了企业效益,是黄金行业的供求信息指南。广告有彩色版和单色版,价格合理,效果突出,效益显著。《黄金》杂志为月刊(ISS N 1001—1277C N 22—1110/TF ),彩色封面,64页,国际开本(297mm ×210mm ),国内外公开发行。国内邮发代号12-47,全国各地邮局均可订阅;国外发行代号M3331,由中国国际图书贸易总公司承办。国内每期定价10100元,全年定价120100元。
需订阅者,可到当地邮局(所)订阅,也可直接向《黄金》杂志社发行部订阅。我部长年办理零订、邮购业务(在《黄金》杂志社发行部订阅者,若发生邮寄丢失,我部负责及时补寄)。
地址:吉林省长春市南湖大路6760号 《黄金》杂志社发行部 邮编:130012 E 2m ail :journal @https://www.360docs.net/doc/0215591125.html, 电话:0431-******* 0431-*******转3066 传真:0431-******* 网址:w w https://www.360docs.net/doc/0215591125.html,/g old
82有色设备 2004(5)
NON2FERROUS MET ALLURGICAL EQUIPMENT
N o.5 2004
ABSTRACT&KEYWOR DS
Application of Fuzzy Self2Optimization Controller in Burning Process Control of Annealing Furnace(1)
………………………………FENG J ia n g1,WANG Xia o2ya n2,WEN Ru2c h u n2
https://www.360docs.net/doc/0215591125.html,R M ATION E NGINEERING INS TI T UTE,J IANGXI UNIVER2 S I TYOF SCI E NCE AND TECH NOLOGY,G ANZH OU341000,CHI2 NA;
2.MECH ANI C AL AND E L ECTR ONI C E NGINEERING INS TI T UTE,
J IANGXI UNIVERS I TY OF SCI E NCE AND TECH NOLOGY,
G ANZH OU341000,CHINA
Abstract:The fuzzy self2optimization controller designed for the burning process of annealing furnace based on self2optimization can search auto2 matically the m ost suitable ratio of oil to air and get better results.This controller is automatic adaptive to the disturbance of uncontrollable fac2 tors.During insulation stage,12%energy is saved compared with man2 ual control process.This brings greater economic benefits.
K ey w ords:Annealing furnace;Fuzzy self2optimization;Automatic2adaptive Adjusting Principle of Load B alance in1500&850HP G earbox and the
I nstallation(4)
……………………………………………………
LI Ke2xin,WANG Zh o n g2min
E QUI P ME NT AND PO WER DEPART ME NT,SH ANDONG ALU MINU M
C O.,L T D.ZIBO255052CHINA
Abstract:The paper recommends the structure,the main parameters and the technical specifications as well as the adjusting principle of synchro2 nization of the850HP gearbox and analyzes the problems to be noticed during installation and maintenance.
K ey w ords:G earbox;Load distribution and balance;Adjusting;Installation Design of H igh2Pressure K ettle in Nickel R efining Project(10)
……
TONG Li2J u n
MECH ANI C AL DEPART ME NT,CHINA NON2FERR OUS E NGINEERING AND RES E ARCH INS TI T UTE,BEI J ING100038,CHINA Abstract:T aking theФ1600mm×3800mm high2pressure kettle in Jilin Nickel industry G roup as an example,the paper recommends the design of the high2pressure kettle which is the key equipment in Nickel Refin2 ing Project.
K ey w ords:Nickel refining;High2pressure kettle;K ettle body;Churn2 dasher;Mechanical seal;C ooling coil;Oxygen tube
Design of the Clip Curving and Cutting Machine for Autom atic P ack2 ing(13)……………………………………………………………
XIAO S h u2bin g
Abstract:This paper analyzes the process and characteristics of making clip,describes the making process rules of the aluminum ing ot packing clip,blemish existed and the s olutions.the paper recommends the struc2 ture and control system of the slice curving and cutting machine and e2 valuates it’s characteristics.
K ey w ords:Clip;Curving and Cutting machine;Design
Micro2Computer Control System for Fresh Alumina Feeding in Smoke G as Purity by E lectrolysis(15)
…………………………
ZHU Yo u2h ui QINGH AI BR ANCH,CH ALC O DAT ONG,QINGH AI810108,CHINA
Abstract:The paper recommends the innovation of2sm oke gas purity sys2 tems and a system lately established.and the author studies the control way of fresh alumina feeding in sm oke gas purity system to control the alumina feeding automatically,s o that optimum purity effect can be achieved.
K ey w ords:Feeding;P LC,Micro2computer;M onitor
R ebuilding ofΦ1117m Circular Furnace(18)
……………………
LI J in g,Y ANG S he n g2q ua n
Abstract:This paper analyzes the problems existed in refractory material, burning device and control system ofΦ1117m circular furnace,recom2 mends the rebuilding process and the g ood results achieved.
K ey w ords:Circular furnace;Refractory material;Burning device;C ontrol system;Rebuilding
Application of U niform Current Digital Control in Commuting System for Aluminum E lectrolysis(25)
…………………………………
FU Xin2min,LI J ia n2yo n g GUO Li2li
PO WER SUPPL Y C O MPANY,BAOT OU ALU MINU M GR OUP.BAOT OU 014046,CHINA
Abstract:The paper recommends the basic type,principle and specifica2 tion as well as the application value of the DC large current stabilizing system self developed for aluminium electrolysis commuting station.
K ey w ords:C ommute;S teady current;Saturated reactor;P LC;IG BT
Air2Oil Lubrication T echnology and Its Application in N on2Ferrous Metals I ndustry(31)
……………………………………………
LIU Ya n2pin g
E QUI P ME NT INS TI T UTE,CHINA NON2FERR OUS MET ALS SCI E NCE
AND TECH NOLOGY C O.,L T D.,LUOY ANG471039CHINA
Abstract:The author introduces the features of air2oil lubrication and its application and actual effect in non2ferrous metals industry.
K ey w ords:Air2oil lubrication technology;Application;Feature
The Methods for Measuring and Mapping the F ailure Mech anical P arts(34)…………………………………………………………
L EI Xia n g2ju n,CAI Gua n2xio n g,AN Hua
Abstract:Incorporating practical examples,the paper discusses the method from the point of view of a mechanical designer to determine the key factors including the structure,geometry tolerance and material as well as heat treatment.etc,during the process of measuring and mapping the failure mechanical parts.
K ey w ords:Failure;Mechanical parts;Measuring and mapping;Method Development and Applicaton of Magnesium Alloy(38)
……………
XIANG Q u n,QU Wei2pin g
Abstract:This article introduces the rapid development of magnesium alloy in Production,Application and export,elaborates new products of mag2 nesium alloy,summarizes their application on the vehicle and3C prod2 ucts.
