本发明涉及一种基于流速控制的精准出铝系统，尤其是涉及一种基于流速控制的出铝精度控制方法，属于铝电解生产控制。
背景技术：
1、铝电解生产过程中，由于电解槽槽况变化，日产铝量也会有所偏差，因而技术人员在对每台电解槽每天出铝量调整上也有所差异。但在实际生产中，由于各种原因，如人员操作原因、压缩空气压力变化、出铝台包密封、出铝台包通透性等原因，单槽计划出铝量和实际出铝量会往往有较大出入，这对电解槽稳定运行造成负面影响，严重时甚至会恶化槽况，破坏正常生产。
2、由于电解实际出铝量较计划出铝量偏差较大，从而未能起到调节和稳定槽况的作用，大的误差会加剧槽况恶化程度，严重的甚至可能造成工艺事故和经济损失。因此，对电解槽实际出铝量的精准控制显得尤为重要，精准控制出铝量对于电解槽工艺管控较为关键，通过精准计量和自动控制单槽实际出铝量，既可以保证槽况平稳运行，又可以为工艺管理人员提供有效可靠的数据依据，便于对单台电解槽出铝量这一重要生产数据精准管理。在对电解铝日常生产长期的跟踪和分析中发现，电解出铝量是电解铝参数调整和工艺控制较为直接的手段之一，电解铝工艺控制人员会基于槽况和其他参数情况，通过调整计划出铝量调节槽内在产铝量，进而稳定磁场，调整电解槽整体的热平衡、物料平衡，以维持电解槽平稳高效生产。
3、目前，随着设备控制技术数字化、智能化、网络化程度以及数据无线传输技术不断优化提高，小型无线计算机网络技术日益成熟，也为无线可移动式精准出铝设备提供了基础。鉴于原始的人工操作出铝，导致计划量、实际量差距较大，如果能够实现微型计算机自动跟踪并根据计划量自动精准控制实际出铝量，实现出铝工序的自动化、智能化，同时也能实现数据的自动采集和传输，较少人因素和设备因素对出铝精度的干扰，同时也使铝电解控制和管理更加高效、快捷。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于流速控制的精准出铝系统以及出铝精度控制方法，通过使用数据无线传输技术，避免了在车间现场大面积布线的工作量和后期的频繁维护，实现了可移动式出铝控制器、现场天车电子秤、台包槽号识别装置、流速控制装置之间的数据共享，将精准出铝、自动控制、数据无线传输用于电解铝出铝工序上，解决了单槽人工开关压缩空气、出铝误差大、数据人工录入等问题。
2、本发明为解决技术问题所采取的技术方案如下：
3、一种基于流速控制的精准出铝系统，包括可移动式出铝控制器、无线网络、现场天车电子秤、台包及槽号识别装置、出铝执行器、风管、现场风源、流速控制装置、流量信号接收器、铝液存储装置和铝液输送装置；所述出铝执行器设置在现场风源的一侧，所述流速控制装置对应设置现场风源的出口风位置，所述现场天车电子秤、台包及槽号识别装置、出铝执行器均通过无线网络与可移动式出铝控制器网络连接，所述流速控制装置通过流量信号接收器和无线网络与可移动式出铝控制器相连接，所述流速控制装置控制铝液出铝流速。
4、所述流速控制装置包括流量调节阀和流速传感器，所述流速传感器采集到的信息通过流量信号接收器与可移动式出铝控制器相连接。
5、所述出铝执行器为n个，数量与现场铝电解槽的槽数相对应。
6、一种基于流速控制的出铝精度控制方法，按照实时出铝量占实际总出铝量的百分比，在不同出铝时段通过流速控制装置对流速进行窄区控制，实现末端余风出铝量可控，以较小的投入达到精准出铝的控制要求，其特征在于，按照出铝完成量占比，将出铝阶段划分为开始时段、中间时段、中后时段、最后时段，具体步骤如下：
7、s1、开始时段：实时出铝量占实际总出铝量的百分比为0～30%，此时流速较小，只需对流速过大进行控制，即保留流量调节阀门的闭合功能，防止单包密封性过好、导致早期出铝速度过快、进而造成早期过冲的现象，此时段流速不得超过30kg/s ；
