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铝电解槽槽膛内形在线监测的研究及应用

林燕  
【摘要】: 一直以来铝工业界对槽膛内形的研究都有着高度的重视,因为在铝电解长期的生产实践和理论研究中表明,槽膛内形对电流分布、熔体流动、电流效率、吨铝能耗和槽寿命等均有显著的影响。目前对电解槽的槽膛内形进行连续性的直接测量十分困难,因此探求一种可以在线监测槽膛内形的方法显得尤为重要。 本文以国内某铝厂230kA预焙铝电解槽为研究对象,通过对电解槽的热、电耦合场的仿真计算,对槽膛内形的在线仿真进行了研究。主要工作如下:首先采用有限容积法建立铝电解槽的准三维热、电场模型;继而借助于Fortran与Visual Basic语言,开发一套槽膛内形在线监测的软件系统;然后基于槽壳温度在线检测系统提供的槽壳温度信息,对电解槽热、电耦合场进行数值分析;最后根据实测的电解槽运行工况对模型进行验证。 主要成果及结论有: 1)所建立的铝电解槽准三维模型,能较准确的解析铝电解槽的热、电场,解析结果与实测结果能较好地吻合,炉帮厚度误差不超过2cm。 2)利用Fortran与Visual Basic两种语言混合编程,成功地开发了一套槽膛内形在线监测软件系统。混合编程可以使二者有机结合,充分发挥各自在数值计算领域和在界面开发中的优势;同时这也是一种开发其它可视化工程设计、计算软件的有效方法。 3)槽膛内形在线监测软件系统界面友好、操作简单,能够实时模拟和显示电解槽的槽膛内形,在试验电解槽上投入试用后,运行稳定、可靠;同时软件模块化程度高、独立性强、维护方便。 4)槽膛内形在线监测软件系统可直接为电解槽槽况诊断专家系统提供监测和决策数据。


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