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1、400KA电解系列噪声问题的分析报告关于槽噪声目前定义存在一定的分歧。各个研发机构对槽噪声的解释也各有不同。甚至计量单位上也存在较大偏差。大家共同认可的观点是槽噪声显出了电解槽内的波动状况,是电解槽综合工作状况的反映。下面根据XX设计院设计的400KA电解系列的噪声统计和分析情况,来对噪声进行一下浅析。一、 噪声判定槽噪声是依据槽电阻变化最大最小差值判定的,当变化差值在一定时间内超过限定范围,则认为波动。目前设定是：1 噪声判定值的单位：nohm如不特别声明,噪声单位为nohm。2 噪压显示的单位：mV约等于噪声值乘以电流值。3 高噪声设定值：150mV4 低噪声设定值：60mV5 高噪声附加
2、电压：60150mV6 附加电压时间 ：15分钟7 出现高低噪声时,灵敏区为上限：100mV 下限为30mV8 变化差值判定间隔为1分钟,结束条件为04分钟。采样最小间隔目前的资料尚无法确定。估计为ms级数据判断。在电解槽发生效应即电压超过8V期间,该台电解槽不判断噪声。二、 最佳噪声值经过4326台次统计,日无干扰平均噪声为62.58nohm。无干扰噪声的数据去除了日噪声中受电流变化大于5kA、效应期间前后4分钟、换极后90分钟和电压摆期间的数据。根据400KA电解槽设计的技术指标,在良好的工艺技术条件和规范的日常操作下,噪声值低于60nohm即：在400KA电流下,噪压低于24mV,即认为
3、实现设计目标。但设计院认为该电解槽可以实现的理想状况的噪声值为40 nohm即在400KA系列电流下,实现噪压16mV以下。三、 噪声的影响因素影响电解槽噪声的因素有许多方面内容,设计院当初的工艺设计要求包含以下几个方面的内容：1. 工艺条件的保持根据设计,400KA电解槽主要的工艺技术要求需要达到下面8条,为理想工艺技术条件。1.1电解槽工作电压：4.148V1.2电解温度：9409601.3电解质分子比：2.32.51.4电解质水平：2022cm1.5铝液水平：1820cm1.6极距：44.5cm1.7效应系数：0.08次/台日1.8氧化铝浓度：23%2. 原料质量400KA电解槽主要的原
4、料需要达到以下质量要求,才能将噪声控制到较低水平。2.1氧化铝氧化铝的化学成分应满足YS/T274-1998二级品以上要求。氧化铝的化学成分牌号化学成分 %Al2O3杂质含量,Fe2O3SiO2Na2O灼 减AO-198.60.020.020.501.0AO-298.40.030.040.601.0AO-398.30.040.060.651.0AO-498.20.050.080.701.0注: 1. Al2O3含量为100%减去表中所列杂质总和的余量。2. 表中化学成分按在3005温度下烘干2h的干基计算。3. 表中杂质成分按GB8170处理。2.2氟化铝氟化铝的化学成分应满足GB/T4292
5、-2007二级品以上要求。氟化铝的化学成分等 级化 学 成 分 %大于杂质,小于FAlNaSiO2Fe2O3SO42-P2O5H2O,50,1h特一级6130.00.50.280.100.50.040.5特二级6030.00.50.300.130.80.041.0一 级5828.23.00.300.131.10.046.0二 级5728.03.50.350.151.20.047.02.3冰晶石冰晶石的化学成份应满足GB/T4291-2007二级品以上要求。冰晶石的化学成分等级化学成分 %FAlNaSiO2Fe2O3SO42-CaOP2O5H2O灼减,55030min大于杂质,小于特级53133
6、20.250.050.70.100.020.42.5一级5313320.360.081.20.150.030.53.0二级5313320.400.101.30.200.030.83.02.4阳极炭块阳极炭块理化性能见下表:阳极炭块理化性能牌 号灰分%电阻率m热膨胀率CO2反应性mg/耐压强度N/mm2体积密度g/cm3真密度g/cm3不大于不小于TY-10.50550.4545321.502.00TY-20.80600.5050301.502.00TY-31.00650.5555291.482.00注:CO2反应性作为参考指标。抗折强度由供需双方协商。对于有残极返回的产品灰份要求,由供需双方协
7、商。表中数据按GB/T8170处理。3. 日常操作管理电解槽的各项日常管理工作对噪声均有一定程度的影响,尤其是下面几项工作3.1电解槽的日常维护和保养3.2换极管理3.3出铝管理3.4抬母线过程管理3.5自控系统管理3.6工艺技术条件日常管理3.7工作人员的技术素质培养4. 系列电流的平稳程度系列电流保持在5KA范围内,且不剧烈不动,对噪声的影响较小。四、 目前一公司电解槽噪声控制情况根据设计目标,按照各影响因素进行良好的控制,在系列电流在5KA范围内,电解槽噪声可以控制在60nohm即：在400KA电流下,噪压为24mV以下。设计院并未针对各种技术指标进行量化的分析,目前尚不能确定各种工艺参
