如何通过曲线对电解槽运行状况做出判断
铝电解槽故障诊断方法综述
铝电解槽故障诊断方法综述铝电解槽是铝产业的核心设备之一，其主要功能是通过电解法将铝矾土中的铝从氧化态还原成金属铝，从而实现铝的生产。
但是，由于铝电解槽长时间运行、受到化学腐蚀、机械摩擦等影响，可能导致其出现各种故障，影响生产效率和质量。
因此，在铝电解槽的日常维护和管理工作中，故障诊断显得非常重要。
本文将对铝电解槽常见故障及其诊断方法进行综述。
一、阳极碳棒磨损故障阳极碳棒是铝电解槽的一个重要组成部分，它主要用于传递电流和氧化反应。
由于阳极碳棒长期受到化学腐蚀和机械摩擦的影响，容易造成磨损，导致电解槽效率下降。
通过观察阳极碳棒表面的套管状层是否磨损、颜色是否一致，以及阳极碳棒的外观形状等，可以初步诊断阳极碳棒磨损故障。
此外，还可以通过测量阳极碳棒电位和电流密度等参数，进一步判断阳极碳棒的磨损情况。
二、阴极板脱落故障阴极板是铝电解槽的另一个关键部件，它的主要作用是接收反应产生的铝金属，并将其转移到融化池中。
由于阴极板长期接触电解液和铝金属，容易出现腐蚀和脱落问题，从而影响铝电解槽的稳定运行。
通过观察阴极板表面是否有明显的脱落或磨损部分，或者阴极板周围的氧化铝数量是否正常，可以初步诊断阴极板脱落故障。
此外，还可以通过电压和电流密度等参数的测量，进一步判断阴极板是否存在损坏情况。
三、电解液污染故障铝电解槽的电解液是电解过程中的重要组成部分，其质量直接影响铝的产量和质量。
由于电解液长时间使用，容易受到杂质的影响，出现水分过多、电解液浓度不均匀、杂质过多等问题，从而影响电解槽的正常运行。
通过化验电解液样品，可以检测出其中是否存在各种杂质，并判断电解液是否需要更换。
综上所述，铝电解槽故障的诊断需要综合考虑多个因素，包括设备构造、工艺参数、化学物质等方面的影响。
对于铝电解槽故障的诊断，过程中需要严格按照安全操作规程进行操作，避免对设备和操作人员造成意外伤害。
同时，及时维护和管理铝电解槽设备，采用科学规范的运维和管理措施，能够有效提高铝电解槽的生产效率和产量，并保证铝的质量稳定。
根据计算机控制曲线判断电解槽运行情况分析
基于计算机控制曲线判断电解槽运行情况方法摘要：电解生产过程中监控机自动生成槽电阻曲线及加料状态加料线，通过分析电解槽在不同情况下的槽电阻变化规律，然后结合加料状态线的变化情况来判断电解槽运行情况，实现正确判断电解槽运行状况的目的。
关键词：槽电阻曲线；加料状态线；氧化铝浓度随着计算机技术的应用，电解铝控制系统有了很大的进步。
由于计算机采集信息的连续性，相当一天24小时对每天电解槽运行状况进行监控，这是人工无论如何也做不到的，现在大型电解槽管理已由原来自焙槽的现场管理为主过渡为技术管理为主[1]。
通过观察计算机生成的槽电阻曲线、加料状态线等各种曲线能够为我们提供大量在现场观察不到的信息，通过分析这些信息对电解槽运行状况做出正确判断，对各种曲线进行正确分析是电解槽管理者必须掌握的。
1 自适应加料控制基本原理与电解槽运行状况的辨证关系现在计算机控制系统关键在其自适应加料系统。
其工作原理就是根据氧化铝浓度对电解槽槽电阻变化情况判断何时进入何种下料状态。
通过各种加料状态的改变将氧化铝浓度控制在1.5~3.5%之间，在这个氧化铝浓度范围槽电阻随着氧化铝浓度的增加槽电阻有下降趋势[2]。
槽电阻稳定的电解槽氧化铝浓度变化对槽电阻的变化可从槽电阻曲线上明显看出，其关系表现在当进入过量周期时，由于加料量大于消耗量氧化铝浓度不断上升，由于氧化铝浓度上升槽电阻有下降趋势，从计算站槽电阻曲线上可看出正常槽每当进入过量期槽电阻就开始下降。
反之当加料周期进入欠量期时槽电阻就有上升的趋势，原因是欠量期加料量比消耗量小导致浓度有所下降，浓度下降导致槽电阻有上升的趋势。
由此可看出，自适应系统适应的前提是电解槽运行稳定，槽电阻没有针振或电压摆现象发生。
原因在于氧化铝浓度变化造成的槽电阻变化是很微小的，一旦电解槽出现针振或电压摆现象，由于铝水波动造成槽电阻变化远远大于氧化铝浓度造成槽电阻的变化。
这样自适应加料系统就失去了判断的依据，就可能出现加料周期转换判断错误的现象，表现在效应等待期发生的效应比例大幅降低，造成电解槽突发效应或效应等待失败现象增多。
基于图像处理技术的电解槽故障诊断方法研究
关键词：电解， 红外相机，故障诊断，温度电流模型，图像处理技术
1
北方工业大学硕士学位论文
Research electrolytic cell fault diagnosis method based on image processing technology Abstract
Wet electrolytic refining process is a key step. During electrolytic production process, the electrolytic often produce agglomeration, resulting in a short circuit or a short circuit fault occurs between the plates, current losses, decreased product quality, reduce production efficiency also increased power consumption. In order to improve production efficiency, save energy, to detect and solve problems can improve the quality of the electrolysis products. Nowadays, the enterprise detected with automatic device, but most of them need to rely on man, may cause wrong judgments and inefficiency. This paper presents a method with an infrared camera to detect. Infrared camera with wide temperature range, high precision, can complete measurement in a relatively short time. The infrared camera mounted in patrol cars, infrared images were acquired by camera, then, the infrared images was transferred to computer, the subsequent image processing and recognition operated by PC combined with digital image processing algorithms to determine fault location. In practice, process the infrared images we collected ,then patrol car in motion the process of real-time processing, fault location is displayed in troubleshooting interface, combined with prior knowledge of the specific location of the fault, in the form of text displayed in the troubleshooting interface facilitate staff appropriate handling and disposal. The method is simple, safe and reliable, improved fault detection accuracy, improve the quality of the electrolysis products, reduce the waste of energy, thereby increasing the productivity of the workshop, has a very important practical significance. Secondly, since the fault detection system failure alarm after the plates, the fault has been generated. To avoid failure, resulting in unnecessary losses, we study how the method according to the site measured temperature terrific predict the fault location. According to the site's magnetic environment, the actual conductor abstract premise rectangular conductor model, using simulation software COMSOL deduced fantastic temperature electrolytic cell current model, validated by field data to verify the validity of the model.
