Институт цветных металлов и материаловедения, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», Красноярск, Россия:

Т. В. Пискажова, профессор каф. автоматизации производственных процессов в металлургии, эл. почта: piskazhova@yandex.ru

Т. В. Донцова, доцент каф. автоматизации производственных процессов в металлургии

ООО «РУСАЛ Инженерно-технологический центр», Красноярск, Россия:

Е. Р. Шайдулин, руководитель проекта

Ю. О. Авдеев, менеджер проекта

Производительность и выход по току электролизера зависят от нескольких факторов, таких как сила тока и токо распределение по аноду и катоду, температура электролита, содержание глинозема в электролите, криолитовое отношение (КО) и других, взаимосвязанных между собой параметров. Расход электроэнергии зависит в основном от межполюсного расстояния между подошвой анода и поверхностью металла (МПР), которое желательно сохранять как можно более малым, но при этом важно не перейти границу, после которой указанные выше параметры процесса попадут в область снижения производительности и технологических расстройств. Важным в управлении электролизером является поддержание параметров электролизера в целевых границах, установленных в технических регламентах, а снижение вариаций этих параметров позволяет вести процесс в стабильном режиме. Современное управление тепловым балансом алюминиевых электролизеров должно включать в себя алгоритмы как управления заданным напряжением (это рычаг АСУТП для регулирования МПР), так и стабилизации технологических параметров в заданных границах. В статье представлен обзор методов исследования теплового баланса электролизеров, рассмотрены известные алгоритмы и способы управления. Приводится разработанный авторами алгоритм взаимосвязанного управления заданным напряжением и составом электролита.

1. Dagoberto S. S., Vanderlei Gusberti. A Modelling Approach to Estimate Bath and Metal Heat TransFer Coefficients // Light Metals. 2009. P. 557–562.
2. Marois M.-A., Bertrand C., Desilets M., Coulombe M.-M., Lacroix M. Comparision of two different numerical methods for prediction the formation of the side ledge in aluminium electrolysis cell // Light Metals. 2009. P. 563–568.
3. Ketil A. Rye, Trygve Eidet, Knut Torklep. Dynamic ledge response in Hall-Heroult cells // Light Metals. 1999. P. 347–352.
4. Solheim A. Towards a proper understanding of sideledge facing the metal in aluminium cells // Light Metals. 2006. P. 439–443.
5. Solheim A., Gudbrandsen H., Rolseth S. Sideledge in Aluminium Cells: The Trench at the Metal-Bath Boundary // Light Metals. 2009. P. 411–417.
6. Tang H. Q., Urata N., Read C. M. Response of a Hall-Heroult cell to step – changes in operating conditions measurements and dynamic simulations // Light Metals. 1998. P. 349–357.
7. Zhuxian Q., Jingjian L., Xiajli C., Grotheim K., Kvande H., Oye H. A. Bath temperature measurement in aluminium electrolysis cells // ALUMINIUM-70, Jahrgang. 1994. P. 11–12.
8. Белолипецкий В. М., Пискажова Т. В. Математическое моделирование процесса электролитического получения алюминия. Решение задач управления технологией. — Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2013. — 272 с.
9. Mann V., Buzunov V., Pitersev N., Chesnuak V., Polyukov P. Reduction in power consumption at UC RUSAL  Smelters 2012–2014 // Light Metals. 2015. P. 757–762.
10. Pat. 4333803 US. Method and apparatus for controlling the heat balance in aluminum reduction cells / Seger E., Haupin V. ; Filed : 03.10.1980.
11. Пат. 2326188 РФ, МПК С 25 С 3/20. Способ управления теплоэнергетическим режимом электролизера для получения алюминия / А. И. Березин, Т. В. Пискажова, Ю. А. Попов, В. В. Грицко, А. В. Тараканов, Е. Н. Чичук ; заявл. 20.06.2006 ; опубл. : 10.06.2008.
12. Rieck T., Iffert M., White P., Rodrigo R., Kelchtermans R. Increased Current Efficiency and Energy Consumption at the TRITMENT Smelter Essen using 9 Box Matrix Control // Light Metals. 2003. P. 449–456.
13. Pat. 5882499 US. Process for regulating the temperature of the bath of an electrolytic pot for the production of aluminium / Bonnardel O., Homsi P. ; Filed : 18.09.1997 ; publ : 16.03.1999.
14. Заявка № 2015146567 RU, C 25 C 3/20. Способ управления теплоэнергетическим режимом электролизера для получения алюминия / Ганьшин Д. С., Своевский А. В., Шайдулин Е. Р., Пузанов И. И. ; опубл. 04.05.2017.
15. Pat. 101962785 CN. Heat balance control method for aluminum electrolysis cell in low-voltage operation / Haitao Yue, Jiguo Zhang, Jian Zhao, Jianfeng Li ; publ : 02.02.2011.
16. Сысоев И. А., Кондратьев В. В., Шахрай С. Г., Карлина А. И. Разработка способа управления энергетическим режимом электролизеров для производства алюминия // Цветные металлы. 2016. № 5. С. 89–93.
17. Свидетельство № 2017612828 о государственной регистрации программы для ЭВМ. Учебно-консультационная программа «Виртуальный электролизер», версия 2.0 / Пискажова Т. В., Завадяк А. В., Пузанов И. И., Толкачев Н. М., Макеев А. В. — зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 03 марта 2017 г.