CN219123750U - 一种电解整流控制柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电解整流控制柜，包括控制柜柜体、柜前面板、继电安装板、柜内端子，继电安装板包括：同步变压器、隔离变压器、隔离变送器、两相小型断路器A、两相小型断路器B、三相断路器、熔断器、继电保护回路、柜前端子、交换机、PLC、数字控制板、继电控制回路，控制柜柜体内侧横梁上设有继电安装板；控制柜柜体内继电安装板后的左右两侧设有柜内端子；本实用新型结构紧凑，占用空间小，布局合理，模块化设计，维修更换简单。应用在电解铝、化工、有色、碳素等大电流、高电压的生产现场，可以实现对整流器的运行状态进行实时监控和保护，确保整流器安全运行，根据生产工艺的要求对大电流进行调节，保证工业现场生产和运行。

Description

一种电解整流控制柜

技术领域

本实用新型涉及一种控制柜，尤其是一种电解整流控制柜。

背景技术

大功率整流器是将交流电转换为直流电的装置，普遍应用在电解铝、电解铜、电解锌、化工、碳素等大电流、高电压的生产现场。现场整流设备主要是对电解槽进行供电，电解生产负载所需要的电流小则几千安培，大则几万安培。整流器是一个工厂的核心装置。整流器如果因为保护缺失或者控制出现故障，导致停电或者电流不稳将对现场生产造成重大的经济损失。所以对于整流装置保护和控制显得尤为重要。

很多厂家旧的控制柜供电从源头没有进行隔离，在突发冲击的时候容易损坏核心器件。多使用小型集成电路板模拟控制，调节范围小，稳流效果差。通讯接口多为定制、通用性差，不能和其他外部设备快速有效的通讯，进行数据交互。没有可视化的监控界面，当整流器出现故障的时候没有明确的指示，不具备实时监视系统及负载运行情况的能力，在即将出现故障时，不能及时反馈故障信息，不能指导现场人员将故障防患于未然，在故障出现以后，不能对故障的来源给予明确的指示，给检修带来不便。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电解整流控制柜。将所有整流器现场相关的信号以电信号的形式传入控制柜，控制柜经过隔离保护后再传入PLC中集中处理数据，生成系统控制保护，保证整流器核心元器件的安全运行。减少了整流器中设备相互配合存在的信息缺失、协同控制差等问题。

本实用新型的技术解决方案是：一种电解整流控制柜，包括控制柜柜体、柜前面板、继电安装板、柜内端子，柜前面板包括：仪表、报警蜂鸣器、指示灯、触摸屏、按钮；继电安装板包括：同步变压器、隔离变压器、隔离变送器、两相小型断路器A、两相小型断路器B、三相断路器、熔断器、继电保护回路、柜前端子、交换机、24V电源模块、PLC、数字控制板、继电控制回路，控制柜柜体内侧横梁上设有继电安装板；控制柜柜体内继电安装板后的左右两侧设有柜内端子；

控制柜的AC110V同步电源由高压电压互感器提供。AC220V供电由现场的动力变压器提供。所有信号由整流器提供。

高压电压互感器将AC110V同步电源接入柜内端子，柜内端子和同步变压器连接，同步变压器和三相断路器连接，三相断路器和数字控制板连接。同步信号经过同步变压器、三相断路器隔离保护后提供给数字控制板。

动力变压器将AC220V供电接入柜内端子，柜内端子和隔离变压器连接，隔离变压器和两相小型断路器A连接，两相小型断路器A和熔断器连接，熔断器分别和隔离变送器、继电保护回路、插座、继电控制回路、仪表连接。

动力变压器将AC220V供电接入柜内端子，柜内端子和隔离变压器连接，隔离变压器和两相小型断路器B连接，两相小型断路器B和熔断器连接，熔断器和24V电源模块连接，24V电源模块和柜前端子连接，柜前端子分别和报警蜂鸣器、指示灯、按钮、触摸屏、交换机、PLC、数字控制板连接。

整流器将其所有模拟量信号接入柜内端子，柜内端子和隔离变送器连接，隔离变送器分别和仪表、PLC连接，隔离变送器将隔离保护过的模拟量信号传送到仪表和PLC中。

整流器将其所有开关量信号接入柜内端子，柜内端子和继电保护回路连接，继电保护回路和PLC连接，继电保护回路将隔离过的开关量信号传送到PLC中。

PLC和数字控制板连接；PLC通过控制数字控制板输出触发脉冲调节整流器的输出电流大小。PLC和交换机连接；交换机和触摸屏连接；触摸屏对控制柜进行集中监控。PLC和继电控制回路连接，继电控制回路和报警蜂鸣器、指示灯连接，输出故障报警和信号指示。PLC和继电控制回路连接，继电控制回路和按钮连接，在触摸屏故障时用按钮对PLC进行控制。