铝电解槽故障诊断方法综述
铝电解槽故障诊断方法综述于阳阳;文方【摘要】电解槽是铝电解生产的主要设备,因此对于它的故障检测和排除具有重要的意义.本文综述了对于铝电解槽的各种故障诊断方法,并且分析了这些方法的特点和适用情况.最后提出了故障诊断方法的发展趋势.【期刊名称】《现代机械》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】3页(P89-91)【关键词】铝电解槽;解析模型方法;信号处理方法;知识故障诊断方法;发展趋势【作者】于阳阳;文方【作者单位】贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550003;贵州大学电气工程学院,贵州贵阳550003【正文语种】中文【中图分类】TP2770 引言我国铝电解槽控制系统伴随着铝电解槽技术不断进步。
从起初的几千安培的小电解槽到现在的几十万安培的大电解槽，从人工操作到计算机控制操作，电解槽的结构和容量发生着巨大的变化。
生产的一个明显趋势是设备向大型化、高速化、连续化和自动化方向发展。
由此而使设备的功能愈来愈多，生产效率愈来愈高，同时设备的规模、精密程度、复杂程度和自动化程度也愈来愈高。
铝电解槽是一个非线性、多变量耦合、时变和大时滞的工业过程体系，靠建立定性的数学模型来实现生产过程的最优控制是很难的，尤其是传统控制理论不能合理地模拟生产操作和管理人员长期积累的知识和经验，进行槽况解析、判断、决策和控制电解槽的思维过程以及解决知识获取等技术难题，因而造成了所开发的过程控制系统应用效果不明显，适应性和灵活性差等不足。
一旦发生故障，所造成的直接、间接损失会成几十倍甚至上百倍地增加。
而故障诊断技术恰好在解决这类问题中表现出了优越性，它具有快速性好、直接根据专家知识设计、不需要精确数学模型等显著特点，为铝电解控制提供了有效解决途径。
1 铝电解槽故障诊断的基本内容铝电解槽正常生产时的工艺技术条件包括:槽工作电压、加料量、铝水平和电解质水平、阳极效应、槽温等［1］。
控制好这些技术条件，电解槽才能长期在稳定状态下工作，获得较高的电流效率和低的能量消耗。
400ka电解槽曲线看法
400ka电解槽曲线看法400KA电解槽曲线是电解铝过程中的一个重要指标，它能够反映出电解槽的性能和电流效率，对于生产过程的稳定性和经济性起着关键的作用。
下面我将从曲线的定义、优劣、影响因素等方面展开详细说明。
400KA电解槽曲线指的是电解槽中电流和电压之间的关系图。
曲线的横轴代表时间，纵轴代表电流和电压。
通过观察曲线的形状和变化，可以得出很多有关电解槽运行状态的信息。
对于400KA电解槽曲线来说，曲线越平缓，说明电解槽的性能越好，电流效率越高。
这是因为平缓的曲线代表了电解槽运行状态的稳定性，能够保证电解过程中的电流均匀分布，减少能量的损耗和副反应的发生。
相反，如果曲线起伏较大，说明电解槽存在一些问题，需要及时进行调整和维修。
那么，什么因素会影响400KA电解槽曲线的形状呢？首先是电解槽内部的温度变化。
电解过程中，电流通过阴阳极之间的电解质溶液，会产生大量的热量。
如果无法有效地散热，就会导致温度的升高，进而影响电解槽的稳定性。
此外，电解槽中的搅拌也会对曲线产生影响。
良好的搅拌能够促使溶液中的金属离子充分混合，增加电流的均匀分布，提高电解效率。
除此之外，400KA电解槽曲线的形状还受到电流密度的影响。
电流密度过高会引起溶液中的金属离子过度聚集，导致电极上的金属颗粒不均匀生长，影响曲线的平稳程度。
因此，合理控制电流密度的大小，是维持电解槽正常运行和保持曲线稳定的重要手段。
电解槽中电极材料的选择也会对曲线产生重要影响。
优质的电极材料能够减少电极的氧化和腐蚀程度，提高电流效率和电解槽的寿命。
因此，在400KA电解槽的生产过程中，选择合适的电极材料是确保曲线稳定和产量高效的重要环节。
综上所述，400KA电解槽曲线是电解铝过程中的一个重要指标，能够反映出电解槽的性能和电流效率。
通过观察曲线的形状和变化，可以判断电解槽运行状态的稳定性，及时发现并解决问题。
因此，在生产过程中，要加强对曲线的监测和分析，优化槽内工艺参数，提高电流效率和生产经济性。
电解铝厂铝电解质分析曲线的研究及应用
解质质控样基体差异的影响，自制铝电解质控制样 品，用于校准 Ｘ射线荧光 设 备 和 化 学 分 析 质 量 监 控，以提高电解质检测的准确度以及日常铝电解质 样品的质量控制工作。
１ 样品的选取和采集
首先，对某铝厂 ２９６台电解槽中电解质的近期 日常检测数据进行统计分析，采用优先满足铝电解 质分子比梯度全覆盖、再综合考虑尽可能同时满足 总 Ａｌ、Ｆ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ２Ｏ３ 浓度范围广泛覆盖的选 样原则，选取了 １３个预选样，含量范围见表 １。
