權(quán)利要求書： 1.一種鋁電解槽能量平衡的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括：溫度采集組件，用于獲取所述鋁電解槽上的M個火眼在打殼后的溫度數(shù)據(jù)；M≥1且為正整數(shù)；

第一控制組件，用于根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)的實時溫度變化率，判斷在選定時間段內(nèi)所述M個火眼中是否存在卡堵火眼；當(dāng)存在卡堵火眼且卡堵火眼的數(shù)量達(dá)到閾值數(shù)量時，輸出鋁電解槽趨冷行程信息；以及計算未卡堵火眼的溫度變化特征值；所述溫度變化特征值包括每個未卡堵火眼在每次打殼后的預(yù)設(shè)時間間隔里的平均溫度變化率Kij，和根據(jù)所述平均溫度變化率Kij確定的、在所述選定時間段內(nèi)每個未卡堵火眼的溫度變化趨勢Rj；根據(jù)所述溫度變化趨勢Rj，確定并輸出鋁電解槽趨熱行程信息或所述鋁電解槽趨冷行程信息；

第二控制組件，用于根據(jù)所述鋁電解槽趨熱行程信息或所述鋁電解槽趨冷行程信息，對所述鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制；

其中，所述溫度變化趨勢Rj的確定方法為：對所述平均溫度變化率Kij進(jìn)行線性擬合，獲得擬合趨勢線；將所述擬合趨勢線的斜率確定為所述溫度變化趨勢Rj；

所述根據(jù)所述溫度變化趨勢Rj，確定并輸出所述鋁電解槽的趨熱行程信息或趨冷行程信息，包括：

確定每個所述未卡堵火眼對應(yīng)的權(quán)值wj；根據(jù)所述溫度變化趨勢Rj和所述權(quán)值wj確定所述鋁電解槽能量趨勢TR，具體如下： 當(dāng)所述鋁電解槽能量趨勢TR小于預(yù)設(shè)值E1時，確定并輸出所述鋁電解槽趨冷行程信息；當(dāng)所述鋁電解槽能量趨勢TR大于預(yù)設(shè)值E2時，確定并輸出所述鋁電解槽趨熱行程信息；當(dāng)所述鋁電解槽能量趨勢TR處于所述預(yù)設(shè)值E1與所述預(yù)設(shè)值E2之間時，確定所述鋁電解槽處于能量平穩(wěn)狀態(tài)；所述E1<0，E2>0。

2.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)的實時溫度變化率，判斷在選定時間段內(nèi)所述M個火眼中是否存在卡堵火眼，具體包括：根據(jù)所述溫度數(shù)據(jù)，計算每個火眼在每次打殼后的實時溫度變化率Dj；

判斷在所述選定時間段中的所述預(yù)設(shè)時間間隔里，所述實時溫度變化率Dj是否為0或是否位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；

若是，判斷對應(yīng)火眼為所述卡堵火眼。

3.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述計算未卡堵火眼的溫度變化特征值，具體包括：

確定所述預(yù)設(shè)時間間隔里，所述未卡堵火眼的最低溫度T1ij、所述最低溫度T1ij對應(yīng)的時刻t1ij和未卡堵火眼的最高溫度T2ij、所述最高溫度T2ij對應(yīng)的時刻t2ij；

利用公式Kij＝(T2ij?T1ij)/(t2ij?t1ij)確定平均溫度變化率Kij；

根據(jù)所述平均溫度變化率Kij，確定每個未卡堵火眼在所述選定時間段內(nèi)的所述溫度變化趨勢Rj。

4.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述當(dāng)所述鋁電解槽能量趨勢TR處于所述預(yù)設(shè)值E1與所述預(yù)設(shè)值E2之間時，還包括：升高位于所述鋁電解槽端頭的未卡堵火眼對應(yīng)的權(quán)值，重新確定所述鋁電解槽能量趨勢TR2；

判斷所述鋁電解槽能量趨勢TR2是否小于預(yù)設(shè)值E3；

若是，確定并輸出所述鋁電解槽端部趨冷行程信息。

5.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制組件還用于判斷所述溫度數(shù)據(jù)是否超過溫度上限值；若是，確定并輸出所述鋁電解槽趨熱行程信息。

6.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制組件包括上位機；

所述根據(jù)所述鋁電解槽趨熱行程信息或所述鋁電解槽趨冷行程信息，對所述鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制，具體包括：所述上位機根據(jù)所述鋁電解槽趨熱行程信息或所述鋁電解槽趨冷行程信息，發(fā)出對應(yīng)的警報信號。

7.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制組件包括槽控機控制系統(tǒng)；

所述根據(jù)所述鋁電解槽趨熱行程信息或所述鋁電解槽趨冷行程信息，對所述鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制，具體包括：所述槽控機控制系統(tǒng)根據(jù)所述鋁電解槽趨熱行程信息，下調(diào)槽控機的設(shè)定電壓2～

