CH636907A5

CH636907A5 - Vorrichtung zum regeln, ueberwachen, optimieren, bedienen von und zur informationsdarstellung in einer chloralkalielektrolyseanlage.

Info

Publication number: CH636907A5
Application number: CH705278A
Authority: CH
Inventors: Dieter Dr Bergner; Erhard Dr Heubach; Winfried Hofmann; Ortwin Kuester; Lothar Pelz
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1977-07-01
Filing date: 1978-06-28
Publication date: 1983-06-30
Also published as: BE868688A; IT7825125A0; DE2729732A1; SE7807487L; GB2000613A; FR2396098B1; FR2396098A1; DE2729732B2; US4212721A; CA1136736A; GB2000613B; NL7807159A; IT1096848B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln, Überwachen, Optimieren, Bedienen von und zur Informationsdarstellung in einer Chloralkalielektrolyseanlage, die nach dem Amalgamverfahren betrieben wird. Nach DE-AS 1 767 840 ist bekannt, Chloralkalielektrolyseanlagen durch eine zentrale Steuereinheit, zum Beispiel durch einen Prozessrechner, zu regeln, zu überwachen, zu optimieren und zu bedienen. Da das Ausführen vorstehender Funktionen von ' der Verfügbarkeit der zentralen Steuereinheit abhängt, wurde aus Sicherheitsgründen die gesamte zentrale Steuereinheit verdoppelt oder durch eine Zusatzeinrichtung ergänzt. Fiel die erste zentrale Steuereinrichtung aus, konnte die zweite zentrale Steuereinrichtung, die stets funktionsfähig sein und in Bereitschaft stehen muss, die Funktionen der ersten übernehmen. Die Zusatzeinrichtung dagegen hat lediglich die Aufgabe, bei Ausfall der zentralen Steuereinheit, den Anoden-Kathoden-Abstand so zu vergrössern, damit Kurzschlüsse auch unter extremen Bedingungen nicht mehr auftreten.

Nach DE-OS 2 352 372 ist bekannt, dass bei zentral organisierten Steuersystemen eine Potentialtrennung erforderlich ist. Diese Potentialtrennung erfolgt für die Messwerte analog mit zum Beispiel einem Gleichstromtransformator.

Nachteilig ist bei dem System mit Zusatzeinrichtung, dass für die einzelnen Aufgaben, wie Regeln, Bedienen usw., beziehungsweise für den automatischen Betrieb bei Ausfall der zentralen Steuereinrichtung die einzelnen Aufgaben bei allen Zellen der Elektrolyseanlage nicht wahrgenommen werden können und damit der Betrieb nur stark eingeschränkt und unwirtschaftlich, infolge des vergrösserten Elektrodenabstandes, aufrechterhalten werden kann. Nachteilig ist bei Systemverdopplung der hohe wirtschaftliche und technische Aufwand. Generell gilt, dass durch Zusatzeinrichtungen bzw. Systemverdopplung der Nachteil eines zentralorganisierten Systems nicht beseitigt wird. Bekanntlich besteht der Nachteil darin, dass bei Ausfall eines zentralen Systems alle Systemfunktionen zum Erliegen kommen.

Weiterhin ist von Nachteil die aufwendige analoge Potentialtrennung mit ihrem negativen Einfluss auf die Messgenauigkeit.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die aufgabenspezifisch in selbständig arbeitende dezentral organisierte Einrichtungen unterteilt ist, damit bei Ausfall einer Einrichtung mindestens die Primäraufgaben Regeln, Überwachen und Optimieren mit den übrigen funktionsfähigen Einrichtungen aufrechterhalten werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung zum Regeln, Überwachen, Optimieren, Bedienen von und zur Informationsdarstellung in einer Chloralkalielektrolyseanlage, die nach dem Amalgamverfahren betrieben wird, gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass für jede Elektrolysezelle oder für je eine Gruppe von Elektrolysezellen eine Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtung zum Regeln, Überwachen und Optimieren der Elektrolysezelle oder Gruppen davon aufweist und dass alle Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtungen mit einer zentralen Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtung zum zentralen Bedienen und zur Informationsdarstellung verbunden sind.

Die Dezentralisierung und Aufteilung der Vorrichtung in dezentrale Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtungen auf der einen Seite und eine zentrale Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtung auf der anderen Seite gestattet z.B. die Potentialtrennung digital durchzuführen. Statt der für die analoge Trennung erforderlichen Gleichstromtransformatoren können zum Beispiel preiswerte Optokoppler oder Relais verwendet werden. Vorzugsweise ist eine Einrichtung für eine digitale Potentialtrennung zwischen den Erfassungseinrichtungen der Elektrolysezellen und der zentralen Erfas-sungs- und Verarbeitungseinrichtung angeordnet. Die zentrale Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtung kann eine weitere Erfassungseinrichtung zum Erfassen von für die gesamte Zellenanlage spezifischen Messwerten aufweisen.