作者简介：吴攸（１９７２－），男，四川巴中，本科，毕业于东北大学有色冶金专业，研究方向：冶金与分析。 收稿日期：２０１８－１１－０９
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吴攸 等：电解铝厂铝电解质分析曲线的研究及应用
２０１９年第 ３期
能均匀结晶，试样不含碳渣、未熔氧化铝及铝球。为 进一步验证预选样是否具备代表性和选样的正确 性，对已采集的 １３个样品再进行预分析。结果表 明：取样和 预 选 样 分 析 结 果 相 一 致，取 样 具 有 代 表 性，可对已取样进行下一步研究。
ＤＯＩ：１０．１３６６２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｑｊｓ．２０１９．０３．０１２
Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎｕｍ ｂａｔｈａｎａｌｙｓｉｓｃｕｒｖｅｉｎａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｍｅｌｔｒｓ
ＷｕＹｏｕ，ＬｕｏＹａｎｇ，ＬｉＳａｎｙａｎ，ＺｅｎｇＱｉ， ＬｉＸｉａｏｌｉｎ，ＷａｎｇＣｕｎ，ＷａｎｇＧｕｉｈｕａａｎｄＬｉＨｕｉ
电解铝 中 电 解 质 的 分 子 比、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、 ＫＦ、ＬｉＦ的含量是电解铝生产中几项重要技术参数， 现阶段国内电解铝厂广泛采用准确、快速高效的 Ｘ 射线荧光分析铝用电解质。而 Ｘ射线荧光仪检测 结果的准确性取决于采用标准样品制作工作曲线的 质量以及日常的检测质量控制，因国内各电解铝厂 使用的氧化铝杂质成分复杂，使其电解质成分差异 较大，加之无法购买到与本厂铝电解质基体一致的 电解质标准样品，导致电解质成分检测结果的可靠 性无从保证。因此，自行研制铝电解质质量控制样 品对于检测分析和铝电解生产都是十分必要。
碱水制氢电解槽测试方法
碱水制氢电解槽测试方法碱水制氢电解槽测试方法【引言】碱水制氢电解槽是一种常用的技术，可以应用于氢能产业、能源储存和化学反应等领域。
在实际操作中，为了确保电解槽的高效运行和安全性，我们需要建立一套完善的测试方法。
本文将介绍一种全面的碱水制氢电解槽测试方法，旨在提供准确的数据和可靠的评估依据。
【第一部分：测试原理及准备】1.1测试原理在开始介绍测试方法之前，我们首先要了解测试原理。
碱水制氢电解槽的主要原理是电化学反应，通过电解水在碱性电解液中，产生氢气和氧气的反应。
因此，测试时需要考虑电压电流、电解槽的结构和材料等因素对反应速率的影响。
1.2测试准备在进行测试之前，我们需要做好以下准备工作：选择合适的电解液、调试电解槽的工作温度和压力、确定合理的测试条件和时间。
此外，还需要准备测试仪器，如电压表、电流表、温度计、压力计等。
【第二部分：测试过程】2.1电解液测试在进行电解槽测试之前，我们需要先对电解液进行测试。
这包括测量电解液的浓度、pH值、电导率等指标，以确保电解液的质量和适用性。
2.2电解槽结构测试为了保证电解槽的高效运行和安全性，我们需要对电解槽的结构进行详细的测试。
这包括测试电解槽的内部材料、密封性能以及电解腔的尺寸和形状。
2.3电流电压测试在实际运行中，电流和电压是电解槽工作的重要指标。
因此，我们需要测试电解槽的电流和电压变化情况，以掌握电解槽在不同工作条件下的性能。
2.4工作温度和压力测试对于碱水制氢电解槽来说，工作温度和压力是影响反应速率和效率的关键因素。
因此，我们需要通过测试来确定最佳的工作温度和压力范围，以提高电解槽的效能。
【第三部分：测试数据分析】3.1 数据收集和整理在进行测试过程中，我们需要记录和整理大量的测试数据。
这些数据包括电流、电压、温度、压力、反应速率等指标。
通过对数据的统计和分析，可以得出一些有用的结论和趋势。
3.2 数据处理和结果评估通过对测试数据的处理，我们可以计算出电解槽的效率、能量损失和产氢速率等参数。
计算机控制曲线判断
［１］殷恩生．１ ６（）ｋＡ ｔｌ，心下料预焙阳极电解槽生产Ｔ艺及管理
ｒＭ］．长沙：中南Ｔ、Ｊｋ大学ｍ版社，１ ９９
７．
铝电解低电压节能技术生产探索
黄为灼
（中国铝业广西分公司，广西平果５３１４００）
摘
要：本文通过对铝电解槽电压、电流效率与铝液直流电耗的关系进行分析，提出了低电压生产的技术思
１．５％ ３．５％
电
阻
Ａ１２０３浓度，％
图１
槽电阻一氧化铝浓度曲线