10m；或，

所述槽控機控制系統(tǒng)根據(jù)所述鋁電解槽趨冷行程信息，提高所述槽控機的設(shè)定電壓2～10m。

8.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度采集組件為熱電偶或非接觸式溫度傳感器。

9.如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制組件為可編程邏輯控制器PLC或單板機。

說明書： 一種鋁電解槽能量平衡的控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本申請涉及電解鋁技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁電解槽能量平衡的控制系統(tǒng)。背景技術(shù)[0002] 鋁電解槽的能量平衡是電解槽平穩(wěn)運行的關(guān)鍵所在，也是制約電解槽節(jié)能的關(guān)鍵所在。目前電解槽確定了以過熱度為中心，合理匹配其他工藝參數(shù)的控制技術(shù)。由于高溫電

解質(zhì)的強腐蝕性，目前尚未有能長期在線檢測電解質(zhì)溫度的探頭?，F(xiàn)行是每天定時離線檢

測電解槽溫，通過槽溫度掌握電解槽能量變化趨勢，并進(jìn)行針對性調(diào)整，確保能量平衡。但

是離線檢測的方式不夠及時，等數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)并發(fā)送到槽控機時往往已經(jīng)滯后幾個小時

以上，而且出鋁、換極及環(huán)境溫度變化都將影響鋁電解槽槽溫的變化，因此離線檢測無法及

時地判斷、調(diào)整鋁電解槽的能量平衡。

[0003] 目前電解槽能量平衡的在線判斷，可通過鋁電解槽上的火眼實施。例如，在專利CN107248157A中提出利用火眼圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，構(gòu)建圖像矩陣，提取火眼溫度、面積、

紋理特征，實現(xiàn)自動看火功能。專利CN107204004A提出利用視頻動態(tài)特征提取的方法實現(xiàn)

火眼的特征判定。現(xiàn)有技術(shù)中的在線方法基于視頻圖像的特征識別，但由于電解槽槽罩板

的封閉，槽內(nèi)部光線不足，視頻和圖像探頭僅能安裝在出鋁口附近，由于受到槽內(nèi)部粉塵和

高溫影響，視頻探頭的工作穩(wěn)定性、圖像特征提取和識別的準(zhǔn)確度將受到嚴(yán)重影響，無法良

好應(yīng)用于電解槽能量平衡的調(diào)節(jié)和控制。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明提供了一種鋁電解槽能量平衡的控制系統(tǒng)，以解決或者部分解決現(xiàn)有的在線判斷及調(diào)整鋁電解槽能量平衡的方法準(zhǔn)確度不足的技術(shù)問題。

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋁電解槽能量平衡的控制系統(tǒng)，包括：[0006] 溫度采集組件，用于獲取鋁電解槽上的M個火眼在打殼后的溫度數(shù)據(jù)；M≥1且為正整數(shù)；

[0007] 第一控制組件，用于根據(jù)溫度數(shù)據(jù)的實時溫度變化率，判斷在選定時間段內(nèi)M個火眼中是否存在卡堵火眼；當(dāng)存在卡堵火眼且卡堵火眼的數(shù)量達(dá)到閾值數(shù)量時，輸出鋁電解

槽趨冷行程信息；

[0008] 以及計算未卡堵火眼的溫度變化特征值；溫度變化特征值包括每個未卡堵火眼在每次打殼后的預(yù)設(shè)時間間隔里的平均溫度變化率Kij，和根據(jù)平均溫度變化率Kij確定的、在

選定時間段內(nèi)每個未卡堵火眼的溫度變化趨勢Rj；根據(jù)溫度變化趨勢Rj，確定并輸出鋁電解

槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息；

[0009] 第二控制組件，用于根據(jù)鋁電解槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息，對鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制。

[0010] 可選的，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)的實時溫度變化率，判斷在選定時間段內(nèi)M個火眼中是否存在卡堵火眼，具體包括：

[0011] 根據(jù)溫度數(shù)據(jù)，計算每個火眼在每次打殼后的實時溫度變化率Dj；[0012] 判斷在選定時間段中的預(yù)設(shè)時間間隔里，實時溫度變化率Dj是否為0或是否位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；

[0013] 若是，判斷對應(yīng)火眼為卡堵火眼。[0014] 可選的，計算未卡堵火眼的溫度變化特征值，具體包括：[0015] 確定預(yù)設(shè)時間間隔里，未卡堵火眼的最低溫度T1ij、最低溫度T1ij對應(yīng)的時刻t1ij和未卡堵火眼的最高溫度T2ij、最高溫度T2ij對應(yīng)的時刻t2ij；

[0016] 利用公式Kij＝(T2ij?T1ij)/(t2ij?t1ij)確定平均溫度變化率Kij；[0017] 根據(jù)平均溫度變化率Kij，確定每個未卡堵火眼在選定時間段內(nèi)的溫度變化趨勢Rj。

[0018] 可選的，根據(jù)溫度變化趨勢Rj，確定并輸出鋁電解槽的趨熱行程信息或趨冷行程信息，具體包括：

[0019] 確定每個未卡堵火眼對應(yīng)的權(quán)值wj；[0020] 根據(jù)溫度變化趨勢Rj和權(quán)值wj確定鋁電解槽能量趨勢TR，具體如下：[0021][0022] 當(dāng)鋁電解槽能量趨勢TR小于預(yù)設(shè)值E1時，確定并輸出鋁電解槽趨冷行程信息；[0023] 當(dāng)鋁電解槽能量趨勢TR大于預(yù)設(shè)值E2時，確定并輸出鋁電解槽趨熱行程信息；[0024] 當(dāng)鋁電解槽能量趨勢TR處于預(yù)設(shè)值E1與預(yù)設(shè)值E2之間時，確定鋁電解槽處于能量平穩(wěn)狀態(tài)；