K ey w ords:Magnesium alloy;Production;Application
浅论铝电解智能控制技术的应用与发展
浅论铝电解智能控制技术的应用与发展 摘要本文论述了铝电解智能控制技术的应用与发展，为铝电解智能控制技术的应用走可持续发展的道路提供了一定的见解。 关键词铝电解智能控制技术，应用与发展 引言 因为铝电解生产以多达数百台电解槽申联成一个生产系列的方式进行，耗能巨大（吨铝电能消耗为13，000-13，600kWh ），所以节能降耗一直是铝业界研究的主题。虽然开始于20世纪60年代的计算机控制技术对铝电解生产过程的节能降耗发挥了巨大的作用，但是其也存在许多缺陷。其主要表现在：依赖于精确的数学模型；控制算法较为理想化；控制输出变量少；执行机构简单以及难以有效利用铝电解专家的知识和逻辑思维来解决问题[1]。 1 对铝电解智能控制技术的应用现状的分析与认识 1.1 铝电解槽分布式控制系统结构 （1）过程控制级 过程控制级由几十台至上百台开放式智能槽控机系统组成。每台智能槽控机控制一台电解槽，独立完成现场数据采集、实时槽况解析和数据通信的任务。其具有电解生产过程打壳、下料、阳极升、阳极降、效应报警、效应处理、出铝、边加、换极、抬母线等功能，并根据实时槽况解析结果进行相应的电解控制。 （2）过程优化级 过程优化级由接口监控机和数据库服务器组成。 系统分为四个独立模块：通讯模块、监控管理模块、实时数据库模块和远程监控模块。 由于过程优化级是实现集中管理的核心，因此在这里采用了冗余设计。一台计算机用做服务器，其余的计算机用做接口监控机。在接口监控机中有一台可以作为备用服务器。当服务器发生故障时，该接口监控机可承担服务器功能。另外，各接口监控机之间还具有互为备用功能。这种冗余设计大大地提高了系统的可靠性。 （3）生产管理级 生产管理级由生产调度、电解车间、整流所、化验室、铸造部等工作站和
稳流型开关电源控制系统研究
Ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｈｉｇｈｏｒｄｅｒｍｕｌｔｉ－ｂａｎｄ－ｐａｓｓＦＩＲｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒ ＬＩＳｉ，ＡＮＷｅｉ－ｋｅ （ＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｅｙａｎｇ４１４０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｓｐｅｅｄａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｏｒｄｅｒＦＩＲ（ＦｉｎｉｔｅＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ）ｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒ，ａｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎｍａｔｒｉｘＨｄ－ＣＴＷｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｓｑｕａｒｅｓｕｍｏｆａｍｐｌｉｔｕｄｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒｅｓｐｏｎｓｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄＦＩＲｆｉｌｔｅｒａｎｄｔｈｅｉｄｅａｌｆｉｌｔｅｒｌｅａｓｔｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅｐａｓｓｂａｎｄａｎｄｃｕｔｂａｎｄ．Ｔｈｅｉｎｖｅｒｔｍａｔｒｉｘｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓｎｏｔｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｉｔｓｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｔｈｅｏｒｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｐｒｏｖｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｓｅｔｔｉｎｇｔｈｅｌｅａｒｎｉｎｇｒａｔｅｏｆｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅｓａｍｐｌｅｄａｔａａｒｅｔｒａｉｎｅｄｉｎｐａｒａｌｌｅｌｔｏｓｐｅｅｄｕｐｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．ＥｘａｍｐｌｅｓｏｆｔｈｅｏｐｔｉｍａｌＦＩＲｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒｄｅｓｉｇｎａｒｅｇｉｖｅｎａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｉｔｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｆａｓｔｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｒａｔｅ． ＴｈｉｓｐｒｏｊｅｃｔｉｓｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＨｕｎａｎ（０６ＪＪ５０１１）． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ；ｈｉｇｈ－ｏｒｄｅｒＦＩＲｄｉｇｉｔａｌｆｉｌｔｅｒ；ｏｐｔｉｍａｌｄｅｓｉｇｎ 稳流型开关电源控制系统研究 蔡子亮，方 波 （许昌学院电信学院，河南许昌４６１０００） 摘要：在建立全桥移相ＰＷＭＤＣ／ＤＣ变换器小信号模型的基础上对稳流型开关电源的控制系统进行了研究，给出了稳流型开关电源的闭环控制系统的电路组成和数学模型。引入新型ＰＷＭ电源控制器ＵＣＣ３８９５对中大功率全桥移相软开关方式稳流型开关电源控制电路进行了具体设计。稳流电源控制器由主控芯片ＵＣＣ３８９５及其外围的时钟与锯齿波形成、自适应死区设置、隔离驱动、保护、电压电流采样和调节器等子模块组成。用Ｍａｔｌａｂ对控制参数进行了整定，采用ＰＳｐｉｃｅ电子仿真软件对系统进行仿真，结果表明根据系统小信号模型设计的开关稳流电源是可行的。