制系统适应的前提是电解槽运行稳定，槽电阻没有 针振或电压摆现象发生。原因在于氧化铝浓度变化 造成的槽电阻变化是很微小的，一旦电解槽出现针 振或电压摆现象，由于铝水波动造成槽电阻变化远
２计算机加料控制基本原理与电解槽运行
状况的关系
现在计算机控制系统关键在其加料系统。其工 作原理就是根据氧化铝浓度对电解槽槽电阻变化情 况判断何时进入何种下料状态。通过各种加料状态 的改变将氧化铝浓度控制在１．５％～３．５％之间，在 这个氧化铝浓度范围槽电阻随着氧化铝浓度的增加 槽电阻有下降趋势。 槽电阻稳定的电解槽氧化铝浓度变化对槽电阻 的变化可从槽电阻曲线（图１）上明显看出，其关系 表现在氧化铝浓度上升槽电阻有下降趋势，氧化铝 浓度下降槽电阻上升趋势。由此可看出，计算机控
３
冶金工艺
现槽电阻变化趋势与加料周期变化不一致现象，如 图３所示。
根据槽电阻曲线与加料状态线判断电解
图３ 冷行程电解槽曲线
槽运行情况常用方法
电解槽日常生产过程中计算机自动生成各种曲 线，其中对生产指导意义比较大的曲线主要有槽电 阻曲线及加料状态线，如何将这两条曲线相结合来 判断电解槽运行情况对电解生产有重要指导意义， 下面将几种常见的情况分析如下。
如何通过曲线对电解槽运行状况做出判断
如何通过曲线对电解槽运行状况做出判断随着计算机技术的发展，电解铝控制系统有了很大的进步。
现在大型电解槽管理已由原来自焙槽的现场管理为过渡为技术管理为主。
通过观察计算机生产的电阻、加料等各种状态曲线能够为我们提供大量在现场观察不到的信息，通过分析这些信息对电解槽运行状况做出正确判断。
由于计算机采集信息的连续性，相当一天24小时对每天电解槽运行状况进行监控，这是人工无论如何也做不到的，对各种曲线进行正确分析是电解槽管理者必须掌握的。
现在计算机控制系统关键在其自适应加料系统。
其工作原理就是根据氧化铝浓度对电解槽槽电阻变化情况判断何时进入何种下料状态。
通过各种加料状态的改变将氧化铝浓度控制在 1.5~3.0%之间，在这个氧化铝浓度范围槽电阻随着氧化铝浓度的增加槽电阻有下降趋势。
但下降的趋势逐步减缓，也即斜率减小。
电解槽槽电阻稳定的电解槽，由于氧化铝浓度变化对槽电阻的变化可从槽电阻曲线上明显看出，其关系表现在当进入过量周期时，由于加料量大于消耗量，氧化铝浓度不断上升，由于氧化铝浓度上升槽电阻有下降趋势，从接口机槽电阻曲线上可看出正常槽每当进入过量期槽电阻就开始下降。
反之当加料周期进入欠量期时槽电阻就有上升的趋势，原因是欠量期加料量比消耗量小导致浓度有所下降，浓度下降导致槽电阻有上升的趋势。
由此可看出，自适应系统适应的前提是电解槽运行稳定，槽电阻没有针振或电压摆现象发生。
原因在于氧化铝浓度变化造成的槽电阻变化是很微小的，一旦电解槽出现针振或电压摆现象，由于铝水波动造成槽电阻变化远远大于氧化铝浓度造成槽电阻的变化。
这样自适应加料系统就失去了判断的依据，就可能出现错断现象，表现在效应等待期发生的效应比例大幅降低。
造成电解槽突发效应或效应等待失败现象增多。
所以对于针振或电压摆电解槽应采取的措施之一就是缩短效应间隔，其目的就是避免电解槽积料产生。
电解槽自适应加料系统与电解槽运行状况互相影响，电解槽运行越稳定槽电阻曲线越平稳，槽电阻越平稳由于氧化铝浓度对槽电阻变化造成的影响就越明显，对槽控机而言就越容易做出正确的判断。
电解槽病槽及常见事故处理
第一部分电解槽病槽及常见事故处理在铝电解生产中，电解槽并不是一直处于正常运行状态。
由于运行过程受到各种因素的影响，干扰了电解槽的热平衡和物料平衡，产生这样或那样的异常，其表现就是病槽的出现，和一些异常现象的发生。
遇到这种情况，应该根据具体情况，查找原因，施以的正确处理方法，使电解槽尽快恢复正常运行。
现就病槽的形成及常见电解槽异常处理方法叙述如下：一、冷槽当电解槽热收入与支出不平衡时，即电解槽热收入小于热支出时，电解槽走向冷行程，生产中称为冷槽。
（一）冷槽表现1、火苗呈淡蓝紫色/蓝白色，软弱无力；电解质水平明显下降，槽底产生大量沉淀，铝水平上升；电解质温度低，颜色发红，粘度大，流动性差，阳极气体排出受阻，电解质沸腾困难，效应频发。
2、冷槽初期，电解质结壳厚而坚硬，中间下料口有时出现打不开壳，后期，电解质酸性化，结壳变薄而完整。
3、冷槽发展到一定时间后，电解槽便出现炉膛不规整，局部肥大，炉膛收缩炉底沉淀增多，液体电解质分子比降低，电解质水平较低，铝水平持续上涨，极距缩小。
4、阳极效应频频发生，时常出现''闪烁”效应和效应熄灭不良。
5、炉底沉淀增多，致使阳极电流分布不均，导致磁场受影响，铝水波动大，引起电压摆动增多，从而导致阳极电流分布不均，甚至出现阳极脱落的现象。
（二）冷槽处理1、初期冷行程的电解槽处理方法很简单，只要及时发现苗头，适当提高槽电压，增加槽内热量收入，便可恢复正常。