[0025] 其中，E1<0，E2>0。[0026] 進(jìn)一步的，在當(dāng)鋁電解槽能量趨勢TR處于預(yù)設(shè)值E1與預(yù)設(shè)值E2之間時，還包括：[0027] 升高位于鋁電解槽端頭的未卡堵火眼對應(yīng)的權(quán)值，重新確定鋁電解槽能量趨勢TR2；

[0028] 判斷鋁電解槽能量趨勢TR2是否小于預(yù)設(shè)值E3；[0029] 若是，確定并輸出鋁電解槽端部趨冷行程信息。[0030] 如上述的技術(shù)方案，第一控制組件還用于判斷溫度數(shù)據(jù)是否超過溫度上限值；若是，確定并輸出鋁電解槽趨熱行程信息。

[0031] 可選的，第二控制組件包括上位機；[0032] 根據(jù)鋁電解槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息，對鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制，具體包括：

[0033] 上位機根據(jù)鋁電解槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息，發(fā)出對應(yīng)的警報信號。

[0034] 可選的，第二控制組件包括槽控機控制系統(tǒng)；[0035] 根據(jù)鋁電解槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息，對鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制，具體包括：

[0036] 槽控機控制系統(tǒng)根據(jù)鋁電解槽趨熱行程信息，下調(diào)槽控機的設(shè)定電壓2～10m；或，

[0037] 槽控機控制系統(tǒng)根據(jù)鋁電解槽趨冷行程信息，提高槽控機的設(shè)定電壓2～10m。[0038] 如上述的技術(shù)方案，溫度采集組件為熱電偶或非接觸式溫度傳感器。[0039] 如上述的技術(shù)方案，第一控制組件為可編程邏輯控制器PLC或單板機。[0040] 通過本發(fā)明的一個或者多個技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果或者優(yōu)點：[0041] 本發(fā)明提供了一種鋁電解槽能量平衡的控制系統(tǒng)，通過獲取火眼打殼后的實時溫度變化率，判斷判斷火眼是否卡堵；然后根據(jù)預(yù)設(shè)時間間隔里的平均溫度變化率計算選定

時間段內(nèi)的火眼打殼后的溫度變化趨勢；基于溫度變化趨勢判斷當(dāng)前鋁電解槽是趨冷行程

還是趨熱行程，據(jù)此對鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行調(diào)整；上述控制系統(tǒng)引入了一種新的能量

平衡表征參數(shù)，即溫度變化特征量；與火眼視頻、圖像處理的方案相比，溫度變化特征量的

數(shù)據(jù)采集受電解槽惡劣服役環(huán)境(如光照、灰塵、高溫)的影響更小，計算分析過程更快捷，

從而能夠更及時、準(zhǔn)確地反饋電解槽當(dāng)前的能量平衡狀態(tài)，并對能量平衡狀態(tài)的控制進(jìn)行

調(diào)整；另一方面，在線分析、調(diào)控電解槽能量平衡狀態(tài)的及時性好，有利于提高電解槽的穩(wěn)

定性，并進(jìn)一步降低電耗。

[0042] 上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠

更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。

附圖說明[0043] 通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明

的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

[0044] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋁電解槽能量平衡控制系統(tǒng)示意圖1；[0045] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鋁電解槽能量平衡控制系統(tǒng)示意圖2；[0046] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的溫度變化特征值判斷和計算方法流程圖；[0047] 附圖標(biāo)記說明：[0048] 1、火眼；2、溫度采集組件；3、第一控制組件；4、第二控制組件；41、上位機；42、槽控機控制系統(tǒng)；43報警燈。

具體實施方式[0049] 為了使本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員更清楚地理解本申請，下面結(jié)合附圖，通過具體實施例對本申請技術(shù)方案作詳細(xì)描述。在整個說明書中，除非另有特別說明，本文

使用的術(shù)語應(yīng)理解為如本領(lǐng)域中通常所使用的含義。因此，除非另有定義，本文使用的所有

技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員的一般理解相同的含義。若存在矛盾，本

說明書優(yōu)先。除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種設(shè)備等，均可通過市場購買得到或者

可通過現(xiàn)有方法制備得到。

[0050] 為了解決現(xiàn)有在線判斷和控制鋁電解槽能量平衡的方法的準(zhǔn)確度欠佳的問題，在一個可選的實施例中，如附圖1所示，提出了一種鋁電解槽能量平衡的控制系統(tǒng)，包括：

[0051] 溫度采集組件2，用于獲取鋁電解槽上的M個火眼1在打殼后的溫度數(shù)據(jù)；M≥1且為正整數(shù)；

[0052] 第一控制組件3，用于根據(jù)溫度數(shù)據(jù)的實時溫度變化率，判斷在選定時間段內(nèi)M個火眼1中是否存在卡堵火眼；當(dāng)存在卡堵火眼且卡堵火眼的數(shù)量達(dá)到閾值數(shù)量時，輸出鋁電