关键词：稳流；开关电源；控制系统；ＵＣＣ３８９５；ＰＳｐｉｃｅ仿真中图分类号：ＴＭ４４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－６０４７（２００７）０８－００６９－０４ 电力自动化设备 ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．８Ａｕｇ．２００７ 第２７卷第８期２００７年８月 在许多工业领域中，根据应用要求需要电源具有稳流特性，传统的稳流电源常采用线性电源或相控电源，存在体积大、效率低、响应速度慢、可靠性差和电网污染严重等诸多缺点［１－４］。这里引入新型ＰＷＭ电源控制器ＵＣＣ３８９５对中大功率全桥移相软开关方式恒流型开关电源控制系统进行研究和设计，并采用ＰＳｐｉｃｅ软件对所设计的系统进行了仿真分析。 １稳流型开关电源组成原理和技术指标 稳流源主电路及其控制系统结构如图１所示，采用全桥移相ＰＷＭ软开关工作方式［５］。主要结构参数有：变压器变比ＫＴ＝ｎ１／ｎ２＝１／１．２，输出滤波电感Ｌ＝１０ｍＨ，输出滤波电容Ｃ＝１μＦ，负载电阻Ｒ＝４０Ω。其主要技术指标有：供电电源为三相，３８０Ｖ、５０Ｈｚ；输出功率４ｋＷ；开关工作频率１００ｋＨｚ；输出限压５００Ｖ；输出电流平均值１０Ａ可调；稳流精度０．５％。 ２ 移相全桥ＤＣ／ＤＣ变换器小信号模型［６－８］ ２．１ 变换器的等效开环小信号模型 电流源主电路拓扑为全桥结构，根据其工作原理，其电路结构可等效为降压型电路结构。假定器 收稿日期：２００６－１１－２９；修回日期：２００７－０５－２７ 图１稳流电源系统结构 Ｆｉｇ．１Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｔａｂｌｅｃｕｒｒｅｎｔｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ 输出电压检测母线电流检测 保护电路 三 相 整流 ＋＋ ＵＧ－ Ｃｉ ＋ＶＴＭ１ＶＴＭ２ ＶＴＭ４ＶＴＭ３ 输出电流反馈 ＶＤ１ ＶＤ２ ＬＵＣＣ － ＋Ｕｏ－＋Ｒ Ｔ ＩＬ ＋ －比较器 电流给定ＰＷＭ电路 调节器 驱动 ×ＶＴＭ１ＶＴＭ２ＶＴＭ３ＶＴＭ４ － ＋ ＬＳ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
电解铝工艺流程定稿版
电解铝工艺流程 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
电解铝工艺 电解铝 - 简介 电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。 电解铝 - 工艺流程 电解铝生产过程 铝电解工艺流程：现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。化学反应主要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al 3O2。阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极:Al3 3eˉ=Al。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯.型材等。其生产工艺流程如下图： 氧化铝氟化盐碳阳极直流电 ↓↓↓↓ ↓
排出阳极气体------ 电解槽 ↑↓↓ 废气←气体净化铝液 ↓↓ 回收氟化物净化澄清 ↓↓↓ 返回电解槽 浇注轧制或铸造 ↓↓ 铝锭线坯或型材 电解铝 - 产业特点 电解铝 世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系。其中Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。电解铝工
电解工艺控制经验总结
电解工艺控制经验总结 一、现场第一，曲线与报表第二，事先预防 1.关注现场，深入现场了解的实际与真实情况：第一就多与员工交流讨论问题，员工每时每刻都在现场，对现场的问题是最了解最清楚的，让员工把现场实际操作中碰到的现象与变化及时反馈，使自己能找到真正问题，并有效解决；第二就是自己每天现场检查时间不少于3小时，每台槽子每天巡视二次，早上上班前从烟道端看一遍槽子，对火眼，角部极保温料，角部极阳极上调情况，打击头火苗情况及氧化情况进行记录；测量两水平的时候对电解质粘度，打击头火苗情况，角部极保温料，角部极异常，打击头粘包，氧化铝下料情况进行记录，初步判断电解槽的运行情况，如槽子热或凉，过热度大或小等。主要看电解槽的火苗、电解质颜色和沸腾等情况。火苗呈淡蓝色，强劲有力，电解质颜色红、黄适中，沸腾均匀，属正常槽；火苗呈蓝紫色，结壳厚，表面一片死沉，电解质颜色发红，形成黑色碳渣结壳封闭表面，属于冷槽的表现；火苗发黄而无力，且到处冒火，电解质颜色发亮，沸腾呈现出翻滚状态，在相对平静的电解质表面飘浮细粉碳末，不结壳等，属于热槽表现。
2.事先预防：现场的槽况变化一般要1到3天才会在曲线与报表一上体现，所以等到在曲线与报表出现异常时，已经对生产影响了，处理起来也困难些，损失了大些，如果我们能从现场细微的变化来判断槽子趋势，做到事先预防，这样调整起的也容易达到效果，损失也会小，所以真正的高手是预防异常的出现，而不是处理异常异常，分析方式应该是根据现场的变化情况结合曲线报表进行分析，而不是根据曲线报表上的异常再去现场找原因，真正做的预防控制。 二、勤于统计分析，建立台账，以数据说话 1.对报表的统计分析，通过长期的数据统计分析，主要根据效率、电耗、下料量、电压摆、效应综合分析，制定单槽最佳工艺参数控制标准，找出最优槽，找出规律性，根据最优槽来确定最佳的温度、分子比、电压、铝水平等工艺控制参数基准；找出最差槽，分析原因，制定整改措施，稳定的差槽一般是槽子内热大，主要是铝量少，电压过高或过低，极上料过厚，不稳定的差槽主要是炉膛不好，伸腿大，先要规整炉膛，稳定槽况，再按最优槽控制的工艺参数的标准进行控制，把差槽转换成好槽。 2.对每台槽长角情况进行统计，定期进行分析，分析伸腿的发展趋势，分析长角的规律，提高提查的准确率，按照周期规律进行提查，
整流所数字式稳流系统
【整流所数字式稳流系统方案】2005-01-06 整流所数字式稳流系统
目录 一、前言 二、数字式稳流控制系统原理 三、数字式稳流系统方案 四、数字式稳流控制系统的特点 五、数字式稳流控制系统的应用 六、结束语
