DE910688C - Verfahren und Einrihtung zum Einregeln einer gleichbleibenden mittleren Stromstaerkebei der Schmelzflusselektrolyse - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Einregeln einer gleichbleibenden mittleren Stromstärke bei der Schmelzflußelektrolyse Bei der Schmelzflußelektrolyse, z. B. zur Herstellung von Aluminium, ist es nötig, daß über längere Zeiträume eine gleichbleibende mittlere Stromstärke eingehalten wird. Da der Widerstand der Elektrolysebäder ziemlich stark schwankt, muß dauernd die Betriebsspannung entsprechend geregelt werden. Dies wurde bisher stets so gemacht, daß von Hand oder durch einen vom Strom beeinflußten selbsttätigen Regler die Betriebsspannung so eingestellt wurde, daß die Stromstärke einen annähernd gleichbleibenden Augenblickswert behielt.
• Dieses Regelverfahren genügt aber sehr oft nicht den Erfordernissen des Betriebes. Bei Handregelung und häufig auch bei selbsttätiger Regelung können viele Stromschwankungen nicht ausgeglichen werden. Infolgedessen ergeben sich zwischen dem Richtstrom; mit dem man zu fahren versucht, und dem täglich ermittelten mittleren Strom Differenzen, die je nach dem Ablauf des Betriebes schwanken. Dadurch wird die Einhaltung der gewünschten mittleren Stromstärke erschwert bzw. oft nicht erreicht. Eine genaue selbsttätige Regelung, bei der diese Differenzen, soweit überhaupt möglich, vermieden werden, erfordert aber bei Gleichstrommaschinen kostspielige Einrichtungen, nämlich Schnellregler und unter Umständen sogar besondere Erregermaschinen. Bei Gleichrichtern läßt sie sich mittels der Gittersteuerung zwar ohne besonderen Kostenaufwand durchführen, jedoch hat diese Regelung den Nachteil, daß der Gleichrichter nicht dauernd mit dem höchstmöglichen Leistungsfaktor betrieben werden kann. Ein dauerndes Regeln mit dem Stufenschalter ohne Benutzung der Gittersteuerung ist aber nicht durchführbar. Außerdem kommt es auch bei den vollkommensten selbsttätigen Regelungen vor, daß der Sollstrom zeitweise nicht erreicht wird, wenn nämlich die erforderliche Betriebsspannung die Höchstspannung der Stromquelle überschreitet oder wenn bei Gleichrichtern die Gitterregelung mit Rücksicht auf den Leistungsfaktor begrenzt werden muß.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es bei der Schmelzflußelektrolyse nicht notwendig ist, den Betriebsstrom in jedem Augenblick absolut konstant zu halten, sondern daß es nur darauf ankommt, daß innerhalb gewisser Zeiträume der mittlere Strom einen gleichbleibenden Wert behält.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch verwirklicht, daß die innerhalb eines bestimmten Zeitraumes, z. B. einer Stunde, von der Elektrolyse verbrauchte Strommenge gemessen und mit der Sollstrommenge dieses Zeitraumes verglichen wird. Je nachdem, ob diese über- oder unterschritten wurde, wird dann für den nächsten Zeitraum eine Korrektur der Betriebsspannung vorgenommen. An die Stelle einer dauernden Regelung treten also z. B. stündliche Korrekturen, die sich aber leicht von Hand ausführen lassen. Falls es sich um Gleichrichter handelt, kann dauernd mit voller Aussteuerung, also mit höchstem Leistungsfaktor, gefahren und die Korrektur mit dem Stufenschalter gegeben «-erden.
• Mit diesem Regelverfahren werden aber nicht nur die Nachteile, die das bisherige Verfahren für die Stromquelle hat, vermieden, sondern es wird in vielen Fällen auch eine bedeutend bessere Einhaltung der gewünschten mittleren Stromstärke erreicht, weil dieses Regelverfahren zugleich eine z. B. stündliche Kontrolle des Erfolges der Regelung darstellt und daher größere Abweichungen unmöglich sind oder zum mindesten viel früher erkannt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Regelverfahren ist das folgende: Mittels eines Gleichstromwandlers, der auf 5 Ampere übersetzt, wird die von der Elektrolyse verbrauchte Strommenge durch einen Amperestundenzähler gemessen. Die stündlich durch den Zähler angezeigte Strommenge wird mit der für eine Stunde festgesetzten Strommenge verglichen und nach dem Ergebnis des Vergleiches die Korrektur der Betriebsspannung vorgenommen. Die praktische Durchführung dieses Verfahrens hat aber die Nachteile, daß es z. B. stündlich die Vornähme einer Berechnung durch die Schaltwärter erfordert und außerdem Fehler ergeben würde, wenn nicht genau innerhalb der vorgeschriebenen Zeit abgelesen wird.