解槽趨冷行程信息；

[0053] 以及計算未卡堵火眼的溫度變化特征值；溫度變化特征值包括每個未卡堵火眼在每次打殼后的預(yù)設(shè)時間間隔里的平均溫度變化率Kij，和根據(jù)平均溫度變化率Kij確定的、在

選定時間段內(nèi)每個未卡堵火眼的溫度變化趨勢Rj；根據(jù)溫度變化趨勢Rj，確定并輸出鋁電解

槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息；

[0054] 第二控制組件4，用于根據(jù)鋁電解槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息，對鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制。

[0055] 具體的，電解槽每隔40～100秒進(jìn)行一次火眼打殼，在火眼打殼時，打殼錘頭打擊火眼的殼面，使火眼1開啟，此時電解槽內(nèi)的高溫?zé)煔庖绯?，短時間內(nèi)(如10秒)火眼周圍溫

度突然升高，出現(xiàn)溫度突變特征。電解槽上通常有數(shù)個火眼1，在本實施例中，在每個火眼1

附近安裝溫度采集組件2，可檢測每個火眼附近的煙氣溫度信號；然后第一控制組件3對溫

度信號進(jìn)行濾波；一方面，火眼1的溫度可以直接用于判斷鋁電解槽是否處于趨熱行程：當(dāng)

溫度采集組件2采集的溫度值高于溫度上限值Tmax時，可直接輸出鋁電解槽趨熱行程信息；

另一方面，研究表明在打殼后短時間內(nèi)的火眼溫度突變特征能夠反映鋁電解槽內(nèi)的能量平

衡狀態(tài)的變化規(guī)律，因此計算火眼打殼后在預(yù)設(shè)時間間隔內(nèi)的溫度變化特征量，基于溫度

變化特征量中的實時溫度變化率，可以判斷火眼1是否卡堵；基于溫度變化特征量中的溫度

變化特征值，可判斷鋁電解槽是處于趨冷行程還是趨熱行程。在本實施例提供的方案中，在

選定時間段內(nèi)包括連續(xù)N次火眼打殼，基于連續(xù)N次火眼打殼后的溫度數(shù)據(jù)計算實時溫度變

化率和溫度變化特征值。

[0056] 可選的，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)的實時溫度變化率，判斷在選定時間段內(nèi)M個火眼中是否存在卡堵火眼，具體包括：

[0057] 根據(jù)溫度數(shù)據(jù)，計算每個火眼在每次打殼后的實時溫度變化率Dj；[0058] 判斷在選定時間段中的預(yù)設(shè)時間間隔里，實時溫度變化率Dj是否為0或是否位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；

[0059] 若是，判斷對應(yīng)火眼為卡堵火眼。[0060] 即，首先確定一個火眼打殼后的預(yù)設(shè)時間間隔t0(如10～20s，從打殼操作完成后開始計算)，若在預(yù)設(shè)時間間隔里沒有檢測到實時溫度變化數(shù)據(jù)(即Dj＝0)或?qū)崟r溫度變化

率的絕對值非常小(Dj的值屬于一個靠近0的很小的范圍區(qū)間內(nèi))，則確定當(dāng)前火眼卡堵，可

輸出火眼卡堵報警信號。當(dāng)確定出火眼卡堵的數(shù)量大于閾值數(shù)量N1時，可直接判斷出當(dāng)前

電解槽處于趨冷行程；若在預(yù)設(shè)時間間隔t0內(nèi)確定的Dj位于判斷火眼卡堵的預(yù)設(shè)范圍之外，

或處于設(shè)定范圍[B1,B2]內(nèi)時，則認(rèn)為火眼打開；在火眼打開后，火眼冒出內(nèi)部的高溫?zé)煔猓?br>
火眼處的煙氣溫度相對于打開前，先急劇升高，然后在一個高值處穩(wěn)定一段時間，再下降至

另一溫度值處保持平衡溫度；因此Dj的變化趨勢是先升高再降低。表征火眼卡堵的預(yù)設(shè)范

圍或表征火眼打開的設(shè)定值范圍[B1,B2]根據(jù)不同的電解槽的工況具體確定，在此不進(jìn)行

具體限定；火眼卡堵或火眼打開可分別在控制系統(tǒng)中對應(yīng)打開標(biāo)志S＝0或S＝1。

[0061] 在確定火眼打開后，第一控制組件3開始計算預(yù)設(shè)時間間隔t0內(nèi)的平均溫度變化率Kij，以及在選定時間段內(nèi)的溫度變化趨勢Rj；其中，i表示打殼序號，1≤i≤N，j表示火眼

序號，1≤j≤M。

[0062] 可選的，計算未卡堵火眼的溫度變化特征值，具體包括：[0063] 確定預(yù)設(shè)時間間隔里，未卡堵火眼的最低溫度T1ij、最低溫度T1ij對應(yīng)的時刻t1ij和未卡堵火眼的最高溫度T2ij、最高溫度T2ij對應(yīng)的時刻t2ij；