一、前言 目前，国内大型整流设备除部分引进可控硅整流装置外，大部分仍采用二极管整流。其直流电流调节方式为整流变压器有载调压与自饱和电抗器结合的方式。有载调压为直流电流的粗调，调节直流电压的范围为8~15伏; 自饱和电抗器为直流电流的细调，调节直流电压的范围为50~70伏，并且将饱和电抗器作为直流电流恒电流控制的主要执行元件。对于铝电解行业，直流电流的平稳度是影响铝电解产量的重要因素之一。因此恒流控制是铝电解行业供电系统中值得研究的一个重要课题。 数字式稳流控制系统是我们将多年的实践运行经验和PLC可编程控制器技术相结合开发研制而成，并成功地运用在包铝供电公司整流三所的整流装置中，效果显著。本文就该系统的设计原理及特点进行介绍，以供同行参考。 二、数字式稳流控制系统原理 1、自饱和电抗器的作用 在大型整流机组中，自饱和电抗器主要用于调整直流输出电流。通过改变偏移绕组或控制绕组的电流来改变电抗器中的磁势（电抗值），从而使整流元件自然换相角延迟，达到调整直流电流的目的。 2、单机组稳流控制，见图1。 （1）恒流控制 恒流控制的原理是将机组的直流输出电流经变换后反馈给PLC，与给定信号比较，PLC进行PID计算，并根据同步电压形成三相脉
冲，控制三相半控桥的导通角，改变饱和电抗器的控制电流，从而达到机组电流稳定的目的。 （2）平衡控制 由于饱和电抗器的特性不一致，经常造成机组之间以及同一台机组的两台整流柜之间输出电流有较大的的差别，使整流机组达不到额定出力。平衡控制的原理是把一台整流柜（A柜）的输出电流做为给定，另一台整流柜的输出电流作为反馈,PLC进行比较和PID计算后，改变三相桥的导通角，控制A柜的饱和电控器的正偏电流，B柜的正偏电流不变。平衡控制通过改变A柜饱和电抗器的正偏电流，使A 柜B柜的直流电流始终保持一致。 3、总调控制 一般系列由几个单机组并联组成，系列电流等于几个单机组输出电流之和。单机组稳流可实现单机组输出电流稳定，为了使系列电流更加精确、稳定，特设计系列电流稳流控制，如图(2) 。由系列电流经互感器反馈至ＰＬＣ与系列电流设定（数字给定）进行比较、计算，输出的结果作为单机组稳流的分调给定，从而使系列电流的稳流精度达到0.4%。 一般饱和电抗器的控制深度为60V 左右，当其饱和时，ＰＬＣ能自动调节变压器有载开关的升降，从而使系列电流不论在多大的电压波动情况下，均能达到稳流的目的，扩大调压范围。 4、恒安时控制 恒安时控制即安时偏差控制，它将每小时每分钟的实际电解电流
铝电解槽控制系统
铝电解槽工艺控制系统 现代化铝厂的电流效率已超过94%, 电耗低于kg-Al, 不断改进电解槽设计和 工艺过程控制以及增加电流强度是使工艺现代化的一部分。基于大型电解槽电磁设计的 不断提高，现代铝厂的生产稳定性得到很大改善,进一步提高铝电解生产的技术经济指标 的未来挑战应是连续保持稳定的高指标的生产状态，最有效的措施应是尽可能保持物料平衡和能量平衡稳定，它包括鉴别槽况是否正常。 电解槽经常因为错误的解读测量结果而被不适当的校正，例如，在一个点测出的单一 温度值往往不能代表全槽，如换阳极等局部效应会严重影响温度读数，另一方面是响应 氟化铝浓度的取样分析而错误的添加氟化铝。这里的误解是假设其测量值是有代表性的，电解槽生产条件是稳定的，电解质的量是不变的。但是，多数时间内，这些假设是不完全真实的。因此，最重要的是了解其自然状态和引起变异的根源，其次必须充分利用正确的机理鉴定电解槽的真实槽况和活动。 为了保持生产稳定,要求对于电解槽工艺操作要进行更加严密的过程控制，以保证正常的工艺技术条件,了解工艺过程异常的原因并在初期阶段消除干扰，要用控制系统协调能量与物料平衡以减少其异常状态。 控制系统 当前铝厂的控制系统主要是氧化铝浓度控制，控制策略是控制氧化铝浓度保持在一定范围内,控制办法是按加料量分成3个加料期，正常加料期,减量加料期和增量加料期。 电解槽上部结构上带有定容加料器，它是一个容积一定的容器，在氧化铝堆积比重一定 的条件下重量一定，加料量多少由定容器开放的间隔时间来决定. 正常加料期的定容加料时间根据额定电流和预定的电流效率计算的氧化铝消耗量确定，减量加料期延长定容加料的间隔时间，意味着降低电解质中的氧化铝浓度，增量
电解铝工艺流程-编写汇总
电解铝工艺流程 电解铝就是通过电解得到的铝，现代金属铝的生产主要采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。生产工艺流程如图1所示。 1. 铝电解工艺 直流电通入电解槽，电解槽温度控制在940-960℃，熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以炭素体作为阳极，铝液做为阴极，使溶解于电解质中的氧化铝在槽内的阴、阳两极发生电化学反应。在阴极电解析出金属铝，在阳极电解析出和气体。铝液定期用真空抬包析出，经过净化澄清后，浇铸成商品铝锭。阳极气体经净化后，废气排空，回收的氟化物等返回电解槽。 电解铝的主要设备是电解槽，现代铝工业主要有两种形式的槽式分别为自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽。以下为两种槽的比较：
图一：两种类型电解槽的比较 目前世界上大部分国家及生产企业都在使用大型预焙槽，槽的电流强度很大，不仅自动化程度高，能耗低，单槽产量高，而且满足了环保法规的要求。从铝电解槽的发展来看，目前电流强度达到17-22KA 的大型化各类阳极电解槽，产铝量为1200-1500Kg/d，电能消耗降低到13.5KW*H。下图为一种铝电解槽参数 图二：一种铝电解槽配置图 2. 电解烟气干法净化 2.1干法净化原理 干法净化就是以某种固体物质吸附另一种气体物质所完成的净化过程。具有吸附作用的物质称吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。铝电
解含氟烟气的干法净化使用电解铝生产用的氧化铝，作为吸附剂吸附烟气中的氟化氢等大气污染物来完成对烟气的净化。氧化铝对氟化氢的吸附过程分三个步骤： （1）氟化氢在气相中不断扩散，通过氧化铝表面气膜到达氧化铝表面。 （2）氟化氢受氧化铝离子极化的化学键力的作用，形成化学吸附。 （3）被吸附的氟化氢和氧化铝发生化学反应，生成表面化合物―氟化铝。氟化氢的吸附率可达98%~99%，沥青烟的吸附率在95%以上。载有氟和沥青烟的氧化铝由布袋除尘器分离后供电解使用。回收的氟返回电解槽可补充电解生产过程中损失的氟元素，沥青焦油返槽后可逐步被烧掉。 2.2干法净化工艺流程 图3干法净化工艺流程图 干法净化工艺流程包括电解槽集气、吸附反应、气固分离、氧化铝输送、机械排风等五个部分，如图3所示。 （1）电解槽集气。电解槽散发的烟气呈无组织扩散状态，为了有效地控制污染，必须对电解槽进行密封。收集的烟气通过电解槽的排烟支管汇到电解厂房外的排烟总管，然后送往净化系统集中处理。
铝电解工艺与控制