2、提高电解质水平，即从热槽中取出液体电解质灌入槽中，以提高槽温和溶解氧化铝的能力。
3、加强阳极保温，盖好槽盖板，加足保温料，减少电解槽的热量损失。
4、延长加工间隔，尽量减少槽内的热损失，有利于槽内沉淀和结壳的熔化。
5、提高效应系数，利用效应提高槽温，处理槽底沉淀。
6、调整出铝制度，适当吸出些铝水来降低铝水平，提高炉底温度。
在“撤铝水”时，要与槽状况紧密配合，认真准确，防止发生滚铝和压槽现象。
7、调整供电制度，保持电流平稳或调整与供电制度不适应的技术条件。
工业铝电解槽槽况监测要点和分析系统
✓实现测量数据的自动存储：在实现准确测量的 基础上，增加自动记录槽号、测量位置、测量时 间和测量数据的功能。
✓在不改变当前测量方式和传感器的情况下，解 决当前测量准确性和测量效率不高的问题。
✓将多个参数测量功能集成在一个便携式测试仪 器中。
4、系统已成功应用在中国铝业股份有限公司连城分公 司，山西华圣铝业有限责任公司、江苏大屯铝业有限 公司。
5、项目成果申报了四项发明专利（已授权两项）、四 项实用新型专利（全部授权）：
ZL200610137608.4一种可在智能红外测温枪上同时显示多方面信息的方 法。
ZL200610145560.1 一种利用计算机对智能红外测温枪的操作进行控制 的方法。
✓解决手工转录数据效率低、容易出错的问题， 开发能将测量仪表与网络数据库通过USB接口进 行通讯的软件。
✓读取数据库中预定义测试任务并保存到测量仪 表中。
✓通过无线或USB接口读取测量仪表中的测量数 据并保存到数据库表中。
✓自动判断连接的测温仪、电压-温度测量仪，接 口软件显示对应的功能和界面。
✓与测温仪连接的数据接口 软件界面
工作人员利用Excel对测量数据 绘制图表
打印报表/图表，送技术主管
技术主管分析报表，查看数据变化，判断槽况，查找 电解槽破损隐患等
➢存在的问题与不足
✓ 两人或两人以上操作，效率低，成本高。
✓ 存在数据读取、记录、誊抄、输入等多个环节， 容易发生错误。
✓ 使用Excel分析，步骤繁多，速度慢，并要求 操作者熟悉Excel。
✓ 当前方法没有充分利用测量参数进行电解槽的 控制、分析和管理。
✓ 浪费宝贵的人力资源。
500kA铝电解典型曲线研判
第35卷第7期2019年4月Vol.35No.7Apr.2019甘肃科技Gansu Science and Technology500kA铝电解典型曲线研判王平刚，成庚，杨成亮(酒钢集团甘肃东兴铝业有限公司，甘肃嘉峪关735100)摘要：通过初步掌握500kA铝电解典型曲线研判，给相关工艺人员和电解工基本掌握典型曲线研判技能，有益于生产管理得以平稳顺利进行。
关键词：500kA铝电解槽；典型曲线；研判中图分类号:TF821要分析电解槽运行曲线，首先需熟悉槽控机系统的控制思路、下料控制模式、阳极控制原理等基础知识。
在此基础上，技术人员才有可能根据电解槽电压、电阻、针振、摆动、斜率、累斜的变化趋势综合分析电解槽运行状态。
研判铝电解槽运行曲线能够有效掌握其运行趋势。
以下是对某500kA铝电解系列部分电解槽运行曲线的状态分析和参数调整建议，包括正常槽运行曲线、氧化铝浓度较高的电解槽运行曲线、氧化铝浓度髙和过热度区间大的电解槽运行曲线、炉底有较多稀沉淀的电解槽运行曲线、炉底有沉淀的电解槽运行曲线、换极后针振摆动变大的电解槽运行曲线、换极后针振变大但摆动较小的电解槽运行曲线、针振和幅值较大的电解槽运行曲线、闪烁效应较多的电解槽运行曲线、换极后电压电阻闪烁的电解槽运行曲线和控机故障的电解槽运行曲线等。
1正常槽运行曲线正常槽运行曲线如图1所示。
图1正常电解槽的运行曲线1.1曲线分析图电压、电阻曲线呈相对平滑的正余弦波状；下料间隔曲线过欠均匀，且与电压、电阻曲线形成基本对应关系；针振和摆动曲线波动幅*[f较小。
1.2处理意见保证电解槽正常下料，做好炉面整形和保温工作，避免过多人工干扰即可。
2氧化铝浓度较高的电解槽氧化铝浓度较高的电解槽运行曲线如图2所示。
图2氧化铝浓度较高的电解槽运行曲线2.1曲线分析电阻、电压曲线波动明显，无规律性，且呈现出下落趋势；下料间隔曲线中减量下料偏多，与电阻、电压曲线不对应；转为增量下料后，电阻、电压降低较快；阳极自动提升次数超过下降次数。
PEM电解槽性能测试方法-最新国标
PEM电解槽性能测试方法1 范围本文件规定了PEM电解槽性能测试方法的术语和定义，包括功率测试、氢气产量、氢气纯度测试、单位制氢电耗、耐压测试等。
本文件适用于等压式、差压式的PEM电解槽制氢设备的检验、检测。