[0064] 利用公式Kij＝(T2ij?T1ij)/(t2ij?t1ij)確定平均溫度變化率Kij；[0065] 根據(jù)平均溫度變化率Kij，確定每個未卡堵火眼在選定時間段內(nèi)的溫度變化趨勢Rj。

[0066] 如前所述，由于Dj的變化趨勢是先升高再降低，當(dāng)火眼打殼后計算的Dj位于設(shè)定范圍[B1,B2]內(nèi)時，確定火眼打開未卡堵，打殼標(biāo)志S置為1，開始進(jìn)行T1ij和T2ij的確認(rèn)過程；當(dāng)

打殼標(biāo)志S為1且連續(xù)N2次位于設(shè)定值范圍[B3,B4]之內(nèi)時，確認(rèn)火眼開始凝固，打殼標(biāo)志S

置為0，停止確認(rèn)T1ij和T2ij；根據(jù)確認(rèn)的T1ij和T2ij提取對應(yīng)的時刻t1ij和t2ij，然后根據(jù)上式

計算出每個未卡堵火眼在每次打殼后的預(yù)設(shè)時間間隔內(nèi)的平均溫度變化率。

[0067] 在上述方案中，每當(dāng)一個火眼打殼后計算得到一個平均溫度變化率Kij，而在選定時間段內(nèi)包括N次連續(xù)打殼，因此得到N個Kij值，基于N個Kij值可計算在選定時間段內(nèi)的溫

度變化趨勢Rj。

[0068] 一種可選的溫度變化趨勢Rj的確定方案是：根據(jù)得到的N個平均溫度變化率Kij，進(jìn)行線性擬合得到擬合趨勢線，然后計算擬合趨勢線的斜率，得到連續(xù)N個平均溫度變化率Kij

的斜率，此斜率即為選定時間段里，即第j火眼在連續(xù)N次打殼中的溫度變化趨勢Rj。N的取

值可根據(jù)需要確定，例如對于第j火眼，取N＝10，則說明在某時間段內(nèi)連續(xù)計算10次火眼打

殼后的平均溫度變化率Kij，然后根據(jù)10個平均溫度變化率Kij，計算出選定時間段內(nèi)的溫度

變化趨勢Rj。

[0069] 在確定出每個未卡堵的火眼在選定時間段內(nèi)的溫度變化趨勢Rj以后，即可用于評價當(dāng)前鋁電解槽的能量平衡狀態(tài)。例如，當(dāng)計算出M個火眼的溫度變化趨勢Rj均高于趨熱閾

值，說明在選定時間段內(nèi)火眼煙氣的溫度持續(xù)走高，確定整個電解槽處于趨熱行程；當(dāng)計算

出M個火眼的溫度變化趨勢Rj均小于趨冷閾值時，說明在選定時間段內(nèi)火眼煙氣的溫度持

續(xù)降低，確定整個電解槽處于趨冷行程。

[0070] 另一方面，由于電解槽上設(shè)有多個火眼，根據(jù)火眼位置的不同，在同一選定時間段內(nèi)計算得到的溫度變化趨勢不同，其用于評價電解槽能量狀態(tài)的趨勢的重要性或貢獻(xiàn)度也

有區(qū)別，因此為了更準(zhǔn)確的評價鋁電解槽的能量狀態(tài)，對于每個火眼，引入火眼權(quán)重權(quán)值

wj，對整個鋁電解槽的過熱度趨勢進(jìn)行綜合評價，并根據(jù)評價結(jié)果對電解槽進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)

整。

[0071] 一種可選的評價方案如下：[0072] 根據(jù)溫度變化趨勢Rj，確定并輸出鋁電解槽的趨熱行程信息或趨冷行程信息，具體包括：

[0073] 確定每個未卡堵火眼對應(yīng)的權(quán)值wj；[0074] 根據(jù)溫度變化趨勢Rj和權(quán)值wj確定鋁電解槽能量趨勢TR，具體如下：[0075][0076] 當(dāng)鋁電解槽能量趨勢TR小于預(yù)設(shè)值E1時，確定并輸出鋁電解槽趨冷行程信息；[0077] 當(dāng)鋁電解槽能量趨勢TR大于預(yù)設(shè)值E2時，確定并輸出鋁電解槽趨熱行程信息；[0078] 當(dāng)鋁電解槽能量趨勢TR處于預(yù)設(shè)值E1與預(yù)設(shè)值E2之間時，確定鋁電解槽處于能量平穩(wěn)狀態(tài)；

[0079] 其中，E1<0，E2>0。進(jìn)一步的，在當(dāng)鋁電解槽能量趨勢TR處于預(yù)設(shè)值E1與預(yù)設(shè)值E2之間時，還包括：

