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[發明專利]鋁電解生產工藝參數設定方法有效

專利信息
申請號: 202010856430.9 申請日: 2020-08-24
公開(公告)號: CN111996558B 公開(公告)日: 2021-06-25
發明(設計)人: 施昊曄;喬宏哲;陶國正 申請(專利權)人: 常州機電職業技術學院
主分類號: C25C3/20 分類號: C25C3/20;G06F30/23;G06F17/11
代理公司: 常州市科誼專利代理事務所 32225 代理人: 孫彬
地址: 213100 江蘇省*** 國省代碼: 江蘇;32
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 電解 生產工藝 參數 設定 方法
【權利要求書】:

1.一種鋁電解生產工藝參數設定方法,其特征在于,包括:

步驟S1,采集電解質數據;以及

步驟S2,根據電解質數據求解鋁電解生產工藝參數;

所述步驟S1中的電解質數據包括:電解質溫度數據和鋁水平數據;

所述步驟S2中的根據電解質數據求解鋁電解生產工藝參數的方法包括:

使用線性回歸正規方程求解鋁電解生產工藝參數,即

θ=(XTX)-1XTy;

其中:矩陣X=(X(1),X(2),X(3),X(4));X(1)為電解質溫度;X(2)為鋁水平;X(3)為電解質中過剩的AlF3量;X(4)為槽齡;y為電流效率目標向量;θ為線性回歸系數向量,且θ=(θ(1),θ(2),θ(3),θ(4));

所述步驟S2中的根據電解質數據求解鋁電解生產工藝參數的方法還包括:求解經驗公式與線性回歸參數的最佳組合比例系數,即目標函數L為:

其中:C1為線性回歸組合比例系數;C2為伯奇—格洛泰姆方程組合比例系數;C3為實際經驗公式組合比例系數;i表示第i個樣本;N為總樣本數;

再使用梯度下降法求解C(C1,C2,C3),即

其中:α為步長;

當L(C)最小,即趨近0時,迭代所得的C*(C1*,C2*,C3*)為最優解;

根據迭代所得的C*得到線性回歸組合比例歸一化系數a1、伯奇—格洛泰姆方程組合比例歸一化系數a2和實際經驗公式組合比例歸一化系數a3,即

根據a1、a2和a3得到當前電流效率ys與當前相關工藝參數的關系為:

ys=a1Xsθ+a2(-0.1388Xs(1)+0.59Xs(3)+58.9sin(3Xs(2))-0.032Xs(4)+163.7)+a3(-0.051Xs(4)+90.8)---公式(1);

其中:Xs為當前工藝參數向量,Xs(1)為當前電解質溫度;Xs(2)為當前鋁水平;Xs(3)為當前電解質中過剩的AlF3量;Xs(4)為槽齡;

所述步驟S2中的根據電解質數據求解鋁電解生產工藝參數的方法還包括:

遍歷電解質溫度t和鋁水平h的可能取值,得到電流效率y為極大值的M組值及相應的電解質溫度t和鋁水平h,即

將電解質溫度從t1增加到t2,每次增加Δt,且當電解質溫度每到一個新的值后,保持電解質溫度不變;

然后將鋁水平從h1增加到h2,每次增加Δh;

將每次增加后的電解質溫度與鋁水平代入公式(1)中,得到多個電流效率值,從而得到電流效率為極大值的M組值及相應的電解質溫度t和鋁水平h;以及

從M組值中選取最適合的生產工藝參數;

其中:M為大于1的整數。

2.根據權利要求1所述的鋁電解生產工藝參數設定方法,其特征在于,

所述步驟S2中的根據電解質數據求解鋁電解生產工藝參數的方法還包括:從M組值中選取對應生產工藝參數比較容易控制的電流效率極大值,即

將當前電流效率ys的計算公式改寫為以t,h為函數自變量,則

ys=f(t,h)=a1(1)t+θ(2)h+θ(3)Xs(3)(4)Xs(4)+a2(-0.1388t+58.9sin(3h)-0.59Xs(3)-0.032Xs(4)+163.7)+a3(-0.051Xs(4)+90.8) ---公式(2);

根據公式(2),以及采用有限差分法計算距各個極大值點(Δt,Δh)的四個點的梯度分別為:

則令第M組極值點周邊的梯度模均值DM為:

其中:ysM為第M組電流效率;

根據PM的值設定最適合的生產工藝參數,即

PM越大,表明電流效率極大時,其變化也相對較平緩,則M組值中對應PM最大的值為最適合的生產工藝參數。

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