铝电解生产工艺与控制指南 第一部分热平衡分析与控制 在霍尔-埃鲁法中，能量是以两种方式供入的，一种是是以电能的方式供入，另一种是以碳燃烧的热能方式供入。电解槽的热平衡表达式为： Q热=W电+W碳-T△S-∑(H T-H298) 电解槽热平衡各影响因素的具体分析如下： 1.1 W电 电能热收入主要与槽电压和系列电流密切相关，在电解生产过程的正常情况下我们应力争保持槽电压和电流平稳，并尽可能减少阳极效应次数和效应持续时间，以维持热收入基本稳定。W电又是调节电解槽热平衡波动的最灵活，最方便的调控措施，因此生产中往往通过电流的变化来调整自然环境变化对电解槽热平衡体系的干扰，夏季适当降低部分电流，冬季适当提高部分电流以调整炉帮内外温差变化对电解槽散热能力的影响，从而保证炉帮基本稳定。通过保温料厚度来调节季节变化不但时间滞后而且对换极作业的浓度控制提出了更高的要求。对于原材物料的预热需求则采取短时间附加电压的方式来灵活的进行调节，这样可以提高对热平衡波动调节的针对性和及时性，个别槽的热平衡变化则通过设定电压的变更来灵活的进行调整。因此对于电能的调整必须坚持以适应电解槽的热平衡的需要为原则，力求节约。电流对热平衡的调整是系统的和长期的，不宜作频繁的变动，而电压对热平衡的调整则是灵活的和及时的，在其它条件不变的情况下电压对槽温的调节力度为日均电压提高10mv/天可以提高电解质和铝液温度3℃，而过热度提高必然增加热损失，电解槽热交换系数的典型值为500～1000W*m-2K-1,因此日均电压提高10mv实际只能提高1℃的槽温，但如果其它因素造成初晶温度降低或其它热损失增加则可能出现电压升高而槽温降低的异常现象。通过设定电压来调整槽温是滞后的，而根据热平衡变化采取短时间大幅度的电压附加方式及时调整各因素对槽温的干扰更符合电解槽的热平衡波动特性。 1.2 W碳 碳阳极的消耗也是电解槽热收入的重要来源，在950℃的电解生产环境下每公斤碳燃烧为CO2释放的热能约为7KWH，如果以240KA电解槽为例计算，每降低
铝电解槽控机改造
铝电解槽控机改造 技术要求 1.总则 1.1本技术要求适用于东方希望包头稀土铝业有限公司一期300KA 电解铝工程计算机控制系统。 1.2 本技术要求提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，供方应提供符合工业标准和本规范书的优质产品。 1.3 本技术要求所使用的标准如遇与供方执行的标准不一致时，按较高标准执行。 1.4本次改造范围：电解一期一车间1037#-1096#槽，电解二车间2037#-2096#槽，共计120台电解槽。 2.地理环境 年平均环境温度: 10℃ 海拔高度: 1070m 最高温度: 40℃ 最低温度: -28℃ 电源相数: 3相 安装方式: 壁挂式安装 3. 工作环境 温度：-20~60℃
相对湿度：<80% 磁场强度：150高斯 供电电源：隔离AC380V/380V 、AC380V/220V 50HZ 模拟电流信号：4~20mA和0~5V 一、主要技术要求 铝电解槽计算机控制系统是铝电解生产的关键技术装备，是铝电解槽技术不可分割的组成部分，是铝电解槽技术经济指标能否实现的关键技术因素之一。 本电解生产系列的槽型为300KA预焙阳极铝电解槽。根据该电解槽的技术要求，铝电解槽计算机控制系统与槽控机必须与该槽型的原则要求相适应。控制系统应采用集散式多级分布控制和决策管理相结合的结构形式；控制系统应将数据采集、过程监控和生产管理有机结合起来，保证系统可靠性高，适应性强，实用，维护灵活方便；本工程拟采用的铝电解槽计算机控制系统与槽控机投运后应确保本电解生产系列采用的300KA铝电解槽能达到国内领先的技术经济指标。 二、控制系统的主要技术要求 2.1 控制结构： 2.1.1一台槽控机控制一台电解槽，上位机使用研华工控机（配置甲方提供）。上位机至电解厂房之间的通讯采用单模轻铠光缆为通信介质。 2.1.2 上位管理级由星型网络结构组成以太网，可通过硬件防火墙与公司局域网和万维网互联。
铝电解工艺试题
一、填空题（每题1分，共15分） 1.滚铝是由于在电解槽内（水平磁场）与（纵向电流）相作用，产生一种向上的电磁力而造成的。 2.（电流分布）是研究热场、磁场、流场的基础。 3.炉帮伸腿长至阳极外边缘可使（水平电流）最小。 4.在电流不变的情况下，增大（阴极电流密度），有利于提高电流效率。 5.温度过高将导致铝的溶解度（增大）、溶解后（扩散速度）加快等，增加铝的二次损失， 6.铝的熔点为（660 ）℃。 7.提高极距对抑制铝的二次损失有益，因此应该通过改善（电解质成分）、（清洁电解质）等降低电解质电阻率的办法来提高极距。 8.弱酸性电解质有利于降低电解质（初晶温度），提高（电流效率）。 9.控制氧化铝浓度的依据是（槽电阻）—氧化铝浓度特征曲线。 10、电解槽的极距一般指（阳极底掌）到（铝液镜面）之间的垂直距离。 11、在冰晶石-氧化铝熔盐电解体系中,绝大多数电流是通过（钠离子）迁移的。 12、直流电单耗是由（电流效率）和 (槽平均电压 )决定的。 13、电解质中氧化铝的溶解量随分子比的降低而 (降低) 。 14、氟化镁能(减少)铝在冰晶石—氧化铝溶液中的溶解损失量。 15、氟化锂的主要优点是可明显提高电解质的(导电度)，同时降低电解质的(初晶点)。 二、选择题（20分） 1.某电解系列生产槽200台，当日发生阳极效应30个，那么当日系列效应系 数为（）次/日.台。 A、0.25 B、0.32 C、0.60 D、0.15 答案：D 2.铝液的密度要比电解质的大，一般两者相差（）g/cm3。 A、0.05 B、0.2 C、0.4 D、0.6 答案：B 3.添加MgF 能（）电解质的表面张力，促进炭渣分离。 2 A、增大 B、减小 C、不改变 D、取消 答案：A 4.分子比降低使电解质的挥发损失（）。 A、增大 B、减小 C、不改变 D、为零 答案：A 5.电解槽启动后期是指（）。 A、从开始启动到停槽之间 B、从启动结束到停槽之间 C、从启动结束到正常生产之间 D、从正常生产到停槽之间 答案：C 6.破损槽炉底修补后在工艺上应注意（）。 A、多造沉淀形成炉底结壳 B、保持低铝水平 C、保持适当低的电解温度和适当高铝水平 D、勤加工勤扒沉淀 答案：C
稳流控制系统介绍范本
稳流控制系统介绍
稳流控制系统构成及通讯培训大纲 1、稳流系统组成 2、饱和电抗器工作原理 3、稳流控制器组成及稳流原理 4、稳流控制系统程序及运行方式
