SU1484832A1 - Способ регулирования силы тока на электролизерах последовательной серии и устройство для его осуществления - Google Patents

Description

Изобретение относится к автоматизации магниевых электролизеров.

Цель изобретения - увеличение выхода металла. Способ предусматривает регулирование силы тока, проходящего через электролизеры по фазам технологического цикла индивидуально на кавдом

электролизере серии в функции температуры. При увеличении температуры электролита на любом электролизере 7 серии каманда от датчика 37 (38, 39) поступает на вход 36 блока 27 автоматики, который формирует команду на *' включение ключей 17, 18, 19 от приводов 21·, 22, 23 на регулирование при увеличении параметра. При снижении температуры ниже оптимальной на любом электролизере 7 серии блок 27 формирует команду на блок 6 для увеличения напряжения источника до верхнего предела. При перегреве группы электролизеров 7, численностью более заданного числа электролизеров, работающих одновременно в фазах очистки от примесей с номинальным выходом по току, формируется комацда на снижение напряжения серии блоком 6 до нижнего предела. 2 с.п, ф-лы, 7 ил.

-5 Ц „„1484832

Фиг.1

1484832

4

Изобретение относится к области автоматизации производства металлов электролизом и предназначено для индивидуального регулирования силы тока на электролизерах, включенных в последовательную серию, например магния.

Целью изобретения - увеличение выхода металла.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации способа регулирования силы тока на электролизерах; на Фиг.2 - схема магниевого электролизера; на фиг.З - схема ком- 15 мутируемых ключей; на фиг.4 - схема блока управления напряжением преобразовательного агрегата; на фиг.5 схема регулятора управления шунтами и диаграмма работы двухпозиционного 20 регулятора; на фиг.6 - логическая схема управления шунтами; на фиг,7 схема блока управления регулятором.

Устройство содержит преобразовательный агрегат 1, состоящий из сило- 25 вого регулируемого трансформатора 2, вход которого подключен к внешнему источнику питания, а выход подключен к вентильному блоку 3 с плюсовым 4 и минусовым 5 выводом, блока 6 регу- 30 лирования напряжения под нагрузкой, связанного с трансформатором 2 или вентильным блоком 3. В качестве исполнительного механизма может быть использован и управляемый дроссель (не показан),

I

К выводам преобразовательного агрегата 1, последовательно подключены электролизеры 7 (фиг.2), содержащие аноды 8, объединенные анодной ошии- 40 ковкой 9 с входом 10, катоды 11, объединенные катодной ошиновкой 12 с выходом 13. Полость электролизера заполнена электролитом 14. Электролизер изолирован от земли изоляторами 45 15 и снабжен двумя шунтирующими цепями, одна из которых выполнена на полный ток серии и состоит из ключа 16 (фиг.З), другая выполнена на часть тока серии, например 1/7-1/10, и сос-^д тоит из ключей 17 - 19, последовательно которым может быть включен реостат 20, например графитовый.

Ключи 17-19 Функционально связаны с электромагнитными приводами 55

21 - 23,входы 24 - 26 которых служат выходами блока 27 автоматики (фиг.4). Последний состоит из блока 28· регулирования (фиг.З), включающего регулирующий прибор 29, например типа КСЗ, контактный задатчик 30, поставляемый комплектно с прибором КСЗ, блок 31 реле, связанный с контактным задатчиком 30, по схеме трехпозиционного регулирования. Блок 31 реле имеет выводы 32 - 35. Вход 36 прибора 29 блока 28 служит выходом преобразователя 37 (38, 39), термоэлектрически установленного на каждом электролизере. 7 серии.

Кроме того, блок 27 состоит из блоков 40 д 42 управления шунта (фиг.6) по числу электролизеров, каждый из которых содержит контактную группу блока 31 реле, в которой вывод 35 подключен к одному из полюсов источника питания, вывод 34 подключен через размыкающий контакт А реле 43 на вход реле 44, выход которого подключен на выход реле 43 и на другой полюс источника питания (не указанного) , выводы 33 и 35 блока 28 могут служить для подключения сигнального устройства, а вывод 32 подключен через размыкающий контакт С реле 44 на вход реле 43, замыкающий контакт А реле 44 блоков 40 - 42 образует выводы 24 - 26, служащие входом электромагнитных приводов 21-23, замыкающие контакты В реле 43 блоков 40-42 образуют выводы 45-47, а замыкающие контакты Р реле 44 блоков 40 - 42 образуют выводы 48-50, причем выводы 4550 связаны с блоком 51 управления регулятором напряжения.