[0080] 升高位于鋁電解槽端頭的未卡堵火眼對應(yīng)的權(quán)值，重新確定鋁電解槽能量趨勢TR2；

[0081] 判斷鋁電解槽能量趨勢TR2是否小于預(yù)設(shè)值E3；[0082] 若是，確定并輸出鋁電解槽端部趨冷行程信息。[0083] 即，當(dāng)?shù)谝淮斡嬎愕贸鲭娊獠勰芰科胶饪傮w平穩(wěn)的結(jié)果時，由于電解槽端頭比中間部位散熱面積大，當(dāng)作業(yè)后或環(huán)境溫度突變后，易出現(xiàn)散熱不平衡，可以調(diào)整火眼的權(quán)值

wj分布，加大電解槽兩端頭火眼的權(quán)值，和/或降低中部火眼的權(quán)值，再根據(jù)上述TR的計算

公式，得到調(diào)整權(quán)值后的TR2值。當(dāng)TR2小于預(yù)設(shè)值E3時，說明電解槽端部趨冷。

[0084] 在獲得電解槽能量平衡判斷結(jié)果之后，第二控制組件4基于判斷結(jié)果可進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整操作，具體如下：

[0085] 可選的，如圖2所示，第二控制組件4包括上位機41；根據(jù)鋁電解槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息，對鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制，具體包括：上位機41根據(jù)鋁電解

槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息，發(fā)出對應(yīng)的警報信號。

[0086] 上位機41在接收到電解槽趨冷或趨熱信息后，可以發(fā)出進(jìn)行相應(yīng)的顯示信息或警報信息，告知現(xiàn)場作業(yè)區(qū)的技術(shù)人員進(jìn)行手動調(diào)整。可選的，第二控制組件4還包括報警燈

43，在接收到火眼卡堵、電解槽趨熱或電解槽趨冷報告時，亮燈提醒現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行處

理。

[0087] 可選的，如圖2所示，第二控制組件4包括槽控機控制系統(tǒng)42；根據(jù)鋁電解槽趨熱行程信息或鋁電解槽趨冷行程信息，對鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行控制，具體包括：槽控機控制

系統(tǒng)42根據(jù)鋁電解槽趨熱行程信息，下調(diào)槽控機的設(shè)定電壓2～10m；或，槽控機控制系統(tǒng)

42根據(jù)鋁電解槽趨冷行程信息，提高槽控機的設(shè)定電壓2～10m。

[0088] 即，槽控機根據(jù)電解槽趨熱或趨冷趨勢判斷結(jié)果，自動調(diào)整電解槽的目標(biāo)電壓，以調(diào)節(jié)能量平衡狀態(tài)。

[0089] 可選的，槽控機控制系統(tǒng)42也可直接將打殼開始標(biāo)志S＝1發(fā)送給第一控制組件3。[0090] 可選的，第一控制組件3可以獨立安裝，也可作為子模塊集成到槽控機控制系統(tǒng)中。

[0091] 在本實施例中，溫度采集組件2用于獲取火眼打殼后的煙氣溫度，可以是熱電偶或非接觸式溫度傳感器，這些溫度采集裝置不受電解槽內(nèi)高溫、陰暗、粉塵的不利影響，且尺

寸小，可以設(shè)置在靠近火眼的位置，提高溫度數(shù)據(jù)采集和計算的精度；當(dāng)選用非接觸式溫度

傳感器時，非接觸式溫度傳感器距火眼表面的距離為30～35cm。溫度采集組件2連接到鋁電

解槽控制系統(tǒng)，進(jìn)行溫度信號傳輸。

[0092] 可選的，第一控制組件3可以是單板機或現(xiàn)場電氣設(shè)備中的可編程邏輯控制器PLC。通過在單板機或PLC控制器中進(jìn)行編程，自動提取溫度變化特征值并進(jìn)行相應(yīng)的判斷。

[0093] 本實施例提供了一種鋁電解槽能量平衡的控制系統(tǒng)，通過獲取火眼打殼后的實時溫度變化率，判斷判斷火眼是否卡堵；然后根據(jù)預(yù)設(shè)時間間隔里的平均溫度變化率計算選

定時間段內(nèi)的火眼打殼后的溫度變化趨勢；基于溫度變化趨勢判斷當(dāng)前鋁電解槽是趨冷行

程還是趨熱行程，據(jù)此對鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行調(diào)整；上述控制系統(tǒng)引入了一種新的能

量平衡表征參數(shù)，即溫度變化特征量；與火眼視頻、圖像處理的方案相比，溫度變化特征量

的數(shù)據(jù)采集受電解槽惡劣服役環(huán)境(如光照、灰塵、高溫)的影響更小，計算分析過程更快

捷，從而能夠更及時、準(zhǔn)確地反饋電解槽當(dāng)前的能量平衡狀態(tài)，并對能量平衡狀態(tài)的控制進(jìn)

行調(diào)整；第二，在線分析、調(diào)控電解槽能量平衡狀態(tài)的及時性好，有利于提高電解槽的穩(wěn)定

性，并進(jìn)一步降低電耗。第三，上述控制系統(tǒng)監(jiān)測的火眼附近溫度相對較低，不直接接觸高

溫腐蝕電解質(zhì)，傳感器使用壽命長，成本低。

[0094] 在接下來的實施例1～5中，以具體實施數(shù)據(jù)對上述方案進(jìn)行完整的說明：[0095] 實施例1：[0096] 本實例在某300KA電解槽上6個火眼上方安裝溫度傳感器，溫度傳感器固定在打殼套管外壁，傳感器前端距火眼表面30cm左右，末端穿過打殼氣缸密封圈伸出到槽上部，經(jīng)通