继电安装板分为四层，第一层设有同步变压器、隔离变压器和隔离变送器；第二层设有两相小型断路器A、两相小型断路器B、三相断路器、熔断器、继电保护回路、柜前端子；第三层设有交换机、24V电源模块、PLC、插座；第四层设有数字控制板、继电控制回路。

柜体为前侧外开门，后门为对开门，前、后门及侧门板设有加强筋，柜子后门上、下侧设有通风孔和防尘网，柜内左右侧各设有2根可拆卸横梁，柜顶设有4个吊环，底部盖板为三段可拆卸式底板，柜底部采用可拆卸式分段底板，柜底横梁也可拆卸，柜体顶部设有一体化白光LED灯配合有行程开关。

PLC通过CAN总线或者485的连接通讯方式和数字控制板进行连接通讯；

PLC通过以太网通讯方式将数据传入到交换机中；

触摸屏通过交换机和PLC以以太网的方式通讯。

本实用新型首先对引入的供电电源、输入信号在接入设备前都要经过同步变压器、隔离变压器、隔离变送器、供电保护回路、继电保护回路隔离保护，确保核心器件的安全运行。使用数字控制板进行触发控制，稳流效果好，电流可调范围深，整流效率高。使用PLC集中处理数据生成系统保护，保证整流器核心元器件的安全运行。使用触摸屏可视化监控，集成度高，操作简单、直观、方便。柜内还预留有以太网和CAN总线通讯接口，通用性高、通讯简单，方便上位机对多控制柜进行组网集中控制、和其他外部设备进行通讯，扩展性强，自动化程度高。

本实用新型同时配有柜前面板，在触摸屏突发故障时可以通过手动操作按钮和监视仪表、指示灯完成基本的保护和监控，可以保证生产的正常需要。实现了软件硬件双保险，确保在突发情况下不影响生产的顺利进行。

本实用新型结构紧凑，占用空间小，布局合理，模块化设计，维修更换简单。应用在电解铝、化工、有色、碳素等大电流、高电压的生产现场，可以实现对整流器的运行状态进行实时监控和保护，确保整流器安全运行，根据生产工艺的要求对大电流进行调节，保证工业现场生产和运行。

附图说明

图1为本实用新型正视图。

图2为本实用新型后视图。

图3为本实用新型侧视图。

图4为本实用新型侧视安装图。

图5为继电安装板布置图。

图6为本实用新型供电原理框图。

图7为本实用新型信号原理框图。

具体实施方式

一种电解整流控制柜，包括控制柜柜体1、柜前面板、继电安装板21、柜内端子19，柜前面板包括：仪表3-5、报警蜂鸣器6、指示灯7-8、触摸屏9、按钮10-16；继电安装板21包括：同步变压器24、隔离变压器25、隔离变送器26、两相小型断路器A27、两相小型断路器B28、三相断路器29、熔断器30、继电保护回路31、柜前端子32、交换机33、24V电源模块34、PLC35、数字控制板37、继电控制回路38，控制柜柜体1内侧横梁上设有继电安装板21；控制柜柜体1内继电安装板21后的左右两侧设有柜内端子19；

控制柜外形及装配如图1所示：

控制柜柜体1，宽1000*深800*高2100(含底座)，柜体颜色：整体塑颜色RAL7035,柜体防护等级为IP51,柜体前门采用2mm冷轧钢板，前门结构形式为:外开式门。

柜顶吊环2：柜顶配装4个吊环，其吊环承重起吊重量不小于600KG，方便柜子移动吊装。

直流电流表3，显示直流电流值。

直流电压表4，显示直流电压值。

档位显示表5，显示整流变压器档位。

报警蜂鸣器6：故障报警时发出报警声音提示。

脉冲封锁指示灯7，显示控制柜触发脉冲状态。

故障指示灯8，设备有故障时指示灯亮起。

触摸屏9：集中监控控制柜所有信号。

升档按钮10，提升变压器档位。

降档按钮11，降低变压器档位。

升电流按钮12，提升整流器直流电流。

降电流按钮13，降低整流器直流电流。

脉冲封锁按钮14，关闭控制柜触发脉冲。

脉冲复位按钮15，打开控制柜触发脉冲。

紧急停车蘑菇旋钮16，当发生重大故障时直接按下可以切断高压断路器保护设备。

不锈钢标牌17，标注产品型号，生产厂家，电流电压参数等。

图1中：仪表3、4、5、报警蜂鸣器6、指示灯7、8、触摸屏9、按钮10-16组成柜前面板，在触摸屏9突发故障时可以通过手动操作按钮和监视仪表、指示灯完成基本的保护和监控，可以保证生产的正常需要。触摸屏9上可以完成所有柜前面板的显示和操作。