I

Блок 51 состоит из схемы, реализующей логическую функцию ИЛИ, входом которой служат выводы 45-47 контактов В реле 43 блоков 40-42, а выход подключен на вход реле 52, замыкающий контакт А которого образует вывод 53, служащий входом-блока 6 регулирования напряжения для подачи команды на повышение напряжения, и устройства 54, содержащего пусковые органы, выполненные на тиристорах 55-57 и резисторах 58-60, подключенных к управляющим'электродам тиристоров через замыкающие контакты В реле 44 блоков 40-42, времязадающую КС-цепь, выполненную на резисторах 60-62, подключенных к анодам тиристоров, и конденсаторе 63, реле 64 источника стабилизированного напряжения и источника переменного тока. Замыкающий контакт А репе 64 образует вывод 65, служащий другим входом блока 6 регуI

6

⁵ ' 14848

лирования напряжения для подачи команды на снижение питающего напряжения серии. Общая точка резисторов .58-60 и катодов тиристоров 55-57 образуют выводы для подключения к источнику переменного тока, например к выводам вторичной обмотки трансформатора 2,

В качестве ключа 16 используются действующие конструкции многоамперных соединений шинопроводов для шунтирования электролизеров при номинальном токе серии.

В качестве ключей 17-19 могут 15

быть использованы конструкции коммутирующих устройств на токи 1000—

2000 А.

Сопротивление шунтирующей цепи (вход 10 - ключ 17 - выход 13) выби- 20 рается в зависимости от глубины регулирования тока электролизера,, времени охлаждения его электролита при перегреве и определяется ТЭРом по следующей зависимости: чем меньше 25 сопротивление шунта 10-17-13, тем быстрее протекает охлаждение, чем больше сопротивление, тем медленнее процесс охлаждения. Наиболее экономичное соотношение, шунтирующей цепи βθ (фиг.1) и электролизера для серий магния будет в пределах 10-7/1.

Для настройки шунтирующей цепи вход 10 - ключ 17 - выход 13 может быть использован угольный реостат 20 с передвижной контактной пластиной.

Блок 6 регулирования напряжения содержит ограничитель по верхнему и по нижнему пределу регулирования в виде конечных выключателей. Верх- 40 ний и нижний пределы регулирования определяют для каждой электролизной серии индивидуально, так что при нижнем пределе тока серии температура на электролизерах, работающих во вто- 45 рой технической фазе, оптимальна, а при верхнем пределе тока серии температура на электролизерах, работающих в четвертой технологической фазе, так же оптимальна. 50

Способ реализуется следующим образом.

В режиме наладки схемы устройства на вход преобразователя 1 подано напряжение. Изменяя величину напря- 55 жения на выводах 4 и 5 и измеряя температуру на электролизерах второй и четвертой технологической фаз путем установки конечных выключателей в

35

3 2

блоке 6 фиксируют верхний и нижний пределы регулирования напряжения (тока) трансформатором 2.

Настраивают блок 54, так что при количестве включенных пусковых органов больше количества вероятного числа электролизеров, одновременно работающих во второй технологической фазе, для данной серии срабатывает реле с минимальной выдержкой времени, а если количество включенных пусковых органов меньше вероятного числа электролизеров, работающих во второй технологической фазе, то выдержка времени, регулируемая величинами сопротивлений 58-62, выбирается больше времени второй технологической фазы (40 мин).

В рабочем режиме в исходном состоянии на выводах 4 и 5 преобразователя 1 присутствует напряжение (ток). Ключи 16-19 разомкнуты. Электролизеры 7 работают в разных технологичес-¹·' ких фазах с характерной для них температурой.

При достижении температуры электролита верхнего предела заданной уставки над оптимальной температурой, в первом электролизере 7 серии, команда от преобразователя 37 поступает на вход 36 блока 29,контактной задатчик 30 которого соединен с блоком 31 по схеме трехпозиционного регулирования, а его подвижный контакт 2 соприкасается с контактом 1. Реле Р2 блока 31 срабатывает и замыкается цепь 34-35, команда поступает на вход блока 40, срабатывает реле 44, замыкающий контакт А которого поступает на,вход 24 электромагнитного привода 21 ключа 17, который замыкает шунтирующую цепь вход 10 - ключ 17 выход 13 первого электролизера 7. В силу действия закона Киргофа ток серии разветвляется обратно пропорционально сопротивлениям участков цепей, рабочий ток первого электролизера 7 снижается, температура электролита 14 начинает падать и при достижении заданного верхнего предела над оптимальной размыкается цепь 34-35 блока 31, реле 44 блока 40, привод 21 и ключ 17 отключаются.