訊線連接到槽煙道端的控制器，控制器與工區(qū)上位機連接?？刂破鲝幕鹧?依次開始實時采

集傳感器的溫度，采樣周期1秒，打殼標(biāo)志S＝0；采集溫度在140℃上下波動，經(jīng)移動平均值

濾波后，特征值D在?0.5～0.5之間波動。當(dāng)打殼錘頭敲擊火眼殼面并打開火眼，控制器采集

到溫度從140℃突變到150℃，計算得到D＝10，D位于設(shè)定值[8,20]之間，打殼標(biāo)志S＝1；開

始記錄最低溫度T1＝140℃，t1＝1s，5秒后上升到最高溫度170℃后開始下降，記錄最高溫

度T2＝170℃，t2＝6s；當(dāng)連續(xù)5次計算的D位于[?10,?2]之間后，打殼標(biāo)志S＝0。故而，確定

預(yù)設(shè)時間間隔為打殼開始后的6秒，計算本次打殼的平均溫度變化率特征值K＝(170?140)/

(6?1)＝6；根據(jù)上述過程連續(xù)計算10次打殼后的K分別為{6,5.8,6.1,5.7,5.3,5.6,5.2,5,

5.3,4.9}，使用線性擬合出10個K值的斜率為?0.122，則火眼1的趨勢R1＝?0.122。接著再依

次計算其他5個火眼的趨勢R2～R5分別為{?0.126,?0.111,?0.101,?0.118,?0.124}，根據(jù)

預(yù)設(shè)權(quán)重wj＝{0.1,0.2,0.2,0.2,0.2,0.1}計算出TR＝?0.116，TR小于預(yù)設(shè)值?0.1判定為

趨冷，控制系統(tǒng)向上位機發(fā)出報警信息，技術(shù)人員確認(rèn)后手動增加槽控系統(tǒng)的設(shè)定電壓6～

10m。

[0097] 實施例2：[0098] 本實例在某350KA電解槽上6個火眼側(cè)上方安裝溫度傳感器，溫度傳感器固定在下料管外壁，傳感器前端距火眼中心40cm左右，末端穿過電解槽機架面伸出到槽上部，經(jīng)通訊

線連接到到槽煙道端的控制器，控制器與槽控機連接?？刂破鲝幕鹧?依次開始實時采集傳

感器的溫度，采樣周期1秒，打殼標(biāo)志S＝0；采集溫度在150℃上下波動，經(jīng)移動平均值濾波

后，特征值D在?1.0～1.0之間波動。當(dāng)打殼錘頭敲擊火眼殼面并打開火眼，控制器采集到溫

度從150℃突變到165℃，D＝15，D位于設(shè)定值[10,20]之間，打殼標(biāo)志S＝1；開始記錄最低溫

度T1＝150℃，5秒后上升到最高溫度185℃后開始下降，記錄最高溫度T2＝185℃，連續(xù)6次D

位于[?10,?2]之間后，打殼標(biāo)志S＝0。計算本次打殼特征值K＝7；連續(xù)計算10次打殼后的K

分別為{7,6,6.5,6.8,7.2,6.7,6.9,7.2,6.8,7.3}，使用線性擬合出10個K值的斜率為

0.07，則火眼1的趨勢R1＝0.07，依次計算其他5個火眼的趨勢R2～R5分別為{0.08,0.11,

0.12,0.08,0.06}，根據(jù)預(yù)設(shè)權(quán)重wj＝{0.1,0.2,0.2,0.2,0.2,0.1}計算出TR＝0.09，大于

預(yù)設(shè)值0.05，判定為趨熱，控制系統(tǒng)向槽控機發(fā)送通知，槽控機增加目標(biāo)電壓4～6m。

[0099] 實施例3：[0100] 本實例在某400KA電解槽上安裝報警燈，在6個火眼側(cè)上方安裝溫度傳感器，溫度傳感器固定在煙道外壁，末端穿過電解槽機架面伸出到槽上部，經(jīng)通訊線連接到到電解槽

煙道端的控制器，控制器同時連接上位機、槽控機、槽上報警燈?？刂破鲝幕鹧?依次開始實

時采集傳感器的溫度，采樣周期1秒，打殼標(biāo)志S＝0；采集溫度在150℃上下波動，經(jīng)移動平

均值濾波后，特征值D在?1.0～1.0之間波動。當(dāng)打殼錘頭敲擊火眼殼面并打開火眼，受相鄰

火眼影響，控制器采集到溫度從150℃突變到153℃，特征值D＝3，位于預(yù)設(shè)設(shè)定值[10,20]

之外，打殼標(biāo)志S＝0；當(dāng)連續(xù)10分鐘打殼標(biāo)志S都是0，控制器判斷該火眼卡堵，并向警報燈

和上位機、槽控機輸出報警信號。報警燈亮提醒作業(yè)人員處理，當(dāng)6個火眼中2個同時出現(xiàn)卡

堵，判斷當(dāng)前電解槽趨冷，控制系統(tǒng)向槽控機發(fā)送通知，槽控機增加目標(biāo)電壓3～5m。

[0101] 實施例4：[0102] 本實例在某500KA電解槽上安裝報警燈，在6個火眼側(cè)上方安裝溫度傳感器，溫度傳感器固定在打殼套管外壁，傳感器前端距火眼表面35cm左右，末端穿過打殼氣缸密封圈