• Diese Nachteile werden durch folgende Einrichtung vermieden. Ein zweiter Amperestundenzähler gleicher Ausführung wie der Hauptzähler wird aus einer Gleichstromquelle mit möglichst konstanter Spannung gespeist. Der Strom in diesem Hilfskreis kann durch einen Regelwiderstand und mittels eines Amperemeters, das zweckmäßig für die Betriebsstromstärke der Elektrolyse geeicht ist, auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Der Wärter hat nun nichts weiter zu tun, als dafür zu sorgen, daß der Hilfsstrom dauernd den gewünschten Wert hat, und stündlich die beiden Zählerstände zu vergleichen. Er regelt dann die Betriebsspannung der Elektrolyse so, daß auf die Dauer keine größere Abweichung in den Anzeigen der beiden Zähler entsteht. Um dies zu erreichen, braucht er nur einzugreifen, wenn eine solche Ab- weichung aufgetreten ist.
• Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich noch weiter verbessern, wenn man Zähler verwendet, bei denen außer dem Zählerw erk noch ein Zeiger angetrieben wird, der z. B. innerhalb einer Stunde wie ein Uhrzeiger einmal umläuft. Hierbei kann das allmähliche Entstehen einer Abweichung vom Sollwert deutlich beobachtet werden, und es wird für den Wärter nach einiger Übung leicht sein, mit den geringstmöglichen Regelungen den richtigen Mittelwert zu halten. Zweckmäßig ist es hierbei, den Zeiger des Hilfszählers einstellbar zu machen. In gewissen Fällen, z. B. nach einer völligen Unterbrechung der Elektrolyse, würde es nämlich weder richtig noch überhaupt möglich sein, den Elektrolysestrom so weit zu steigern, daß der Hauptzähler den inzwischen weitergelaufenen Hilfszähler wieder einholt. Man wird vielmehr dann den Zeiger des Hilfszählers wieder auf den Stand des Hauptzählers bringen.
• Für die Einhaltung einer gleichbleibenden mittleren Stromstärke ist es nicht notwendig, daß der Hilfszähler genau geeicht ist. Es kann sich dann allerdings ein Unterschied zwischen der Anzeige des Amperemeters im Hilfskreis und der aus den angezeigten Amperestunden des Hauptzählers ausgewerteten mittleren Stromstärke ergeben. Dieser Unterschied zwischen Richtstrom und wahrem Strom ist aber unabhängig vom Ablauf des Betriebes und ändert sich nur, wenn die Zählerfehler sich gegenseitig ändern. Andererseits kann hieran das Auftreten eines Zählerfehlers erkannt werden. Es genügt dann, den Hauptzähler nachzueichen, da dieser möglichst fehlerfrei zählen soll.
• Anstatt des Hilfszählers kann auch eine mechanische Uhr verwendet werden. Sie muß nur so eingerichtet sein, daß ihr Gang im Bereich der in Betracht kommenden Stromstärke genau eingestellt werden kann. Dazu muß z. B. an dem verschiebbaren Pendelgewicht eine genaue Markierung angebracht sein. Eine solche Uhr würde ein Vergleichsinstrument von großer und gleichbleibender Genauigkeit sein. Auch mit ihr würde sich gleichzeitig eine Kontrolle des Zählerfehlers ergeben.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Einregeln einer gleichbleibenden mittleren Stromstärke bei Schmelzflußelektrolysen, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb eines bestimmten "Leitraumes verbrauchte Strommenge mit der für diesen Zeitraum festgesetzten Sollstrommenge verglichen wird und bei Abweichungen die Spannung des Stromkreises entsprechend korrigiert wird.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollstrommenge durch einen von einem konstanten, einstellbaren Hilfsstrom gespeisten Amperestundenzähler angezeigt wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Haupt- als auch der Hilfszähler mit umlaufenden Zeigern ausgestattet sind. q..
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeiger des Hilfszählers einstellbar ist.
5. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch i, dadux-ch gekennzeichnet, daß die Sollstrommenge durch eine mechanische Uhr angezeigt wird, deren Gang innerhalb des gewünschten Bereiches genau einstellbar ist.