Електрообладнання і автоматизація електролізних установок

Всі електроди в електролізних ваннах, зазвичай, включаються паралельно, так що струм електролізера складається з суми струмів окремих пар електродів: навпаки, напруга на ванні дорівнює напрузі на парах електродів. Електролізних ванни, в свою чергу, включаються по черзі, тому загальну напругу установки домагається сотень вольт. Винятком є ​​установки для розкладання води, виконані за принципом фільтр-преса, в яких всі електроди з`єднані по черзі.

У зв`язку з тим, що струми в електролізних установках і габарити установок значні, система токоподводов дуже розгалужена, з величезною кількістю контактів.

На рис. 1 показана схема ошиновки ванни для електролізу алюмінію. Як видно, вона дуже складна, передбачає двосторонній підведення струму сильними шинними пакетами і застосування гнучких компенсаторів теплового розширення. Крім того, на випадок необхідності відключення ванн при ремонті передбачаються перемички, що з`єднують катодні пакети 2-ух примикають ванн, тим одна з їх шунтируется.

Мал. 1. Ошиновка ванни для електролізу алюмінію з одним безперервним анодом і бічним підведенням струму: 1 - анодний стояк, 2 - анодний шинний пакет, 3 - вирівнююча шина, 4 - гнучкі анодні шинки, 5 - контакт шинки зі штирем, 6 - катодний стержень, 7 - еластична катодний шинка, 8 - катодний шинний пакет.

Як матеріал для шинопроводів використовують алюміній і мідь, рідше залізо. Фінансова щільність струму при електролізі становить для алюмінієвих шин 0,3 - 0,4, для мідних 1,0 - 1,3, для шин зі сталі і чавуну 0,15 - 0,2 А / мм2.

Перетин шин перевіряють на втрату напруги (менше 3%), на нагрів (гранична температура 70 ° С при температурі навколишнього середовища 25 ° С) і на механічну крепкость.Недвіжние контактні з`єднання роблять притискають (шини стискаються між 2-ма литими залізними плитами, стягують болтами ) або звареними. Роз`ємні контакти роблять на болтах. Більш надійні і комфортні клинові або ексцентрикові затискачі.

Харчування електролізних установок з огляду на їх більшої потужності виробляють зазвичай від мережі високої напруги, і для узгодження напруги живлення з напругою установок використовуються спеціальні понижуючі трансформатори, що живлять перетворюючі агрегати для перевтілення трифазного змінного струму в постійний.

Для харчування масивних електролізних установок використовуються напівпровідникові випрямлячі з плавним регулюванням напруги, тому що їх ККД високий (98 - 99%), вони більш надійні і довговічні, прості в обслуговуванні, постійно готові до роботи, безшумні і не мають отруйних виділень.

При розробці потужних електролізних установок доводиться включати напівпровідникові вентилі паралельно, а час від часу і по черзі, що викликає труднощі внаслідок якогось розкиду їх чорт. Для вирівнювання розподілу струму між вентилями при паралельному з`єднанні і напруги при почерговому використовують особливі схемні рішення.

Тому що напівпровідникові вентилі не здатні витримувати значні навантаження по струму і напрузі, використовують особливі захисні пристрої, закорачивающие вентилі в разі їх пробою і відключають їх у разі виникнення небезпечних підвищень напруги або робочого струму.

Регулювання випрямленої напруги в установках з напівпровідниковими діодікамі може бути лише на стороні змінного струму. Для цього вживають перемикання ступенів напруги головного понижувального трансформатора або спеціального регулювального трансформатора з дистанційним тумблером ступенів. Для плавного регулювання напруги в кожне плече випрямного моста включають реактор насичення.

Збірка вентилів здійснюється зазвичай в шафах, що випускаються на струми 13 000 і 25 000 А і на випрямлена напруга 300 - 465 В. З шаф комплектують перетворюючі підстанції, що живлять електролізних установки. Охолодження випрямних шаф може бути повітряним або водяним.

Автоматичне регулювання перетворювальних агрегатів може здійснюватися 3-мя методами: на постійна напруга, на постійну потужність, на незмінний струм.

Регулювання на постійна напруга забезпечує і сталість струму для процесів, в яких відсутні анодні ефекти. Для установок для електролізу алюмінію така система не задовільна, тому що при виникненні анодних ефектів ток в серії ванн падає і продуктивність ванн зменшується, особливо при одночасних анодних ефекти в декількох ваннах. При цьому не тільки може звалитися на 20 - 30% продуктивність серії ванн, та й порушується термічний режим роботи електролізних ванн.

При регулюванні на постійну потужність остання підтримується незмінною регулятором, в згаданому вище випадку струм в серії падає, але менше, ніж в попередньому випадку, тому що регулятор піднімає напругу. При цьому регулювання відсутні конфігурації споживаної потужності, що краще для енергосистеми, але просить знаходження на перетворювальної підстанції запасу по напрузі.

Регулювання на незмінний струм є з точки зору задоволення вимог технологічного процесу кращим. Але при такому регулюванні в разі падіння напруги в мережі живлення або виникнення анодного ефекту регулятор піднімає напругу живлення і споживана потужність зростає. Отже, ця система регулювання просить знаходження на перетворювальної підстанції припасів як по напрузі, так і по потужності (зазвичай в межах 7 - 10%).

Найближчим часом розпочато роботи по застосуванню для харчування електролізних установок, в яких має місце явище анодного ефекту, параметричних джерел струму, автоматом стабілізуючих ток серії незалежно від змін її опору.

Зазвичай елетролізние ванни встановлюють уздовж осі корпусу будівлі в два або чотири ряди, а живить підстанція з`єднується з ванним корпусом шинопроводами в шинних каналах або на естакадах. Усередині корпусу шинопроводи розміщуються в шинних каналах по обидва боки електролізерів.

Школа для електрика