产氢压力小于等于10 MPa，单槽产氢量不低于1 m3/h。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 150 压力容器GB 3836.1 爆炸性环境第1部分：设备通用要求GB 3836.14 爆炸性环境第14部分：场所分类爆炸性气体环境GB 4962-2008 氢气使用安全技术规程GB/T 6285 气体中微量氧的测定电化学法GB/T 37562-2019 压力型水电解制氢系统技术条件3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
PEM电解槽 PEM electrolyzer以质子交换膜为电解质，以纯水为反应物，通过直流电解水，在阴极、阳极分别产生氢气和氧气的电化学装置，包括质子交换膜、电极催化层、扩散层、双极板以及密封件，通常由多节上述结构构成的装置称为PEM电解槽。
质子交换膜 proton exchange membrane具有质子传导能力，且有阻气特性的高分子聚合物隔膜。
催化剂覆膜catalyst coated membrane由阴、氧极催化层、质子交换膜构成的组件。
膜电极 membrane electrode assembly由质子交换膜与催化层组合而成的具有电化学反应功能的组件。
气体扩散层/多孔传输层 gas diffusion layer/porous transport layer放置在催化剂层和流场板之间形成电接触的多孔基层，该层允许反应物和反应产物的穿透传输。
气体扩散层是气体扩散电极的组成部分。
气体扩散层也称为多孔传输层(PTL)。
槽控机工艺控制及操作说明(重要)
槽控机工艺控制及操作说明一、电解槽状态非正常期：电解槽分停槽、预热、启动三个状态（由工艺人员设定）。
特点：•其中在启动过程中可定时下料，其余状态不进行任何自动操作；•不对电流、电压异常判别及自动处理报警；•可手动操作；•可进行数据统计（平均电流、电压、能耗等）。
正常期：电解槽处于正常生产状态时，自动对电流异常（坏电流、停电）、电压异常（高异常电压、低异常电压）检测处理、效应检测处理（正常效应、突发效应、闪烁效应）、电压摆检测处理；同时通过设置的5开关（电流检修、自动NB、自动AEB、自动RC、浓度控制）设置槽控机的自动动作。
①电流检修：当系列电流检测出故障时，设置ON,此时槽控机不进行电流检测、电压摆检测，不进行电压控制、浓度控制、出铝控制等操作，下料间隔以设定NB为准; 正常状态下设置OFF；②自动NB：当电解槽异常时可根据工艺要求停止自动M斗，设置OFF;正常状态下设置ON, 自动下料；③自动RC：当电解槽处于不稳定状态可根据工艺要求停止自动电压控制，设置为OFF；正常状态下设置ON,进行自动电压控制；④自动AEB：根据工艺要求在效应发生时是否进行快速加料，设置OFF,不进行快速加料;设置ON,启动快速加料;⑤浓度控制：根据工艺要求槽控机是否进行浓度控觎设置OFF,定时下设置ON,槽控机进行浓度控制。
二、效应管理模式本控制系统采用定时启动、柔性等待效应机制，以“计划效应”达到检验槽内氧化铝浓度、清洗阳极、清理炉底、消化积料、净化电解质液等目的。
加料器状态分为N1, W1, N2, W2,根据效应发生时加料器状态对应将效应状态计为N1 （突发效应），W1 （等待效应），N2, W2o•N1为正常的加料状态，若在N1发生效应称为突发效应（浓度较底）。
当实际AE间隔时间二设定间隔时，启动效应等待过程，系统并不会马上停料•；而是加大下料激励措施（增加欠量下料的强度），槽控机将尽快解析出目前电解槽氧化铝浓度。
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如何通过曲线对电解槽运行状况做出判断随着计算机技术的发展，电解铝控制系统有了很大的进步。
现在大型电解槽管理已由原来自焙槽的现场管理为过渡为技术管理为主。
通过观察计算机生产的电阻、加料等各种状态曲线能够为我们提供大量在现场观察不到的信息，通过分析这些信息对电解槽运行状况做出正确判断。
由于计算机采集信息的连续性，相当一天2 4 小时对每天电解槽运行状况进行监控，这是人工无论如何也做不到的，对各种曲线进行正确分析是电解槽管理者必须掌握的。
现在计算机控制系统关键在其自适应加料系统。
其工作原理就是根据氧化铝浓度对电解槽槽电阻变化情况判断何时进入何种下料状态。
通过各种加料状态的改变将氧化铝浓度控制在1. 5 ~3. 0 %之间，在这个氧化铝浓度范围槽电阻随着氧化铝浓度的增加槽电阻有下降趋势。
但下降的趋势逐步减缓，也即斜率减小。
电解槽槽电阻稳定的电解槽，由于氧化铝浓度变化对槽电阻的变化可从槽电阻曲线上明显看出，其关系表现在当进入过量周期时，由于加料量大于消耗量，氧化铝浓度不断上升，由于氧化铝浓度上升槽电阻有下降趋势，从接口机槽电阻曲线上可看出正常槽每当进入过量期槽电阻就开始下降。