如图2所示：

后门板采用1.5mm冷轧钢板，后门结构形式为：对开门。前/后门及侧门板须做加强筋处理，侧门板采用1.5mm冷轧钢板，结构形式为：可拆卸固定门。柜体整个框架采用2mm冷轧钢板，柜门板处安装接地螺钉，接地处请勿喷漆，前后门锁为黑色门锁，外形参考尺寸为255*38(凸起式),柜后侧底部中间焊接地铜排，尺寸规格250*25*4，均布10个M5接地螺钉；后门上、下侧开通风孔做通风设计并添加防尘网，方便控制柜散热，后门合适位置焊文件袋，放置控制柜对应图纸，方便检修时查看。

如图3所示：

侧横梁(上)22安装固定进线槽18、柜内端子19、出线槽20、继电安装板21。

侧横梁(下)23安装固定进线槽18、柜内端子19、出线槽20、继电安装板21。

柜体1内配侧横梁22、23(可拆卸)，左右侧上下各1根；对称焊接有效安装宽度不小于700mm.左右安装侧梁之间的净安装间距保证800mm，确保继电安装板21可以安装在侧横梁上。

图中未注尺寸公差，公差等级按IT14级柜体配置门楣，其高度如图1所示：门楣底色:RAL5017印字颜色：白色实体字“XI'AN PERI”的字体为：ARIAL，其余字体为等线体。字体要尽可能大且与门楣大小相匹配。

柜体框架承重不小于500KG，柜顶配装4个吊环2，其吊环承重起吊重量不小于600KG，方便柜子移动吊装。底部盖板为三段可拆卸式底板，柜底配装接地铜排25*250*4,10个M5螺纹孔均布，配螺钉,表面敷黄油保护；柜底部采用可拆卸式分段底板；柜底横梁也可拆卸。

柜体顶部设有柜内顶上配装(8W)T8一体化白光LED灯配合有行程开关，柜门打开时灯亮，关闭时灯灭。方便调试检修时照明使用。

如图4所示：

进线槽18，外部供电及信号电缆从进线槽接入柜内端子19。

柜内端子19：将外部供电及外部信号和内部信号进行对接。(左右两侧各有一组端子)

出线槽20：从端子引出信号到继电安装板21上。

继电安装板21：继电安装板21尺寸为910*1050，安装在侧横梁22、23上。

如图5所示：

继电安装板21：继电安装板21尺寸为910*1050，安装在侧横梁22、23上。

同步变压器24：用来隔离高压电压互感器传送的AC110V同步信号，防止高压侧有冲击损坏柜内器件。

隔离变压器25：用来隔离用户引入的AC220V供电，防止外部冲击损坏柜内器件。

隔离变送器26：用来隔离外部所有模拟量信号，防止有冲击损坏模拟量模块。

两相小型断路器A27：控制隔离变送器26、继电保护回路31、插座36、继电控制回路38的供电。

两相小型断路器B28：控制24V电源模块34、控制PLC35、数字控制板37、触摸屏9、交换机33的供电。

三相断路器29：控制数字控制板37三相同步信号。

熔断器30：给对应器件提供保险，当电流超过保护值熔断器会熔断，保护器件。

继电保护回路31：将所有有源信号隔离后输出为无源信号再接入到PLC35上，从源头接入所有跳闸信号到继电保护回路，当发生重大故障时，继电保护回路可以直接跳闸切断高压供电，保护整流设备。继电保护回路是独立的跳闸回路，和PLC35跳闸回路并行，形成跳闸保护双保险。

柜前端子32：此端子只接入低压24V电源，为DC24V设备供电，一是距离DC24V供电设备控制PLC35、数字控制板37、触摸屏9、交换机33近方便接线，二是将直流端子和交流端子(柜内端子19)分开，防止交直流供电接线错误损坏设备。