稳流控制系统构成及通讯 电能是电解铝生产的重要能源，电解铝生产采用的是直流电，电能成本约占电解铝总成本的30%-40%。铝电解生产供电有以下特点：①低电压、大电流的直流电；②直流电能生产的连续性；③直流电能供给的恒流性。 当前国内大型整流设备有两种整流方式：①整流变+可控硅整流，②整流变（调压开关）+自饱和电抗器+二极管整流。电流的控制方式一般采用恒流控制，恒定直流电流的调节方式一般为整流变压器有载调压开关与自饱和电抗器相结合的方式，有载调压为直流电压的粗调，自饱和电抗器为直流电压的细调，自饱和电抗器是直流电流恒流控制的主要执行元件，调节直流电压的范围约为50～70V。 综上所述，稳流系统=有载调压开关+自饱和电抗器+稳流控制系统 一、饱和电抗器 1．饱和电抗器必须实现以下职能： 1 在有载调压分接开关的直流级差电压范围内起到细调作用； 2 减少有载调压分接开关的动作次数，以延长其检修周期和使用寿命，为此饱和电抗器的调压范围应大于有载调压开关的直流级差电压（每调一档电压差在12-16V），一般不小于两级差电压，同时也不应小于电解一个阳极效应的电压（40-50V直流电压）； 3 校正电网电压短时波动所引起的电解直流电流波动； 4 校正各整流机组之间或同一机组两整流装置之间的负荷分配不均。2．工作原理 饱和电抗器是利用铁磁物质磁化曲线的非线性和饱和特性，以较小的直
流功率来控制较大的交流负载的一种电器，即利用铁磁物质的磁导率不是常数这一特性而工作的。饱和电抗器属于交直流同时磁化的非线性电抗器，与负载串联，用来调节负载的电流和功率，能够把饱和电抗器看成一个可控制的阻抗，但它是非线性的，不能用近似线性的电抗器的概念来解释饱和电抗器。 饱和电抗器的基本工作原理是利用直 流绕组电流的大小来改变交流电路的电 抗。原理如图1，它是一个具有交流绕 组和直流绕组的铁芯磁路。 当交流电压Ua 和交流回路电阻Ra 不变时，交流电流Ia 与交流线圈La 有关： 22fLa 2Ra Ua a ）（π+=I 在不计漏磁和铁芯损耗的情况下，线圈的电感量可用下式表示： I SNa I a 2 μψ ==L 从上式可知，交流线圈的电感量在一定的磁路L 和匝数N 下与磁路铁芯的磁导率μ成正比。改变磁导率就能够改变交流线圈的电感，从而改变电流和电抗器的容量。由于铁磁物质的磁导率不是常数，在正常工作下磁导率随铁芯的饱和而减小，而铁芯饱和程度的变化能够经过改变直流绕组的励磁电流I d 来实现。I d 增大则铁芯的磁感应强度增大，铁芯接近饱和，磁导率减小，从而电感值减小，交流电流Ia 随之增大。由此可见，直流电流的大小能够控制交流输出电流的大小，将直流绕组称为控制绕组，交流绕组称为工 图1 饱和电抗器原理图
铝电解智能控制系统
包头新恒丰能源有限公司 600KA电解铝工程计算机控制系统招标技术条件 1.总则 本技术条件使用于包头新恒丰能源有限公司600KA电解铝工程计算机控制系统。 本技术条件仅提出一些基本的要求，乙方应提供技术先进、性能完善、成熟可靠的产品以满足用户的需要。 本次招标范围：（252）台槽控机及上位机系统。 2.地理环境 年平均环境温度： 4.8 °C 海拔高度：1377-1401.7m 最高温度：38.6 C 最低温度：36.1 C 电源相数：3相 安装方式：壁挂式安装 3.工作环境 温度：-36.1~60C 相对湿度：<80% 磁场强度：150咼斯 供电电源：隔离交流380V士10%, 50Hz士2%二相五线制 隔离交流220V± 10%,50Hz±2% 二相二线制模拟电流信号：4~20mA 和0~5V
一、主要技术要求 铝电解槽计算机控制系统是铝电解生产的关键技术装备，是铝电解槽技术不可分割的组成部分，是铝电解槽技术经济指标能否实现的关键技术因素之一。 本电解生产系列的槽型为600KA预焙阳极铝电解槽。根据该电解槽的技术要求，铝电解槽计算机控制系统与槽控机必须与该槽型的原则要求相适应。控制系统应采用集散式多级分布控制和决策管理相结合的结构形式；控制系统应将数据采集、过程监控和生产管理有机结合起来，保证系统可靠性高，适应性强，实用，维护灵活方便；本工程拟采用的铝电解槽计算机控制系统与槽控机投运后应确保本电解生产系列采用的600KA铝电解槽能达到国内领先的技术经济指标。 二、控制系统的主要技术要求 2.1控制结构： 2.1.1 一台槽控机控制一台电解槽，每63台槽为一个工区，每个车间分为二个工区，每个车间由一台上位机进行数据通讯。上位机至电解厂房之间的通讯采用单模光缆为通信介质（通讯使用的光- CAN转换（或者以太网）设备采用通用设备）。 2.1.2上位管理级由环型网络结构组成以太网，并通过交换机接入公司局域网和以太网。 2.1.3整个系统须采用“槽控机--区域监控微机--计算机局域网（网络数据库）--终端用户”分布式体系结构。主要由槽控机、区域监
200KA铝电解槽工艺与控制技术的改进
200kA预焙铝电解槽工艺与控制技术的改进 第三电解厂祁宗斌 摘要：介绍了铝电解槽智能模糊控制系统的技术原理和应用效果，并主要从电解工艺控制技术条件的角度出发，和联系智能模糊控制技术控制阳极效应系数的情况，对电解技术条件的影响，做了系统的阐述，对大家提高控制精度, 减少和避免控制误区具有一定的指导意义和推广应用价值。 关键词：技术条件电解槽效应系数模糊控制 1.引言 预焙铝电解槽控制工艺是一种复杂的系统的调控过程，且具有控制的滞后性和不确定性，因此把现场操作和上位机控制有机的结合起来具有非常现实的意义。现场操作主要体现在技术条件的合理摆放和稳定程度上，而上位机的智能模糊控制主要体现在降低阳极效应的实际应用效果上。我国自80年代以来在控制系统硬件开发方面的进步很快，但在控制软件的开发应用方面，主要是借鉴国外在80-90年代设计的高效能预焙铝电解槽上所开发应用的点式下料和自适应控制技术[1，2]。由于我们目前大量应用的铝电解槽与国际上设计优良的预焙铝电解槽相比，在槽型设计和运行的外界条件等方面均存在较大差距，所以现有工人操作水平和素质和目前的技术水平很难保证高效率的技术条件和生产状况，因此实现现场操作和模糊控制技术的有机结合是实现优良工艺技术条件的前提，该法在200kA预焙槽上实施后，使优良工艺技术条件得以稳定实现，从而在技术指标和经济效益两个方面均获得良好的效果，证明该法具有广泛的推广应用价值。 2方法原理 2.1 总体方案 铝电解生产采用数十至数百台电解槽串联成一个系列进行。根据铝电解槽生产工艺过程的特点，采用如下的方案： （1）为确保实现高度分布式控制，系统采用“DDC（直接数字控制）—SCC（过程监控）”的两级分布式控制方案。 （2）每一台电解槽配备一台的模糊控制槽控机作为DDC级，它具备独立进行槽电压和系列电流采样的能力。其控制任务是，通过以调节下料速率（即下料时间间隔）和移动阳极（即调节极距）为手段，对铝电解槽的物料平衡和热平衡的快速变化过程实时地进行控制。因为可在线实时获取的能反映槽况变化的信息只有由系列电流和槽电压的采样信号计算得到的表观槽电阻（简称槽电阻），而槽电阻与反映物料平衡变化的主要参数——氧化铝浓度，以及反映热平衡变化的主要参数——电解质温度之间没有确定的对应关系，所以本设计采用能很好地应用专家操作与控制经验的专家模糊控制方法来建立用于DDC级的实时控制子系统——专家模糊控制器。 （3）每一个区域（数十台电解槽）配备两台互连的486或586工控微机作为SCC级。该级的任务是，对DDC级（专家模糊控制器）的运行过程进行监视，并力图从整体上“把握”和控制铝电解槽工况（即槽况）的变化趋势。为此，SCC级应该能尽可能多地收集各种能反映槽况变化的信息，并通过对信息的加工和处理，实现槽况诊断，进而实现对DDC级的设定值的优化计算和为人工操作与维护提供决策支持。为达到这种目的，在SCC级中设计了一个基于物理场（泛称“三场”）的计算机动态仿真原理的在线仿真子系统，用于对反映电解槽热平衡的重要特征参数——电解质温度和槽膛内形（槽帮厚度，伸腿长度，伸腿高度）等进行在线动态仿真计算；设计了一个基于神经 1