反之当加料周期进入欠量期时槽电阻就有上升的趋势，原因是欠量期加料量比消耗量小导致浓度有所下降，浓度下降导致槽电阻有上升的趋势。
由此可看出，自适应系统适应的前提是电解槽运行稳定，槽电阻没有针振或电压摆现象发生。
原因在于氧化铝浓度变化造成的槽电阻变化是很微小的，一旦电解槽出现针振或电压摆现象，由于铝水波动造成槽电阻变化远远大于氧化铝浓度造成槽电阻的变化。
这样自适应加料系统就失去了判断的依据，就可能出现错断现象，表现在效应等待期发生的效应比例大幅降低。
造成电解槽突发效应或效应等待失败现象增多。
所以对于针振或电压摆电解槽应采取的措施之一就是缩短效应间隔，其目的就是避免电解槽积料产生。
电解槽自适应加料系统与电解槽运行状况互相影响，电解槽运行越稳定槽电阻曲线越平稳，槽电阻越平稳由于氧化铝浓度对槽电阻变化造成的影响就越明显，对槽控机而言就越容易做出正确的判断。
从而保证下料量与消耗量的匹配。
下料量与消耗量匹配则电解槽物料平衡得到保证，从而避免在炉底产生沉淀和结壳。
对电解槽的长期稳定运行创造良好的条件。
反之电解槽针振或电压摆越严重则自适应加料系统就越容易出现误判，经常会出现加料量过多的现象，导致氧化铝浓度过高，部分未溶解完全的氧化铝形成沉淀和结壳。
氧化铝浓度过高导致效应等待失败。
导致该槽长期不来效应，时间越长则槽底沉淀结壳现象越严重。
槽底的沉淀结壳现象导致水平电流增加。
水平电流使垂直磁场增加，导致铝水波动幅度增大。
进一步导致槽帮的不规整，铝水波动槽帮不规整又进一步导致电解槽针振现象变得更加严重。
这就是针振槽未及时采取措施导致的后果。
所以我们必须弄清这两者之间的关系，采取适当的措施使电解槽的稳定的得到保证。
对针振槽采取缩短效应间隔的主要目的就是避免出现加料严重失衡现象的发生。
同时通过效应使以前炉底产生的积料逐步消化，从而保证槽底的干净。
电解槽的针振或电压摆根据情况不同，又分为几种情况。
电解槽在走冷过程中以及走热过程中产生针振现象表现在槽电阻的变化上是不相同的。
根据槽电阻的变化情况可对槽况的判断产生较大的帮助。
1、电解槽走冷槽电阻变化过程电解槽在走冷初期，槽电阻曲线往往会变得平稳。
分析原因是由于在走冷初期槽帮厚度增加，槽膛缩小。
较小的槽膛有利于电解槽的稳定。
随着走冷程度的增加，槽电阻虽然未出现针振现象，但经常会出现槽电阻与过量期与欠量期由于氧化铝浓度变化产生的槽电阻变化不一致现象。
加料控制良好的正常槽应该在过量期槽电阻有下降的趋势，在欠量期或停料期则槽电阻有上升的趋势。
而走冷初期会出现槽电阻起伏现象。
分析原因可能是由于电解槽走冷过程中电解质对氧化铝的溶解能力变差。
部分未溶解的氧化铝混入电解质中导致槽电阻变化异常。
另一方面经常出现欠量期突发效应，正常槽自适应加料系统能够根据斜率能够及时将欠量期调整到正常期或过量期从而避免长时间欠量导致氧化铝浓度过低发生突发效应。
而电解槽走冷时经常出现欠量期发生效应，原因一方面是由于冷槽容易发生突发效应，另一方面是冷槽槽电阻随氧化铝浓度变化改变，造成槽控机判断失误，欠量期过长出现突发效应。
随着电解槽走冷现象进一步严重，电解槽会出现突然电压下滑现象，尤其是在出铝后的某段时间。
下滑幅度一般在0. 3~ 1V 左右。
出现这一现象的原因是由于随着电解槽走冷，槽帮及伸腿逐步发育。
铝水在电解槽内运动过程中由于受伸腿长高，导致铝水运动受阻溅起，铝水与该处阳极底掌发生短时短路现象。
从而导致电压大幅下降。
随着走冷现象的严重电压下滑现象越来越频繁。
引起电流效率下降，电解槽开始走热，电压被迫上抬，槽帮熔化铝水下降，从而结束冷周期。
2、电解槽走热槽电阻变化过程电解槽走热过程初期出现小幅长期针振现象，针振幅度一般在0. 0 3V 左右，容易出现效应等待失败现象。
原因是由于在走热过程中电解槽槽帮熔化炉膛变大，炉膛变大槽内铝水波动幅度增加。
随着电解热槽不断走热，电解槽针振幅度增大，铝水平逐步下降。
该种情况较容易判断。
3、氧化铝浓度过高槽电阻表现由于某种原因氧化铝浓度过高，主要是由于电解槽针振造成加料判断错误，氧化铝加入量过大，随着时间不断增加氧化铝浓度不断升高，达到饱和浓度后，过多的氧化铝沉积与槽底形成沉淀结壳现象。
氧化铝浓度过高会导到效应失败，在效应等待的4 个小时不足以消化电解槽原有的积料。
从槽电阻表现上可看到，电解槽长期处于欠量期，如欠量时间长达10 多个小时，槽电阻仍有下降趋势。
如果氧化铝浓度在控制范围内1. 5~ 3%之间在欠量期槽电阻应有上升趋势，而在欠量期有下降趋势，这就说明氧化铝浓度偏高。
这种情况是氧化铝浓度偏高较少情况。
当氧化铝浓度失衡程度很高时，表现在效应等待失败，槽电阻变化失去规律性。
针振或电压摆现象明显增多。