Für die Aufgabe z.B. der Zellenspannungsregelung, Optimierung und Kurzschlussüberwachung sind von der Elektrolysezelle Strom- und Spannungsmesswerte zu erfassen. Die Messorte für diese Messwerte liegen vorzugsweise auf den stromführenden Teilen der Zelle. Die von zentraler Stelle aus durchzuführenden Aufgaben der Bedienung und Informationsdarstellung werden mit der die dezentralen Erfassungsund Verarbeitungseinheiten überlagernden zentralen Erfassungs- und Verarbeitungseinheit ausgeführt, wozu Informationen, zum Beispiel die Stromverteilung in der Zelle von den dezentralen Einrichtungen zur zentralen Einrichtung fliessen. Messwerte, die z.B. nicht zellenspezifisch erfasst werden müssen, sondern z.B. nur einmal pro Zellenverband zu erfassen sind, wie zum Beispiel Gesamtstrom, Soletemperatur, Solekonzentration usw., können von der zentralen Einheit erfasst und zu den dezentralen Einheiten weitergegeben werden. Somit entsteht zwischen den dezentralen Einheiten und der zentralen Einheit vorzugsweise ein Informationsaustausch, wodurch einzelne Parameter, wie zum Beispiel Sollwert der Zellenspannung, korrigiert werden können.

Mit der erfindungsgemässen Vorrichtung, bei der Messwerte in dezentralen Einheiten verarbeitet und in einer zentralen Einheit Bedienungs- und Informationsaufgaben behandelt und nicht zellenspezifische Messwerte erfasst werden, wurde ein Automatisierungssystem mit höchster Verfügbarkeit für Chloralkalielektrolyseanlagen geschaffen. Bei Ausfall einer dezentralen Einheit können die übrigen ungestört weiterarbeiten. Ebenso werden die primären Aufgaben der Zellenregelung, -Optimierung und -Überwachung bei Ausfall der zentralen Einheit ohne Unterbrechung fortgeführt.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird in der Figur in beispielhafter Ausführung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Chloralkalielektrolysezelle 1 mit der Stromzuführung 2. Der zugeführte Gesamtstrom wird über einzelne Stromschienen 3 auf

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die Anoden 4 aufgeteilt. Die für die Zellenüberwachung und -regelung notwendigen Strom- und Spannungsmesswerte werden mittels Strom- 5 und Spannungsmesser 6 von der Zelle abgegriffen und der Erfassungseinrichtung 8 zum Beispiel eines Mikrorechners 9 zugeführt. Aufgabe der Erfassungseinrichtung 8 ist die Umwandlung der analogen Messwerte von 5,6 in ditigale Signale. Potentialmässig liegt die Erfassungseinrichtung 8 auf Zellenpotential. Verarbeitet werden die Messwerte in der Verarbeitungseinrichtung 10 des Mikrorechners 9 und entsprechend dem Zellenzustand werden die Anoden mit den Stellmotoren 11 von der Verarbeitungseinrichtung 10 verstellt. Der Mikrorechner 9, der für die Aufgaben Zellenüberwachung, -regelung und -Optimierung der Elektrolysezelle zugeordnet ist, hat zur Übertragung von Zelleninformationen, wie zum Beispiel Stromverteilung und zum Empfang von Zellensaaldaten, wie zum Beispiel Gesamtstrom, eine Verbindung 13,13a zu einer übergeordneten Einheit 14, zum Beispiel einem Prozessrechner. Die

Potentialtrennung zwischen dem zentralen Prozessrechner für die Aufgaben der Prozessbedienung und Informationsdarstellung erfolgt auf der Ebene der ditigalen Signale; hier beispielsweise sind an der Stelle zwischen Mikrorechner 9 s und dem übergeordneten Prozessrechner 14 die Mikrorechner 9 mittels Optokoppler 12,15 an den zentralen Prozessrechner 14 angeschlossen. Ausserdem sind an den Prozessrechner 14noch Informationsein-16 und -ausgabegeräte 17 angeschlossen. Der Prozessrechner enthält noch eine io Erfassungseinheit für die zellensaalspezifischen Werte wie zum Beispiel Gesamtstrom, Soletemperatur, Solekonzentration, Anolytkonzentration und Anolyttemperatur, die mit Strommessern 18, Dichtewagen 19 und Thermometern 7 gemessen werden. An die Leitungen 13 und 13a sind parallel ls zum Mikrorechner 9 die Mikrorechner 9i, die zu den Elektrolysezellen Ii gehören, angeschlossen (nicht dargestellt), i bedeutet die Anzahl der Elektrolysezellen bzw. die Anzahl der Mikrorechner von 1 bis n.

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1 Blatt Zeichnungern

Claims

636907 PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Regeln, Überwachen, Optimieren, Bedienen von und zur Informationsdarstellung in einer Chloralkalielektrolyseanlage, die nach dem Amalgamverfahren betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für jede Elektrolysezelle oder für je eine Gruppe von Elektrolysezellen eine Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtung zum Regeln, Überwachen und Optimieren der Elektrolysezelle oder Gruppe aufweist und dass alle Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtungen mit einer zentralen Erfassungsund Verarbeitungseinrichtung zum zentralen Bedienen und zur Informationsdarstellung verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Erfassungseinrichtungen der Elektrolysezellen und der zentralen Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung für eine digitale Potentialtrennung angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Erfassungs- und Verarbeitungseinrichtung eine weitere Erfassungseinrichtung zum Erfassen von für die gesamte Zellenanlage spezifischen Messwerten aufweist.