交换机33：将PLC35的数据传送给其他设备，预留有以太网口，光纤接口，方便和其他设备进行数据传输。

24V电源模块34：将AC220V供电转换成DC24V供电，给对应设备供电。

PLC35：集中处理数据，进行电流控制，生成系统保护，并将信号传入到交换机33中。

插座36：方便调试时笔记本、示波表等设备，接电。

数字控制板37：进行稳流控制，发出触发脉冲，控制整流器电流。

继电控制回路38：所有输入输出指令，都通过继电器控制回路隔离后送出无源点信号，防止损坏设备。

走线槽39:电缆通过走线槽引入对应设备。

继电安装板21分为四层，安装在控制柜内侧横梁上，第一层设有同步变压器24、隔离变压器25、和隔离变送器26；第二层设有两相小型断路器A27、两相小型断路器B28、三相断路器29、熔断器30、继电保护回路31、柜前端子32；第三层设有交换机33、24V电源模块34、PLC35、插座36；第四层设有数字控制板37、继电控制回路38。

同步变压器24、隔离变压器25组成供电隔离回路，隔离用来隔离高压电压互感器传送的AC110V同步电源，和动力变压器提供的AC220V电源，防止外部冲击损坏柜内器件。

两相小型断路器A27、两相小型断路器B28、三相断路器29、熔断器30组成供电保护回路，对控制柜供电进行控制保护。

如图6、7所示

控制柜的AC110V同步电源由高压电压互感器提供，AC220V供电由现场的动力变压器提供，所有信号由整流器提供；

AC110V同步电源通过高压电压互感器连接柜内端子19，柜内端子19连接同步变压器24，同步变压器24连接三相断路器29，三相断路器29连接数字控制板37，同步信号经过同步变压器24、三相断路器29隔离保护后提供给数字控制板37；

AC220V供电通过动力变压器连接柜内端子19，柜内端子19连接隔离变压器25，隔离变压器25连接两相小型断路器A27，两相小型断路器A27连接熔断器30，熔断器30分别连接隔离变送器26、继电保护回路31、插座36、继电控制回路38、仪表3、4、5；

AC220V供电通过动力变压器连接柜内端子19，柜内端子19连接隔离变压器25，隔离变压器25连接两相小型断路器B28，两相小型断路器B28连接熔断器30，熔断器30连接24V电源模块34，24V电源模块34连接柜前端子32，柜前端子32分别连接报警蜂鸣器6、指示灯7、8、按钮10-16、触摸屏9、交换机33、PLC35、数字控制板37；

整流器将其所有模拟量信号接入柜内端子19，柜内端子19连接隔离变送器26，隔离变送器26分别连接仪表3、4、5、PLC35，隔离变送器26将隔离保护过的模拟量信号传送到仪表3、4、5和PLC35中；

整流器将其所有开关量信号接入柜内端子19，柜内端子19连接继电保护回路31，继电保护回路31连接PLC35，继电保护回路31将隔离过的开关量信号传送到PLC35中；

PLC35连接数字控制板37；PLC35通过控制数字控制板37输出触发脉冲调节整流器的输出电流大小，PLC35与交换机33双向连接，交换机33与触摸屏9双向连接，PLC35与继电控制回路38双向连接，继电控制回路38分别连接报警蜂鸣器6、指示灯7、8、按钮10-16。

PLC35通过CAN总线或者485的连接通讯方式和数字控制板37进行连接通讯；

PLC35通过以太网通讯方式将数据传入到交换机33中；

触摸屏9通过交换机33和PLC35以以太网的方式通讯。

本实用新型配备有数字控制板37，数字控制板37根据所设定的电流(电压)值和反馈值的情况进行PI运算，计算出整流器可控硅最佳触发脉冲的控制角，并按此控制角发出与同步基准信号相对应的触发脉冲，分配不同移相脉冲给整流器对应的可控硅，完成整流触发。控制角保持在5°-15°之间，整流效率高，节约了电力能源，节省了用户成本。稳流精度由原来模拟板的百分之一的稳流精度提高到千分之三的稳流精度，保证了整流输出电流的稳定，确保生产的顺利进行。

使用PLC35集中处理数据，生成系统控制保护，保证整流器核心元器件的安全运行。减少了整流器中设备相互配合存在的信息缺失、协同控制差等问题。

同时配有触摸屏9，可以进行可视化集中监控，每一个故障信号都有明确的文字提示，和相应位置的图形指示方便现场工作人员第一时间及时排除故障。而且自动生成历史数据库存储记录所有的报警和操控信息，方便对数据汇总和故障分析。界面方便简洁，现场工作人员不需要太多的专业知识，经过简单的培训就可以胜任日常的操作。集成度高，操作直观、方便。

柜内预留有以太网和CAN总线通讯接口，通用性高，方便和上位机及其他外部设备进行通讯，实现了网络化，生产自动化水平高。

本实用新型同时配有仪表3、4、5，报警蜂鸣器6，指示灯7、8，按钮10-16作为备用控制，在触摸屏9突发故障时可以通过手动操作按钮和监视仪表、报警蜂鸣器、指示灯完成基本的保护和监控，可以保证生产的正常需要。实现了软件硬件双保护，确保在突发情况下生产的顺利进行。