稳流控制系统介绍
稳流控制系统构成及通讯培训大纲 1、稳流系统组成 2、饱和电抗器工作原理 3、稳流控制器组成及稳流原理 4、稳流控制系统程序及运行方式
稳流控制系统构成及通讯 电能是电解铝生产的重要能源，电解铝生产采用的是直流电，电能成本约占电解铝总成本的30%-40%。铝电解生产供电有以下特点：①低电压、大电流的直流电；②直流电能生产的连续性；③直流电能供给的恒流性。 目前国内大型整流设备有两种整流方式：①整流变+可控硅整流，②整流变（调压开关）+自饱和电抗器+二极管整流。电流的控制方式一般采用恒流控制，恒定直流电流的调节方式一般为整流变压器有载调压开关与自饱和电抗器相结合的方式，有载调压为直流电压的粗调，自饱和电抗器为直流电压的细调，自饱和电抗器是直流电流恒流控制的主要执行元件，调节直流电压的范围约为50～70V。 综上所述，稳流系统=有载调压开关+自饱和电抗器+稳流控制系统 一、饱和电抗器 1．饱和电抗器必须实现以下职能： 1 在有载调压分接开关的直流级差电压范围内起到细调作用； 2 减少有载调压分接开关的动作次数，以延长其检修周期和使用寿命，为此饱和电抗器的调压范围应大于有载调压开关的直流级差电压（每调一档电压差在12-16V），通常不小于两级差电压，同时也不应小于电解一个阳极效应的电压（40-50V直流电压）； 3 校正电网电压短时波动所引起的电解直流电流波动； 4 校正各整流机组之间或同一机组两整流装置之间的负荷分配不均。 2．工作原理 饱和电抗器是利用铁磁物质磁化曲线的非线性和饱和特性，以较小的直流功率来控制较大的交流负载的一种电器，即利用铁磁物质的磁导率不是常数这一特性而工作的。饱和电抗器属于交直流同时磁化的非线性电抗器，与负载串联，用来调节负载的电流和功率，可以把饱和电抗器看成一个可控制的阻抗，但它是非线性的，不能用近似线性的电抗器的概念来解释饱和电抗器。 饱和电抗器的基本工作原理是利用直流绕组Array电流的大小来改变交流电路的电抗。原理如图1， 它是一个具有交流绕组和直流绕组的铁芯磁路。 当交流电压Ua和交流回路电阻Ra不变时， 交流电流Ia与交流线圈La有关： 图1 饱和电抗器原理图
控制系统简单介绍
“ACE”控制系统简单介绍 我厂#1、#2机组自投入“ACE”控制以来，一直受到“双细则”的考核，现将“ACE”的基本定义及如何考核进行说明。 1、AGC简介 AGC（Automatic Generation Control）：现代电网控制的一项基本和重要任务，指以控制发电机输出功率来适应负荷波动的闭环反馈控制。AGC的四个基本目标：a) 发电出力与负荷平衡。b) 保持系统频率为额定值。c) 区域联络线潮流与计划相等。d) 区域内发电厂之间的负荷经济分配。通常AGC指4个目标中的前3个，特别是第2、3个，包含第4个的AGC称为AGC/EDC。 2、分区控制误差(Area Control Error)，即ACE： ACE = K i ?f + ?P tie. i ACE 理解上等同于频差，不同是还要考虑调节联络线交换功率偏差?P tie.i＝?P tie.i.a- ?P tie.i.s，即实际值减计划值。（方向为流出为正）。 控制方式包括： ①定频率控制（自动调频）：ACE = K i?f ②定交换功率控制：ACE = ?P tie.i ③联络线控制偏差模式：ACE = K i?f + ?P tie.i ④自动修正时差控制模式：ACE = K i?f + ?P tie.i+ K t?t，?t指与频率密切相关的电钟与标准的天文时间的偏差。 ⑤自动修正交换电能差控制模式：ACE = K i?f + ?P tie.i+ K w?w，?w
指在规定的合同时间内联络线传输电能与合同数额的偏差。 ⑥自动修正时差和交换电能差控制模式： ACE= K i? f+ ? P t i.e i+ K t ? t+ K w? w 3、AGC分区调频 实际的分区调频方程式：“ACE 积差”调节法： ? ACE dt + ? P i= 0 由于是积差调节，当ACE＝0 时，分区调频过程结束， 各个区的出力?P i不再变化。ACE＝0 表示?f＝0、?P tie .i＝0,实现了AGC 的2、3 个目标。 分区电网的调频特点：区内负荷的非计划变化，主要由该区域内的调频厂自己负责，其它区的调频厂只是支援性质。因此应维持联络线的交换功率。 对于A、B 区域电网，B 区负荷增加 a) 最初，调速器来不及动作，由发电机组的转动惯性 提供能量，系统频率下降，?f < 0 。 b) 负荷调节效应起作用，同时A、B 区域电厂的调速器都动作，增加出力，参加频率的一次调整，满足功率平衡，系统达到新的平衡状态，频率恢复到某个水平（低于额定值）。 c) 一次调整结束后，联络线上出现了功率增量?P AB> 0，同时?f < 0，A区电网据此（异号）可判断负荷变动发生在非本区，而B区电网发现
铝电解(电解铝)生产实用工艺技术大全-从入门到精通
铝电解（电解铝）生产工艺技术大全-从入门到精通 发布日期：2010-10-18 浏览次数：95 铝电解用的原材料大致分三类：原料——氧化铝；熔剂——氟化盐(包括冰晶石、氟化铝、氟化钠、氟化镁、氟化钙、氟化锂等)；阳 现代铝工业生产采用冰晶石—氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为电解铝生产溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。 化学反应主要通过这个方程进行：2Al2O3==4Al 3O2。阳极：2O2ˉ-4eˉ=O2↑阴极:Al3 3eˉ=Al。 阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体，其中含有一定量的氟化氢等有害气体和固体粉尘。为保护环境和人类健康需对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。 阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在保温炉内经净化澄清后，浇铸成铝锭或直接加工成线坯，型材等。 