Thiết bị điện và tự động hóa nhà máy điện phân

Tất cả các điện cực trong bể điện phân thường được kết nối song song, do đó dòng điện của máy điện phân bao gồm tổng dòng điện của các cặp điện cực riêng lẻ: ngược lại, điện áp trong bể bằng điện áp trong các cặp điện cực . Lần lượt, các bể điện phân được mắc nối tiếp để tổng điện áp lắp đặt đạt tới hàng trăm vôn. Một ngoại lệ là việc lắp đặt phân hủy nước được thực hiện theo nguyên tắc của bộ lọc báo chí, trong đó tất cả các điện cực được kết nối nối tiếp.

Do dòng điện trong các nhà máy điện phân và kích thước của các nhà máy lớn nên hệ thống dẫn dòng khá phân nhánh, số lượng tiếp điểm nhiều.

Trong bộ lễ phục. Hình 1 cho thấy sơ đồ thanh cái của bể điện phân nhôm. Như bạn có thể thấy nó rất phức tạp, cung cấp nguồn điện hai chiều thông qua các gói bus mạnh mẽ và sử dụng các bộ bù giãn nở nhiệt linh hoạt.Ngoài ra, trong trường hợp cần ngắt kết nối các bồn tắm trong quá trình sửa chữa, các cầu nối được cung cấp để kết nối các gói cực âm của hai bồn tắm liền kề, do đó loại bỏ một trong số chúng.

Cơm. 1. Thanh cái cho bể điện phân nhôm với một cực dương liên tục và nguồn cung cấp dòng điện bên: 1 — thanh dẫn cực dương, 2 — thanh cái cực dương, 3 — thanh cái bù, 4 — thanh cái cực dương linh hoạt, 5 — tiếp điểm thanh cái chốt, 6 — thanh cái cực âm, 7 — bus catốt linh hoạt, 8 — bus catốt gói.

Nhôm và đồng được sử dụng làm vật liệu cho đường ray, ít sắt hơn. Mật độ dòng điện kinh tế tại điện phân là 0,3 — 0,4 đối với thanh cái bằng nhôm, 1,0 — 1,3 đối với thanh cái bằng đồng, 0,15 — 0,2 A / mm2 đối với thanh cái bằng thép và gang.

Mặt cắt ngang của lốp xe được kiểm tra độ căng (không quá 3%), độ nóng (nhiệt độ tối đa 70 ° C ở nhiệt độ môi trường 25 ° C) và độ bền cơ học. Các mối nối tiếp xúc cố định được thực hiện bằng áp lực (lốp xe được nén giữa hai tấm thép đúc, siết chặt bằng bu lông) hoặc hàn. Các điểm tiếp xúc phích cắm được bắt vít. Kẹp nêm hoặc lệch tâm đáng tin cậy và thuận tiện hơn.

Do công suất cao hơn, các nhà máy điện phân thường được cấp điện từ mạng điện áp cao và các máy biến áp giảm áp đặc biệt được sử dụng để khớp điện áp cung cấp với điện áp của nhà máy bằng cách cung cấp các bộ chuyển đổi để chuyển đổi dòng điện xoay chiều ba pha thành dòng điện một chiều. .

Bộ chỉnh lưu bán dẫn với điều chỉnh điện áp trơn tru được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các nhà máy điện phân công suất cao, vì hiệu suất của chúng cao (98 - 99%), chúng đáng tin cậy và bền hơn, dễ bảo trì, luôn sẵn sàng hoạt động, im lặng và không có khí thải độc hại.

Khi tạo các nhà máy điện phân mạnh, cần phải lắp song song các van bán dẫn, và đôi khi nối tiếp, điều này gây khó khăn do sự phân tán nhất định về đặc tính của chúng. Để cân bằng phân phối hiện tại giữa các van trong kết nối song song và điện áp trong chuỗi, các giải pháp mạch đặc biệt được sử dụng.

