[发明专利]一种稀土氧化物电解炉的控制系统及方法

权利要求书

1.一种稀土氧化物电解炉的控制系统，其特征在于：包括DSP控制器（1）、氧化物加料控制系统、锂盐加料控制系统、锂盐称重系统、氧化物称重系统、温度控制系统、电压控制系统、电流控制系统、人机HMI和控制台；

所述DSP控制器作为控制中心内部设置有各控制系统的控制模块，并植有相应的控制程序；所述人机HMI中设有自动操控程序；所述控制台具有各种所需的手动操控按钮；

所述温度控制系统控制电解炉电解液的温度，包括远红外传感器（4）和温度变送器（9）；DSP控制器（1）和温度变送器（9）连接，采集温度信号接收；同时根据测量的温度和当前温度整定值的偏差，计算出电流的调整量，向电解电源（15）发出调整电解电流的指令，调整电解电源的输出电流，把温度调整到指定的温度值；

所述氧化物加料控制系统包括通过步进电机驱动A（16）与DSP控制器（1）连接的氧化物加料机（17）；锂盐加料系统包括通过步进电机驱动B（18）与DSP控制器（1）连接的锂盐加料机（19）；

所述氧化物称重控制系统包括受DSP控制器（1）控制的氧化物加料称重传感器（10），氧化物加料称重传感器（11）连接氧化物称重传感器（10）；

所述锂盐称重系统包括受DSP控制器（1）控制的锂盐加料称重变送器（13），锂盐加料称重变送器（13）连接锂盐称重传感器（12）；

所述电压控制系统包括受DSP控制器（1）控制的电压变送器（7），电压变送器（7）连接电压传感器（6）；

所述电流控制系统包括受DSP控制器（1）控制的电流变送器（5），电流变送器（5）连接霍尔电流传感器（4）。

2.根据权利要求1所述的一种稀土氧化物电解炉的控制系统，其特征在于：所述DSP控制器（1）型号是TMS320F2812。

3.一种控制稀土氧化物电解炉的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：采集电流电压，计算Rp：

DSP控制器实时计算Rp，电阻模型Rp=μ*{(V-Ex)/I}*106,其中V为电解炉的端电压，Ex为金属的分解电压，I为电解电流，μ为电流效率；

步骤二：对电阻模型Rp进行判断：Rp的值与电解液浓度的关系是Rp越大，电解液越稠；Rp越小，电解液越稀，设定Rp的上限值为Rh，其下限值为Rl，具体包括以下步骤：

（1）如果Rp大于Rh，就判断电解液液面的高低，用CCD远红外测温仪测量电解液的液面，如果液面较高，说明电解液浓度大，则进入步骤三；如果液面较低，则需要加入锂盐进行稀释，每次加入5克进行缓慢稀释，然后进入步骤三；

用CCD远红外测温仪测量电解液的液面, CCD既可以测出其靶面内的平均温度,给出靶面内温度的等温线,根据等温线的移动就可以判断液面的变化,具体如下:

a.安装红外CCD,只要安装位置确定，则CCD的测量靶面也就确定，通常情况是把液面居于靶面的2/3处；

b.根据CCD靶面的等温线判断液面的高度：电流稳定的情况下，设置等温线的温度x℃，当x℃等温线的面积为大于靶面95%时，液面达到上限；当x℃等温线的面积为小于靶面30%时，液面达到下限，所述等温线的温度x℃为800℃-1000℃;

（2）如果Rp小于Rh且大于Rl，则进入步骤三；

（3）如果Rp＜Rl，用步骤（1）中的方法判断电解液液面的高低，如果液面高，进入步骤五；如果液面低，则加入氧化物，然后进入步骤五；

步骤三：计算氧化物加料量，具体包括以下步骤：

（1）加料量计算公式：W=I*η*μ/36000，I是电流，η是电流效率，μ电化当量，T是时间，W是析出金属质量；

（2）根据析出的金属质量折算氧化物质量的方法

设金属的质量为m,氧化物的金属含量为23%，则金属质量m折算出的氧化物质量=m÷23%；若m=5Kg，折算的氧化物=21.739Kg电解生产中金属不同，不同氧化物的金属含量也不同，在3%--95%之间变化；

步骤四：往坩埚内加入氧化物，具体包括以下步骤：

采集氧化物重量，记为现值Y；

用当前的氧化物重量减去计算的需要加入的氧化物重量，记为末值Y1；

启动步进电机；

如果采集到的现值Y大于末值Y1，则继续采集氧化物重量，直到现值Y大小于等于末值Y1，则关闭步进电机；

步骤五：设坩埚的承载金属量为β公斤，若计算的金属析出量累加值大于等于β公斤，则坩埚满，进行人工出炉；

步骤六：用CCD远红外测温仪测量电解液的液面，如果液面高则降低液面，即移除电解液；CCD既可以测出其靶面内的平均温度,给出靶面内温度的等温线,根据等温线的移动就可以判断液面的变化,具体如下:

（1）安装红外CCD,只要安装位置确定，则CCD的测量靶面也就确定，通常情况是把液面居于靶面的2/3处；

（2）根据CCD靶面的等温线判断液面的高度：电流稳定的情况下，设置等温线的温度x℃，当x℃等温线的面积为大于靶面95%时，液面达到上限；当x℃等温线的面积为小于靶面30%时，液面达到下限，所述x℃的范围是800℃-1000℃。