NO120834B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til spenningsregulering og kortslutningsunngåelse

ved kloralkalielektrolyseceller.

Cellespenningen av en elektrolysecelle til kloralkali-elektrolyse avhenger i det vesentlige av to faktorer: den spesifikke belastning og elektrodeavstanden. Alle andre parametere som likeledes influerer på cellespenningen, som temperatur, saltinnhold og solens utarmning, holdes meget konstant. Av økonomiske grunner skal cellespenningen være lavest mulig. Imidlertid jo mindre anodeavstanden og dermed cellespenningen holdes ved bestemt belastning, desto oftere kommer det til opptreden av kortslutninger, idet cellespenningen bryter sammen mer eller mindre sterkt. Kortslutningene må unngås hurtigst mulig for å hindre større skader på cellene. En fremgangsmåte til automatisk spenningsregulering må derfor også omfatte melding og unngåelse av kortslutninger. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er dette tilfelle. Forutsetningen er selvsagt at en celles mange anoder kan beveges opp og ned samtidig ved hjelp av et innstillingsledd.

Fremgangsmåter for melding av kortslutninger er allerede kjent. En fremgangsmåte som også tar hensyn til cellenes belastnings-forandringer er omtalt i det østerrikske patent nr. 243.826. Paral-lelt med de etterhverandre koplede elektrolyseceller legges en mot-standskjede av like så mange motstander, hvorpå elektrolysespenningen faller. Hver enkelt cellespenning sammenlignes med den til tilhørende motstand fallende spenning over et krysspolevoltmeter, som påviser spenningsdifferansen. Har det samlede anlegg en kortslutning, så står alle instrumenters visere i nullstilling. Opptrer en kortslutning så foregår et utslag av det angjeldende voltmeter, som over en meldekontakt utløser alarm. Denne fremgangsmåte er imidlertid ikke egnet til automatisk regulering av cellespenning. Da det på celle-kretsene og på motstandskjeden kommer samme sperining, må i kort-slutningstilfelle de celleinstrumenter som ikke har kortslutning slå ut til den andre siden, da jo summen av viseravvikelsene addert for-tegnsriktig alltid må gi null. Alle andre celler gir altså inntrykk

av en for høy spenning og deres anoder vil automatisk stilles dypere, dvs. imidlertid ville det oppstå ennå flere kortslutninger.

Ifølge US-patent nr. 2.545.413 omtales en fremgangsmåte til overvåkning av aluminiumelektrolyeceller. En unngåelse av kortslutninger medfører ikke denne fremgangsmåte. Når nemlig en anode kortslutter, så fører alle andre anoder av denne celle mindre strøm og ville ved Hjelp av den her omtalte kopling beveges så lenge mot katoden inntil den begynnende kortslutning er unngått. Derved kan det oppstå ytterligere kortslutninger.

Nøyaktigheten a<y> anordningens arbeidsmåte er ikke for stor, da den tilstrebede sammenligning av spenningene foregår over deres strømmers magnetiske felt. De ikke lineære ferromagnetiske bygningsdeler av "balanced relay håving two inductance members" nedsetter nøyaktigheten over det samlede belastningsområde.

Ved den i US-pateht nr. 2.918.421 omtalte fremgangsmåte anstilles en spenningssammenligning mellom differansen av celle-og polarisasjonsspenning på den ene siden. De andre komponenter er imidlertid ikke proporsjonale til elektrolysestrømmen, fordi i en meget omstendelig ..kopl ing bare anvendes en vekslende mengde av de forsterkede strømproporsjonale størrelser til sammenligning. Derfor kan det ifølge denne fremgangsmåte bare fastslås en avvikelse fra den nominelle verdi av anodeavstanden resp. av cellespenningen.

Det er imidlertid med den omtalte kopling ikke mulig å danne et styringsbefal til anodeforstillingen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er fri for disse ulemper. Den baserer seg på sammenligning av cellespenningen med en referansespenning over en trestillingsvender, eksempelvis et galvano-metrisk relé, en elektronisk sammenligningskopling eller en magnet-kippeforsterker.

Prinsipielt kan referansespenningen dannes over en spenningskilde og et potensiometer og samtidig med en lastendring innstilles for hånden på den eventuelt riktige verdi, da den gjennom-snittlige cellespenning er kjent for hver belastning. En slik anord-ning har imidlertid tungtveiende ulemper. Glemmes den samtidige betjening av potensiometeret ved en lastøkning' eller foretas feil-aktig en for dyp innstilling av nominell verdi, så begynner alle celler med senkning av elektrodene og det er tenkbart at alle cellene går til kortslutning. En mekanisk kopling av referanse-spenningspotensiometeret med en styreenhet for elektrolysestrømmen ville utelukke de ovennevnte ulemper, det avhenger imidlertid av spesielle konstruksjonstrekk av et likeretteranlegg om denne fremgangsmåten overhodet er gjennomførbar.