8、s2、中间时段：实时出铝量占实际总出铝量的百分比为30～85%，此时段为流速窄区控制的关键时段，需通过流速传感器不断采集流量数据以及不停地进行阀门开闭调节，逐步控制到适中流速，此时段流速控制在14～22kg/s ；
9、s3、中后时段：实时出铝量占实际总出铝量的百分比为85～98%，此时段对流速过高的控制已相对滞后，因通过阀门对流速的调节有一个滞后性，通常为12～15秒，如末端流速仍较快，剩余出铝量不够已经来不及调节流速、控制精度，因而此时段只需保留阀门增大控制功能，作为流速补偿控制，即对流速过小进行最后调节，防止流速和虹吸压力达到临界，导致出铝提前结束，此时段仅保留阀门开启功能，流速控制在14-22kg/s ；
10、s3、最后时段: 实时出铝量占实际总出铝量的百分比为98～100%，此时段因调节滞后性原因，一切对流速的介入控制，均起不到有利效果，因而所有控制不再介入。
11、优选地，流量调节阀的控制采用开闭等量控制，单次调节为截面积的8%。
12、优选地，无线数据采集控制增设12s流速监测保护时间段，一是让阀门调节有足够时间反应到流速，二是为数据无线传输提供时间。
13、本发明所能达到的积极有益效果如下：
14、1、本发明的基于流速控制的出铝精度控制方法，按照实时出铝量占实际总出铝量的百分比，在不同出铝时段通过流速控制装置对流速进行窄区控制，实现末端余风出铝量可控，以较小的投入达到精准出铝的控制要求。本发明按照出铝完成量占比，将出铝阶段划分为开始时段、中间时段、中后时段、最后时段等4个时段，经过对4个阶段的优化调整，已完全能达到单槽出铝精度偏差±20kg以下、合格率82%以上，且单槽出铝精度偏差±50kg为零的控制目标。目前该控制方法所属设备已完成了9000多个槽日的出铝控制，较目前人工出铝精度合格率70%以上优势明显，通过数据无线传输，保证了数据实时性、真实性、准确性、及时性，在减少劳动量的同时，实现了与电解槽控机、无人计量系统之间的数据互联和共享。
15、2、本发明的基于流速控制的精准出铝系统，操作简单，采用无线传输，轻便小巧，风源和行车秤等设备均可直接利旧，投入成本低，且极大提高了出铝精度，减少了设备和人为误差对工艺控制造成的影响，保证了电解槽运行稳定。
16、3、本发明在不对出铝速度造成较大影响的前提下，克服了压缩空气流量/压力、台包密封性、出铝速度、包管通透性等对出铝精度的影响，替代了传统依靠操作人员经验判断和反应速度的控制方法，在出铝精度、自动化程度方面等方面做了较大革新，特别是无线传输和控制方法的优化，以较小的成本投入，不仅提高了生产效率和单槽数据的精准管控，还使得技术管理人员可以更好地掌握电解槽运行和生产情况，做出更科学的决策，保证电解槽长期平稳高效运行。
17、结合某320ka系列电解槽日出铝量，通过先后对不同出铝时间段进行调整试验，将单槽出铝时间段分为不同时段：开始时段、中间时段、中后时段、最后时段，最终将各时段划分在出铝量30%以内，约40s；中间时段在出铝量40-85%之间，约50s；中后时段在出铝量85%以上，约30s；最后时段在余量为50kg出铝量。以某320ka系列电解槽单出铝量2420kg为例，控制思路示例如表1：
18、表1 某320ka系列电解槽精准出铝控制算法
19、 出铝时间时段 开始时段 中间时段 中后时段 最后时段 出铝量进度 0-726kg 726-2057 2057-2370kg 2370-2420kg 流速控制范围 0-30kg/s 14-22kg/s 14-22kg/s - 阀门调节功能 可关闭 可关闭、可开启 可开启 不介入控制 用时 约40s 约50s 约20s 约10s