1．生产工艺 (1)工艺机理铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法。所谓冰晶石－氧化铝融盐就是以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成的多相电解质体系，即为Na2AIF6-A12O3二元系和Na3AIF6-AIF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。 能够传导电流和在电流通过时改变自己成分的液体叫做电解质。 许多年以来，铝电解质一直以冰晶石为主体，其原因如下。 ①纯冰晶石不含析出电位（放电电位）比铝更正的金属杂质（铁、硅、铜等），只要不从外界带入杂质，电解生产可以获得较纯的铝。 ②冰晶石能够较好的溶解氧化铝，在电解温度950-970℃时，氧化铝在冰晶石溶液中的溶解度约为10％（质量）。 ③在电解温度下，冰晶石一氧化铝熔液的密度比同温度的铝液的密度小，它浮在铝液上面，可防止铝的氧化，同时使电解质和铝很好地分离，这既有利于电解过程，又简化了
可控硅稳流装置在整流系统中的应用
可控硅稳流装置在整流系统中的应用 2009-11-8 16:13:00 来源： 摘要：简要叙述整流装置稳流的重要性及自动稳流装置在整流系统中的应用。介绍了自动稳流装置的结构、性能、计算机控制技术和负反馈闭环控制系统。 关键词：整流；自动稳流；整流变压器；晶闸管整流柜；数字触发调节负反馈 1 自动稳流系统简介 自20世纪9O年代以来．随着大功率晶闸管整流装置的推广应用和引进离子膜电解装置的相继投产，为直流输出电流作自动调节的自动稳流装置也逐渐成熟。在氯碱生产中，由于直流电流、高压电网的波动、电解槽数目的增减等都直接影响电解槽的稳定运行。 直流电流的不稳定输出也影响到电流效率的变化．造成电解产品的单耗加大。而晶闸管自动稳流装置将很好地解决这一问题，它能稳流输出直流电流并且同计算机自动控制技 术一起达到精确的稳流效果。 目前，以大功率整流设备输出电流作为调节对象的自动稳流系统有3种方式，一种为安培．时式自动稳流系统，另一种为比例式自动稳流系统，还有一种是计算机自动稳流系统。安培．时式自动稳流系统是可获得较高精度的长时间内平均电流值的调节系统，这种调节系统的响应速度慢、惯性大，不适宜在电化学工业整流所内应用。比例式自动稳流系统是反应瞬时电流值变化的调节系统，惯性小、响应速度快．这种调节系统的性能比较适合电化学过程。另外．新型的计算机自动稳流系统是利用计算机自动控制原理来稳流的。闭环负反馈通过CPU内部逻辑运算来达到精确控制输出电流。 2 可控硅稳流装置的结构 2．1可控硅稳流装置的组成 可控硅稳流系统由整流变压器、可控硅整流装置、极化电源、计算机双通道控制柜等组成。在吴华宇航化工有限公司工程建设过程中．电解槽要求分期、分批投入运行，投入生产的电解槽数量不同，就要求整流机组输出的电流、电压也不同。使用可控硅直降式整流机组时，由于一开始运行的电解槽数量要求的直流电压低，可控硅整流机组处于深控状态。这时，可控硅的控制角盯很大，整流机组产生的谐波电流大，电网电压波形严重畸变，功率因数很低，可控硅整流机组震动严重，这是可控硅整流装置使用的主要风险。而采用有载调压整流变压器和可控硅整流装置结合的整流机组，可控硅整流装置实现了单机组的直流电流控制，使电流调节为连续无级调节。只要将整流变压器的调压开关调到合适的档位，使整流机组的交流电压降低，可控硅整流机组工作在控制角盯接近零的状态。这时整流机组的工作情况与二极管整流机组的工作情况基本相同，这样 就可以避免使用可控硅带来的风险。 2.2整流变压器 整流变压器采用ZHSFPZ一13600／35型27级有载调压变压器，结构为1台变压器带2台整流柜，整流变压器均采用自耦中性点调压接线方式。阀侧（二次）绕组为两组正反角接的方式。网侧额定电压为35kV，阀侧直流电压为430V，阻抗电压=8％，等效脉波p=6，2台整流变压器网侧为 7．5°、22．5°互差15°的电角度，组成单机组12脉波，2套机组构成等效24相整流，从而有效地抑制了23次以下的谐波，改变了系统电源质量。 整流所现安装4台整流变压器带8台整流机组。为了避免晶闸管整流使功率因数降低，采用有载调压粗调，控制触发角作为细调相结合的调压方式，当导通角小于升档设定值
自动化控制系统的介绍
目录 摘要……………简要介绍电气自动化技术的概念及其包括的专业知识关键字………………………………控制、系统、检测、网络化 第一章自动控制系统 (1) 1.1自动控制与自动控制系统 (2) 1.2 自动控制系统的基本构成及控制方式 (3) 1.3 自动控制系统的分类 (4) 1.4 对控制系统性能的要求 (5) 1.5 自动控制理论发展简述 (6) 第二章自动检测系统 (7) 2.1 检测技术的基本概念 (8) 2.2 传感器与传感器的分类 (9) 2.3 测量方法 (10) 2.4 传感器的基本特性 (11) 2.5 温度检测 (12) 1、研究目的
自动化广泛应用于现代工业生产中，在很大程度上减轻了人的劳动强度改善了工作环境，同时也提高了产品质量。随着钢铁工业工艺的不断成熟、国际、国内市场的不断发展，对产品质量的要求越来越高。因此，追求高质量的产品、低成本的消耗成为企业能否在激烈的市场竞争中立于不败之地的最首要保证，自动控制系统实现了这一发展。 2，研究意义 本专业主特点是强电弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术得到了广泛的应用。所谓自动控制，是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵受控对象，使被控量等于给定值或给定信号变化规律去变化的过程。 2、研究内容 控制装置和受控对象为物理装置，而给定值和被控量均为一定形式的物理量。自动控制系统由控制装置和受控对象构成。对自动控制系统的性能进行分析和设计则是自动控制原理的主要任务。 2.1自动控制系统的基本构成及控制方式 1.开环控制控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。 开环控制的特点是系统结构和控制过程很简单，但抗扰能力差、控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。 2.闭环控制 控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。闭环控制系统又被称为反馈控制或按偏差控制。 闭环控制系统是通过给定值与反馈量的偏差来实现控制作用的，故这种控制常称为按偏差控制，或称反馈控制。此类系统包括了两种传输信号的通道：由给定值至被控量的通道称为前向通道；由被控量至系统输入端的通