Ifølge oppfinnelsen unngås ulempene- ved de tidligere kjente fremgangsmåter og innretninger, idet referansespenningen frembringes av en belastningsuavhengig spenning og en til elektro-lysestrømmen proporsjonal spenning ved elektrisk addisjon.

Derved oppnås at en tilstrekkelig nøyaktig referansespenning kan fåes, som innstiller seg automatisk for hele belast-ningsområdet av enhver størrelse som er proporsjonal med elektro-lysestrømmen. Denne fremgangsmåte er brukbar til generell anvendelse uavhengig av de spesielle konstruksjonstrekk ved et elektrolyseanlegg. Det er et vesentlig trekk ved oppfinnelsen at referansespenningen dannes ved elektrisk addisjon av en konstantdel og en belastnings-proporsjonal del.

Spenningsfallet av et vilkårlig, stykke av den skinnen som fører elektrolysestrømmen f.eks. er bare avhengig av belastningen og vokser proporsjonalt med belastningen. Den er altså fremfor alt uavhengig av om enkelte celler har kortslutninger eller er utkoplet for vedlikeholdsarbeider. Forsterker man den angrepne del av spenningsfallet til den riktige størrelse og adderer dertil polarisasjons-spenningen av en elektrolysecelle, så viser cellespenning og referansespenning samme størrelse, nemlig over det samlede laste-område. Det er vesentlig at en høy nøyaktighet oppnås over hele lasteområdet. Når det ikke er tilfelle så kan innstillingsimpulser utløses, for hvilke det ikke foreligger noen grunn. Dermed er det gitt faren for utløsning av kortslutninger ved styrekoplingen og som må unngås ubetinget. Den nøyaktighet hvormed koplingen ifølge oppfinnelsen arbeider er tilstrekkelig.

Det er mulig med forskjellige koplinger, hvorav to skal forklares nærmere i de følgende prinsippkoplingsbilder. Koplingsbilde 1.

Det i koplingsb.ildet 1 på strømskinnen 1 uttatte spennings-fall U-j.1 forsterkes i forsterker 2 til verdien og adskilles galvanisk fra strømskinnepotensialet. Ved hjelp av konstantspennings-kilden 3 adderes hertil konstantspenningen U . Summen UQ + U» danner ved egnet valg av U O og UT _L den ønskede referansespenning U S. Spenningen U S legges på samleskinner 4 og 5. Cellespenning U Z1. for cellen 6 tilføres over en skilleforsterker 7 til en spenningsleder 8, som tjener til cellens individuelle tilpasning. Trestillingsvendere 9 sammenligner den ved 8 uttatte spenning med referansespenningen Us og styrer med koplestilling "heving, hvile, senkning" drevet 10 av elektrodestillingen. En komponent av referansespenningen U ser fritt valgbar, fortrinnsvis anvendes for konstantspenningen U kloralkali-cellens polarisasjonsspenning.

Koplingsbilde 2.,

Den i koplingsbilde 2 på strømskinnen 11 uttatte spennings-fall U-j-' sammenlignes over en servoforsterker 12 med spenning Uj på spenningsdeleren 13. Spenningsdeleren 13 mates fra stilletransforma-tor 14 over likeretter 15. Servoforsterker 12 forstiller uttaket av transformator 14 så lenge til U-j. er like U^'. Den på transformator 14 innstilte vekselspenning adderes faseriktig til en konstant vekselspenning fra transformator 16 og legges på samleskinner 17 og 18. Transformatorene 14 og 16 kan også være sammenfattet i en enhet. Cellespenning U . for cellen 19 tilføres en spenningsdeler 20. Trestillingsvenderen 21 sammenligner den ved 20 uttatte spenning med spenningen fra likeretter 22. Likeretteren 22 mates over skille-transformator eller kondensatoren 23 fra samleskinnene 17 og 18 og adskilles galvanisk. Trestillingsvenderen 21 gir igjen styresignal for drevet 24 av elektrodestillingen. Por valg av komponentene av vekselspenning fra transformator 14 og 16, som gir referansespenning

U j gjelder tilsvarende overveielser som i eksempel 1.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til spenningsregulering og til kortslutningsunngåelse ved kloralkalielektrolyseceller ved hjelp av anodefor-stilling bevirket ved sammenligning av cellespenning med en referansespenning, karakterisert ved at referansespenningen frembringes av en belastningsuavhengig spenning og en til elektro-lysestrømmen proporsjonal spenning ved elektrisk addisjon.