Claims (4)

1.一种电解整流控制柜，其特征在于：包括控制柜柜体(1)、柜前面板、继电安装板(21)、柜内端子(19)，柜前面板包括：仪表(3、4、5)、报警蜂鸣器(6)、指示灯(7、8)、触摸屏(9)、按钮(10-16)；继电安装板(21)包括：同步变压器(24)、隔离变压器(25)、隔离变送器(26)、两相小型断路器A(27)、两相小型断路器B(28)、三相断路器(29)、熔断器(30)、继电保护回路(31)、柜前端子(32)、交换机(33)、24V电源模块(34)、PLC(35)、数字控制板(37)、继电控制回路(38)，控制柜柜体(1)内侧横梁上设有继电安装板(21)；控制柜柜体(1)内继电安装板(21)后的左右两侧设有柜内端子(19)；

控制柜的AC110V同步电源由高压电压互感器提供，AC220V供电由现场的动力变压器提供，所有信号由整流器提供；

AC110V同步电源通过高压电压互感器连接柜内端子(19)，柜内端子(19)连接同步变压器(24)，同步变压器(24)连接三相断路器(29)，三相断路器(29)连接数字控制板(37)，同步信号经过同步变压器(24)、三相断路器(29)隔离保护后提供给数字控制板(37)；

AC220V供电通过动力变压器连接柜内端子(19)，柜内端子(19)连接隔离变压器(25)，隔离变压器(25)连接两相小型断路器A(27)，两相小型断路器A(27)连接熔断器(30)，熔断器(30)分别连接隔离变送器(26)、继电保护回路(31)、插座(36)、继电控制回路(38)、仪表(3、4、5)；

AC220V供电通过动力变压器连接柜内端子(19)，柜内端子(19)连接隔离变压器(25)，隔离变压器(25)连接两相小型断路器B(28)，两相小型断路器B(28)连接熔断器(30)连接，熔断器(30)连接24V电源模块(34)，24V电源模块(34)连接柜前端子(32)，柜前端子(32)分别连接报警蜂鸣器(6)、指示灯(7、8)、按钮(10-16)、触摸屏(9)、交换机(33)、PLC(35)、数字控制板(37)；

整流器将其所有模拟量信号接入柜内端子(19)，柜内端子(19)连接隔离变送器(26)，隔离变送器(26)分别连接仪表(3、4、5)、PLC(35)，隔离变送器(26)将隔离保护过的模拟量信号传送到仪表(3、4、5)和PLC(35)中；

整流器将其所有开关量信号接入柜内端子(19)，柜内端子(19)连接继电保护回路(31)，继电保护回路(31)连接PLC(35)，继电保护回路(31)将隔离过的开关量信号传送到PLC(35)中；

PLC(35)连接数字控制板(37)；PLC(35)通过控制数字控制板(37)输出触发脉冲调节整流器的输出电流大小，PLC(35)与交换机(33)双向连接，交换机(33)与触摸屏(9)双向连接，PLC(35)与继电控制回路(38)双向连接，继电控制回路(38)分别连接报警蜂鸣器(6)、指示灯(7、8)、按钮(10-16)。

2.根据权利要求1所述的一种电解整流控制柜，其特征在于：继电安装板(21)分为四层，第一层设有同步变压器(24)、隔离变压器(25)、和隔离变送器(26)；第二层设有两相小型断路器A(27)、两相小型断路器B(28)、三相断路器(29)、熔断器(30)、继电保护回路(31)、柜前端子(32)；第三层设有交换机(33)、24V电源模块(34)、PLC(35)、插座(36)；第四层设有数字控制板(37)、继电控制回路(38)。

3.根据权利要求1所述的一种电解整流控制柜，其特征在于：柜体(1)为前侧外开门，后门为对开门，前、后门及侧门板设有加强筋，柜子后门上、下侧设有通风孔和防尘网，柜内左右侧各设有2根可拆卸横梁(22、23)，柜顶设有4个吊环(2)，底部盖板为三段可拆卸式底板，柜底部采用可拆卸式分段底板，柜底横梁也可拆卸，柜体顶部设有一体化白光LED灯配合有行程开关。

4.根据权利要求1所述的一种电解整流控制柜，其特征在于：PLC(35)通过CAN总线或者485的连接通讯方式和数字控制板(37)进行连接通讯；

PLC(35)通过以太网通讯方式将数据传入到交换机(33)中；

触摸屏(9)通过交换机(33)和PLC(35)以以太网的方式通讯。

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