20、以一个工区38台槽作为试验槽，经过连续实验、多次调整控制方法，通过连续对多个阶段试验修正数据基准值，在现场压缩空气风压0.35-0.52mpa，使用11吨台包，调节基础参数如下：
21、增加阀门开闭等量控制，取阀门孔径的8%为单次调节量；
22、增设12s流速监测保护时间段，保证流速调节有足够的缓冲时间；
23、取14-22kg/s为目标控制流速。
24、不同控制方法的完善阶段对应出铝精度±20kg合格率如图2所示：
25、第一阶段控制优化：仅根据流速控制阀门，平均合格率56.3%。
26、第二阶段控制优化：增加开始时段流速上限控制，平均合格率66.1%。
27、第三阶段控制优化：中间时段目标流速控制到14-22kg/s，平均合格率72.6%。
28、第四阶段控制优化：末端50kg不介入控制，增加12s保护时段，平均合格率78.7%。
29、第五阶段控制优化：中间时段目标流速控制在14-22kg/s，平均合格率85.7%。
30、经过五个阶段优化，工区部分单日出铝偏差数据如表2：
31、表2 某320ka工区部分单日出铝偏差数据
32、
33、经上表看出，经过对出铝控制时段、调节基础参数和控制方法的优化，将出铝时间段分为4个时段，经过5个无线数据采集控制阶段的优化调整，以上控制方法已完全能达到单槽出铝精度偏差±20kg以下、合格率82%以上，且单槽出铝精度偏差±50kg为零的控制目标。
34、目前该控制方法所属设备已完成了9000多个槽日的出铝控制，较目前人工出铝精度合格率70%以上优势明显，且保证了数据实时性、准确性。而且在理论上，不同槽型计划出铝量变化对该算法的控制精度没有影响。
1.一种基于流速控制的精准出铝系统，其特征在于：所述基于流速控制的精准出铝系统包括可移动式出铝控制器（1）、无线网络（2）、现场天车电子秤（3）、台包及槽号识别装置（4）、出铝执行器（5）、风管（6）、现场风源（7）、流速控制装置（8）、流量信号接收器（9）、铝液存储装置（10）和铝液输送装置（11）；所述出铝执行器（5）设置在现场风源（7）的一侧，所述流速控制装置（8）对应设置在现场风源（7）的出口风位置，所述现场天车电子秤（3）、台包及槽号识别装置（4）、出铝执行器（5）均通过无线网络（2）与可移动式出铝控制器（1）网络连接，所述流速控制装置（8）通过流量信号接收器（9）和无线网络（2）与可移动式出铝控制器（1）相连接，所述流速控制装置（8）控制铝液出铝流速。
2.根据权利要求1基于流速控制的精准出铝系统，其特征在于：所述流速控制装置（8）包括流量调节阀和流速传感器，所述流速传感器采集到的信息通过流量信号接收器（9）与可移动式出铝控制器（1）相连接。
3.根据权利要求1基于流速控制的精准出铝系统，其特征在于：所述出铝执行器（5）为n个，数量与现场铝电解槽的槽数相对应。
4.一种基于流速控制的出铝精度控制方法，按照实时出铝量占实际总出铝量的百分比，在不同出铝时段通过流速控制装置（8）对流速进行窄区控制，实现末端余风出铝量可控，以较小的投入达到精准出铝的控制要求，其特征在于，按照出铝完成量占比，将出铝阶段划分为开始时段、中间时段、中后时段、最后时段，具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的基于流速控制的出铝精度控制方法，其特征在于：流量调节阀的控制采用开闭等量控制，单次调节为截面积的8%。
6.根据权利要求4所述的基于流速控制的出铝精度控制方法，其特征在于：无线数据采集控制增设12s流速监测保护时间段，一是让阀门调节有足够时间反应到流速，二是为数据无线传输提供时间。