Do các van bán dẫn không thể chịu được quá tải dòng điện và điện áp đáng kể, nên các thiết bị bảo vệ đặc biệt được sử dụng để làm ngắn mạch các van trong trường hợp hỏng hóc và tắt chúng khi xảy ra sự gia tăng điện áp hoặc dòng điện hoạt động nguy hiểm.

Việc điều chỉnh điện áp được chỉnh lưu trong các hệ thống lắp đặt bằng điốt bán dẫn chỉ có thể thực hiện được ở phía AC. Đối với điều này, việc chuyển đổi các bước điện áp của máy biến áp giảm áp chính hoặc máy biến áp điều khiển đặc biệt có công tắc bước từ xa được sử dụng. Một cuộn kháng bão hòa được bao gồm trong mỗi nhánh của cầu chỉnh lưu để điều chỉnh điện áp trơn tru.

Việc bố trí van thường được thực hiện trong các tủ được sản xuất cho dòng điện 13.000 và 25.000 A và cho điện áp chỉnh lưu 300 - 465 V. Việc chuyển đổi các trạm biến áp cung cấp cho các nhà máy điện phân được hoàn thành bởi các tủ. Làm mát tủ chỉnh lưu có thể là không khí hoặc nước.

Việc điều chỉnh tự động các bộ chuyển đổi có thể được thực hiện theo ba cách: đối với điện áp không đổi, đối với công suất không đổi, đối với dòng điện không đổi.

Điều chỉnh điện áp DC cũng cung cấp dòng điện không đổi cho các quy trình không có hiệu ứng cực dương. Đối với các nhà máy điện phân nhôm, một hệ thống như vậy là không thỏa đáng, bởi vì với sự xuất hiện của hiệu ứng anốt, dòng điện trong một loạt bể giảm và năng suất của bể giảm, đặc biệt là với hiệu ứng anốt đồng thời trong một số bể. Trong trường hợp này, không chỉ năng suất của một loạt bể tắm có thể giảm 20-30% mà chế độ hoạt động nhiệt của bể điện phân cũng bị xáo trộn.

Trong điều chỉnh công suất không đổi, cái sau được duy trì bởi một bộ điều chỉnh không đổi; trong trường hợp trên, dòng điện nối tiếp giảm nhưng ít hơn trong trường hợp trước khi bộ điều chỉnh tăng điện áp. Với quy định này, không có thay đổi về mức tiêu thụ năng lượng, điều mà hệ thống điện mong muốn, nhưng yêu cầu biên độ điện áp tại trạm biến áp chuyển đổi.

Quy định của DC là tốt nhất về mặt đáp ứng các yêu cầu của quy trình. Tuy nhiên, với quy định như vậy, trong trường hợp sụt áp trong mạng cung cấp hoặc xuất hiện hiệu ứng cực dương, bộ điều chỉnh sẽ tăng điện áp cung cấp và tăng mức tiêu thụ năng lượng. Do đó, hệ thống điều khiển này yêu cầu cả điện áp và dự trữ năng lượng trong trạm biến áp (thường trong khoảng 7-10%).

Gần đây, công việc đã bắt đầu sử dụng các nguồn dòng điện tham số để cung cấp năng lượng cho các nhà máy điện phân, trong đó hiệu ứng cực dương xảy ra, giúp tự động ổn định dòng điện xoay chiều bất kể điện trở của nó thay đổi như thế nào.

Thông thường, các bồn tắm điện phân được lắp đặt dọc theo trục của thân tòa nhà thành hai hoặc bốn hàng, và trạm biến áp điện được kết nối với thân bồn tắm thông qua các ống dẫn trong ống dẫn hoặc bằng đường dốc. Bên trong vỏ, các thanh cái được đặt trong các kênh thanh cái ở cả hai bên của các tế bào.

Sơ đồ chuyển động của các ion trong quá trình điện phân đồng Chất điện phân - dung dịch đồng sunfat được đổ vào bình và hai tấm đồng (điện cực) được hạ xuống trong đó. Các quá trình xảy ra trong quá trình điện phân được thảo luận trong các bài báo điện phân là gì Và Điện phân - ví dụ tính toán.