氧化铝浓度偏高的原因有以下两方面，一是电解槽走冷或走热时造成自适应加料系统判断错误，造成加入的氧化铝量大于消耗的氧化铝量。
二是加料间隔设置不合理，加料间隔设置过短造成加料量偏多，这种情况在电解槽工作正常情况下，自适应加料系统能够在很大程度上通过多来欠量期加以解决，但对于针振或电压摆槽往往判断不准。
电解槽计算机控制报表分析计算机报表分类：1、阶段报表；2 、累计报表； 3 、计划报表。
1、阶段报表：所为状态是指一段时间的电解槽各种控制功能开关的工作情况。
它是了解电解槽瞬时以及过去8 小时，或更长一些时间内电解槽一般状况的快报，是作业长、班长、工区长使用最多的报表。
此类报表分：班报、效应报、日报等。
2、累计报表：这类报表主要反映出一段时间内电解槽的投入与产出情况，并汇集了主要控制结果的平均值。
它既可供工区统计核算使用，又可兼作这段时间的状态报表。
管理人员作短期和长期分析时常用到此类报表。
此类报表分：旬报、月报、不定时间的累计报表（时间可以由管理人员设定）。
3、计划报表：上述两类报表都和控制过程有关，可供过程分析使用。
而本报表却和控制或过程毫不相干，纯粹是依靠计算机能力，代替管理人员编制出的作业计划。
计划报表是现场操作的依据。
此类报表有：日、月阳极更换表；出铝指示量表；三点测定计划表；电解质取样计划；倒班表等。
对报表进行综合分析，是管理者掌握电解槽状况进行决策的根据和基础；所有信息必须结合现场的检查、数据的测定，这样才能对电解槽进行完整的分析，为管理者提供准确的判断。
报表固然可以提供各种信息，但计算机报表只有电压、电流，铝水平、电解质水平、温度而对现场电解槽中下料器情况、阳极电流分布情况、阳极上Al 2 O3 厚度等条件是无法知道的。
采用：1、排除干扰性分析的分析方法2、疗程分析的分析方法3、长期分析的分析方法4、利用阳极下降量分析5、利用分子比的变化分析6、利用电解质电阻来分析7、利用金属质量的变化来分析8、用每日加料量的变化趋势分析。
9、用效应电压值分析1 0、利用氧化铝浓度曲线和加工间隔分析1 ．排除干扰性分析的分析方法(1 ) 从状态报上检查电解槽受控各种功能键是否接通。
无特别许可，功能键都应接通或打到“自动” 或“ 联机” 位置。
另外，电解槽前打壳下料的风、料阀也应保持“通”状态。
(2 ) 从状态报上检查有无针振。
若现在正在针振，应立即到槽前查明原因。
如果是阳极脱落、结壳块、碎碳块未捞干净的，阳极安装位置过低的，则处理后会立刻停止针振。
如果是槽膛不规整诱发的针振的慢性病，虽则一时不能排除，通过安排适当的疗程，配合技术条件来处理。
(3) 从状态报、日报或从自动广播中发现有异常电压，发现后立即手动恢复到原设定值。
(4 ) 在出铝端作一点测定，电解质低于1 8cm的要迅速提起来，高于2 4c m 的要设法降下去。
( 5 )从效应报表中查出最近几次效应电压值。
若连续几次效应电压低于16V( 若阳极掉渣严重，此值还要低 )，要查明阳极底掌下是否有碎碳块、碳渣聚集物或长包。
若效应电压高于45V，要先检查电解质是否偏低。
( 6)当从效应报上获悉槽子的效应时刻普遍提前或推迟时，如确系Al 2O3品种改变，应及时调整加料间隔。
( 7 )从效应报表或状态报上查看效应；从计算机解析记录上查出过去班次异常电压的效应；从16 小时电流分布测定值中查出阳极安装高度不宜的槽；从出铝记录和回转计下降量判断实出铝量偏离指示量过大的槽。
区长浏览日报，首先将效应超过2 次，下料量过少的槽，设定电压不匹配的槽，查明原因，进行调整。
操作不当造成的干扰是随机的、局部的，应由区长、作业长和操作者解决。
2、长期分析长期分析，即采取工作安排、工作质量检查、工作质量考核、工作总结分析，找出下一步需要解决问题的关键。
首先要分析电解槽的现状，找出问题，探讨进一步改善的可能性和可行性，然后确定下月（或季）达到的目标。
工区每月未确定下月各槽电压、铝水平、NB 等的槽基准讨论，就是长期分析的实例。
（1 ）投入产出分析。
投入产出分析是利用氧化铝投入量和出铝量来判断电解槽生产状况的一种方法，时间越长，准确性越高。
如果氧化铝投入量明显大于出铝量，说明物料在槽中有积存，需要拉大加工间隔（NB 间隔），以减少下料量；反之，说明加料不足，电解槽在化炉帮中的Al 2 O3 来补充，需要缩短加工间隔（NB 间隔），以增加下料量。
（2 ）出铝量的均衡性分析。
在平稳的槽上，每日的实出铝量不应有较大的波动。
如果，在无较大干扰的情况下，实出量呈下降趋势，最大的可能是在炉帮熔化的状态下存铝；实出量呈上升趋势，最大的可能是槽膛发育在挤铝。
（3）技术条件的趋势分析。
若铝水平、设定电压、针振时间三者均为上升趋势，表明槽子趋冷，伴随有物料的积存；若铝水平、效应次数呈下降趋势，则可能是槽子转热，同时正在消耗槽内积存的物料。