伸出到槽上部，經(jīng)通訊線連接到到電解槽煙道端的控制器，控制器同時連接上位機、槽控

機、槽上報警燈。控制器從火眼1依次開始實時采集傳感器的溫度，采集溫度在濾波后200℃

上下波動，大于預(yù)設(shè)的195℃，判斷為槽偏熱，控制系統(tǒng)向槽控機發(fā)送通知，槽控機降低設(shè)定

電壓3～5m。

[0103] 實施例5：[0104] 本實例在某400KA電解槽上安裝報警燈，在6個火眼側(cè)上方安裝無線測溫傳感器，無線測溫傳感器安裝在火眼側(cè)上方機架上，測溫焦點對準(zhǔn)火眼上方的錘頭套管端部。無線

測溫傳感器經(jīng)通訊線連接到到電解槽煙道端的控制器，控制器同時連接上位機、槽控機、槽

上報警燈?？刂破鲝幕鹧?依次開始實時采集傳感器的溫度，采樣周期1秒，打殼標(biāo)志S＝0；

采集溫度在140℃上下波動，經(jīng)移動平均值濾波后，特征值D在?1.0～1.0之間波動.當(dāng)打殼

錘頭敲擊火眼殼面并打開火眼，140℃突變到150℃，D＝10，D位于設(shè)定值[8,20]之間，打殼

標(biāo)志S＝1；開始記錄最低溫度T1＝140℃；5秒后上升到最高溫度170℃后開始下降，記錄最

高溫度T2＝170℃，連續(xù)5次D位于[?10,?2]之間后，打殼標(biāo)志S＝0。計算本次打殼特征值K＝

6；連續(xù)計算10次打殼后的K分別為{6,5.8,6.1,5.7,5.3,5.6,5.2,5,5.3,4.9}，使用線性擬

合出10個K值的斜率為?0.122，則火眼1的趨勢R1＝?0.122，依次計算其他5個火眼的趨勢R2

～R5分別為{?0.05,0.1,0.05,?0.06,?0.124}，根據(jù)預(yù)設(shè)權(quán)重{0.1,0.2,0.2,0.2,0.2,0.1}

計算出TR＝?0.017，位于預(yù)設(shè)值[?0.1,0.1]之間，對預(yù)設(shè)權(quán)重進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后為{0.4,

0.1,0,0,0.1,0.4}，再次計算出TR2＝?0.109，小于預(yù)設(shè)值?0.1，判斷電解槽端部趨冷，控制

系統(tǒng)向上位機發(fā)出報警信息，技術(shù)人員確認(rèn)后，增加電解槽端頭保溫料厚度。

[0105] 總的來說，實施例1～5的溫度變化特征值判斷流程圖如附圖3所示，本申請在鋁電解槽的能量平衡控制時，在離線槽溫的基礎(chǔ)之上，增加了新的能量平衡表征參數(shù)，可及時反

饋電解槽能量平衡控制效果，實現(xiàn)了更及時、更精準(zhǔn)的新型能量平衡控制，電解槽穩(wěn)定性更

高，電耗將進(jìn)一步降低。同時，上述控制系統(tǒng)比傳統(tǒng)的智能打殼系統(tǒng)安裝更簡單，成本更低，

能夠有效減少火眼人工巡視。

[0106] 通過本發(fā)明的一個或者多個實施例，本發(fā)明具有以下有益效果或者優(yōu)點：[0107] 本發(fā)明提供了一種鋁電解槽能量平衡的控制系統(tǒng)，通過獲取火眼打殼后的實時溫度變化率，判斷判斷火眼是否卡堵；然后根據(jù)預(yù)設(shè)時間間隔里的平均溫度變化率計算選定

時間段內(nèi)的火眼打殼后的溫度變化趨勢；基于溫度變化趨勢判斷當(dāng)前鋁電解槽是趨冷行程

還是趨熱行程，據(jù)此對鋁電解槽的能量平衡進(jìn)行調(diào)整；上述控制系統(tǒng)引入了一種新的能量

平衡表征參數(shù)，即溫度變化特征量；與火眼視頻、圖像處理的方案相比，溫度變化特征量的

數(shù)據(jù)采集受電解槽惡劣服役環(huán)境(如光照、灰塵、高溫)的影響更小，計算分析過程更快捷，

從而能夠更及時、準(zhǔn)確地反饋電解槽當(dāng)前的能量平衡狀態(tài)，并對能量平衡狀態(tài)的控制進(jìn)行

調(diào)整；另一方面，在線分析、調(diào)控電解槽能量平衡狀態(tài)的及時性好，有利于提高電解槽的穩(wěn)

定性，并進(jìn)一步降低電耗。

[0108] 盡管已描述了本申請的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包

括優(yōu)選實施例以及落入本申請范圍的所有變更和修改。

[0109] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本申請進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍

之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。