铝电解槽阳极数据分析

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1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.01.008铝电解槽阳极数据分析赵仁涛，林立明，张志芳，铁军（北方工业大学机电工程学院，北京100144）摘要：分别采用因子分析法和功率谱估计法对500kA铝电解槽阳极磁场数据和阳极电流信号进行分析，提取同一电解槽不同阳极导杆电流的频谱特征，并将分析结果与因子分析的磁场结果进行对比。结果表明，同一电解槽两侧的磁场呈不同分布状态，与立柱母线同侧的A侧磁场强度数据波动幅度大，其中靠近立柱母线的两根阳极导杆磁场强度较小；立柱母线对面的B侧磁场强度分布均匀。A

2、侧阳极电流信号功率谱曲线2个主谱峰对应的频率分别为0.012Hz、0.023Hz，B侧阳极电流信号功率谱曲线主谱峰对应的频率为0.0001Hz。关键词：铝电解槽；阳极磁场；阳极电流；因子分析；功率谱估计中图分类号：TF821文献标志码：A文章编号：1007-7545（2014）01-0000-00AnodeDateAnalysisofAluminiumElectrolyticCellZHAORen-tao,LINLi-ming,ZHANGZhi-fang,TIEJun(CollegeofElectricalandMec

3、hanicalEngineering,NorthChinaUniversityofTechnology,Beijing100144,China)Abstract：Powerspectrumestimationandfactoranalysiswereappliedtoanalyzeanodesmagneticfielddataandanodescurrentsignalof500kAaluminumcell.Thespectralcharacteristicsindifferentanodesofthesamealum

4、iniumcellwereextracted,andcomparedwithmagneticfielddateanalysisresultsfromfactoranalysis.Theresultsshowthatmagneticfielddataonbothsidesofthesamecellpresentdifferentdistribution.Thatis,magneticfielddataofcolumnbusonAsidemanifestsasharpfluctuation,whiledistributed

5、inbalanceonBside,magneticfieldstrengthoftwoanodeconductorsclosetoA-sidecolumnbusisweak.TwomainelementsfromA-sidemagneticfielddataandonemainelementfromB-sidewereextractedbasedonfactoranalysis.ThefrequencyoftwomainpeaksinthesignalpowerspectrumcurvefromAsideanodecu

6、rrentandthatoftheonlyonepeakfromBsideanodecurrentare0.012Hz,0.023Hzand0.0001Hz,respectively.Keywords：aluminiumcell;anodesmagneticfield;anodescurrent;factoranalysis;powerspectrumestimation提高电解铝效率是我国铝电解行业发展的共同目标[1]。铝电解的电能效率和电流效率成正比，与电解槽实际电压成反比。而槽电压在很大程度上取决于极距的高低，在

7、一定范围之内，极距越高，槽电压越高，铝电解的电能效率越低[2]；但当极距降到一定程度时，会使电流效率降低。铝电解槽在磁场、温度场、以及气体流动场等相互作用下，使铝液液面不停波动。当前铝电解槽的极距一直处于4.8cm以上，未能达到最佳极距4.2~4.6cm水平[3]。在铝电解的生产过程中，工人主要依照槽电压来判断电解槽的工作状态。国内很多学者利用频谱分析研究槽电压和槽电阻的频率范围[4]；也有学者利用电解槽电流信号来分析电解槽的工作状态[5]。国外学者也利用Matlab软件对铝电解槽的电流和电压信号进行分析，从而检测铝液

8、波动情况[6]。本文采用因子分析法和功率谱估计法对某铝厂500kA系列预焙阳极铝电解槽阳极的磁场数据和电流信号进行分析。1阳极数据采集铝电解槽结构复杂，电流从上一台电解槽的阴极流向立柱母线，经过阳极大母线，流向本台电解槽的阳极，再依次经过电解质、铝液、阴极。目前我国普遍采用等距压降法来测定槽电流，获得准确的数据是后期数据处理的关键