8、数对噪声的影响程度。电解一公司在生产过程中,利用20XX11月26日20XX3月12日的数据进行统计和分析。得到下面结果：目前,我们电解槽噪声的平均值在80110nohm,应该有较大下降空间。影响噪声控制的原因很多,下面针对启动后噪声的发展过程、各种影响因素对噪声的影响程度进行分析：1、启动时间阶段的噪声变化情况1.1启动8天内的平均噪声变化和具有特征变化情况当电解槽启动8天之内噪声值急剧下降,约下降3050nohm。随着工艺条件转入正常的进程,到第八天基本可以达到平均值水平。1.2启动30天内的平均噪声变化和具有特征变化情况第八天后,一直到第2125天噪声开始后有小幅提升,幅度约为2030n
9、ohm。原因同该段时期的工艺调整有关系。1.3启动60天内的平均噪声变化和具有特征变化情况启动一个月后,噪声值又逐渐降到平均水平。这时工艺条件和相应的管理也逐步完善。1.3启动120天内的平均噪声变化和具有特征变化情况根据以上数据显示,超过60天后,平均噪声总体趋于平稳,基本保持在平均工艺条件的水平。2、工艺条件对噪声的影响由于院方无法提出具体的工艺条件对噪声的影响情况,我们应用统计学观点,分析其影响程度。由于数据的时间长度和采样广度的限制,下列分析结果,仅供参考。在以后我们还将数据不断分析已取得完整的分析结果。2.1效应情况由于XX博宇设计的槽控机没有设计效应时的噪声判断,并且拒绝提供判定噪
10、声的详细规则,因此无法确定效应对噪声的准确影响。效应对噪声的影响情况平均每个效应,系列电流不发生波动的情况下,除超过8V以外部分就会将该时间段内的噪声提高2375nohm即：在400KA电流下,噪压为950mV。按照平均效应系数0.19、平均影响时间8min计算,平均每天效应造成的噪声提升为2.08nohm即：在400KA电流下,噪压为0.832mV,下面是一个效应发生的图例。如果仅从发生效应的电解槽看,一个效应对全系列的噪声值影响不是很大。但是根据目前运行情况发现,一旦发生效应,即使是闪烁效应,系列电流就会剧烈波动。从而影响电解槽系列的控制效果,进而产生大量噪声,甚至是高低噪声大面积出现。具
11、体影响情况可以从系列电流波动对噪声的影响中反映出来。为什么会产生大量噪声呢？主要有以下两个原因：a) 电流变化可以直接导致电解槽的实际波动加大。b) 槽噪声是依据槽电阻变化最大最小差值判定的。而电阻的基本计算为：电阻=槽电压-1.65/系列电流。而槽电压的基本构成为：槽电压=阳极电压降+母线电压降+电解质压降+炉底压降。从计算公式可以看出,电阻的变化是一个随着电流变化的非线性过程。一旦电流剧烈变化,电阻值计算存在的问题就会暴露出来。,因此大大加剧了计算电阻的偏差。剧烈的电阻变化会导致氧化铝浓度判断偏差,直接影响到加料周期的调整,从而使槽况趋恶。槽况不好又会影响到电解各种工艺指标的保持,效应的发
12、生机率大大增加。由于发生效应与导致槽况趋恶的比例为1:NN1。这就形成了一个恶性循环过程。因此在供电系列电流稳流系统能够及时响应电流变化前,减轻这种影响的主要手段就是降低效应系数包括闪烁效应和降低效应电压。2.1.2启动后90天电解槽效应统计根据下图的效应发生情况的统计,随着启动后时间的推移效应系数不断下降。逐步接近设计要求。按照设计效应系数小于0.1,最佳可实现0.08以下。那么如果阻止上述恶性循环过程的发生,效应对系列电流的影响也会逐步降低。2.2系列电流2.2.1在系列电流波动时,单台电解槽的噪声变化情况当系列电流波动时,由于磁场平衡受到影响和电阻的换算斜率发生变化,噪声值会发生剧烈变化
13、。下面根据不同电流波动范围的统计情况,进行计算：电流波动范围大于20KA时,单台平均噪声值提高170580nohm。系列平均噪声提高310nohm。具体单槽影响图如下：电流波动范围大于10KA,小于20KA时,单台平均噪声提高90340nohm。系列平均噪声提高195nohm。电流波动范围大于5KA,小于10KA时,单台平均噪声提高20180nohm。系列平均噪声提高70nohm。电流在395405KA之间波动时,噪声值影响较小。系列电流在各波动幅度的平均噪声统计情况根据近一个月内电流对噪声影响程度,得到如下结果：电流波动范围大于20KA的日平均影响时间为：9min15s,对日平均噪声的影响值
14、为：1.99nohm即：在400KA电流下,噪压为0.8mV。电流波动范围大于10KA,小于20KA的日平均影响时间为：89min,对日平均噪声的影响值为：12.05nohm即：在400KA电流下,噪压为4.82mV。电流波动范围大于5KA,小于10KA的日平均影响时间为：125min,对日平均噪声的影响值为：6.08nohm即：在400KA电流下,噪压为2.43mV。按平均每天效应系数为0.19,平均电压为20.4V,平均峰值电压为32.3V进行分析计算,系列电流对噪声的影响幅度高于20nohm该情况下,平均噪声值为102nohm左右。下图为20XX3月9日的全天电流变化情况：2.3换极2.3.1换极过程中噪声变化情况目前,400KA电解系列执行29天换极,平均每天换0.827次。每次换极平均影响噪声时间255秒。平均每次噪声提升210nohm。对日平均噪声影响为0.5noh