При шунтировании,в фазе "Электрохимическая обработка",первого электролизера 7 серии в силу снижения суммарного ее сопротивления происходит,увеличение силы тока на нешунтируемых

7

1484832

8

электролизерах, работающих в четвертой фазе с максимальным выходом по току, температура их увеличивается. Если максимально возможное число шунтируемых электролизеров не обеспечивает необходимый прирост тока на электролизерах четвертой фазы для превышения нижнего предела их температуры, например на третьем электролизере (фиг , 1), то по команде датчика сигнал поступает на вход 36. блока 29, контактный задатчик 30 замыкает свои контакты (2 и 3), срабатывает реле Р1, замыкается цепь 32-35 блока 42 и замыкающий контакт В реле 43, ко- манда которого поступает на вход 47 блока 51, срабатывает реле 52, его контакт А подает команду на вход 53 блока 6 о повышении напряжения,. В результате сила тока на серии увели.чивается, температура на электролизерах четвертой фазы повышается до оптимальной. На электролизерах, работающих в других фазах температура,

. также возрастает и, если она превышает заданный верхний предел, то автоматически включается выключатель 17, 18. Если количество одновременно включенных выключателей 17-19 превышает заранее заданное число блоком 54, то с минимальной выдержкой времени сработает реле 64 блока 54, а. его контакт А дает команду на вход 65 блока 6 на снижение напряжения источника до нижнего предела.

10

15

20

25

30

35

больше времени продолжительности наибольшей из технологических фаз, например второй или третьей.

Таким образом, путем замыканияразмыкания ключей 17-19 и регулировкой напряжения источника обеспечивается регулирование тока каждого электролизера индивидуально по фазам технологического цикла в функции температуры, а следовательно, и создание оптимальных условий для максимального выпуска металла.

Пример. Исходно задано количество электролизеров серии - 150 ед., продолжительность фаз технологического цикла, мин: 10 (фаза 1), 40 (фаза 2), 60 (фаза 3), 300 (фаза 4) и 15 (фаза 5), номинальное напряжение электролизера 4,8 В, сопротивление электролизера К =0,000033 Ом, сопротивление шунтирующей цепи (ΙΟΙ 7-13) К. =8КЭ1 , количество электролизеров серии, работающих в одной фазе в рассматриваемый промежуток времени, ед,: 20 (фаза 1), 20 (фаза 2), 20 (фаза 3), 70 (фаза 4) и 20 (фаза 5) .

Для схемы, в которой параллельно соединены и К получают Я_ш~8-К_э = =0,000264 Ом, сопротивление серии электролизеров с разомкнутыми шунтами р._с=0,00А95 Ом, напряжение питания серии Щ =и_Э4· 150=720 В; сопротивление зашунтированного электролизера 8 Έ²

КК -к , ,

Э 1 Ш1

Блок 54 работает следующим образом.

При включении реле 44 блоков 4042 их контакты В44 замыкают цепь в цепи управляющего электрода тиристоров 55-57, тиристоры открываются, конденсатор 63 з'аряжается и при до с- тижении величины напряжения, достаточной для срабатывания реле 64, последнее замыкает свой контакт А. Плавность характеристик срабатывания реле 64 достигается подбором сопротивлений 58-62, внутренним сопротивлением тиристоров 55-57 и количеством параллельно включенных цепей послезг

Е₃,+

К,

= 0,000029 Ом;

9-К

31

ток серии до шунтирования

I I _{= = 145454 А;}

к С1

сопротивление серии после шунтирова ния электролизеров, работающих в первой, второй и пятой фазе: К. _с ^ = =0,00471 Ом;

ток серии после шунтирования

довательно соединенных резисторов и тиристоров. Блок 54 может быть построен по счетной схеме.

При замыкании параллельно включенных цепей тиристор-резистор блока 54, менее заданного количества, выдержка времени срабатывания должна быть

1_С1 = ^-^и- = 152866 А;

Ια, к_г

ток шунта 1_С1=1_Ш+1_Э;

Ι«=ν^θν⁹ν¹⁵²⁸⁶⁶

1_Ш=16985 А;

А;

2

8’

ток, протекающий через зашуитированные электролизеры: =

=135881 А; мощность,потребляемая

электролизеров до шунтирования Р₃1=

1_С1.и_з^698,2 кВт; напряжение, приложенное к зашунтированному электроли1484832

I о

9

зеру 4,43 В; мощность, потребляемая зашунтированным электролизером,

601,953 кВт; напряжение, приложенное к нешунтированному электролизеру 5,04 В; мощность, потребляемая нешунтированным электролизером после шунтирования группы электролизеров серии , 770-45 кВт; на зашунтированном электролизере сохранена мощность ^Р_э^=96,2 кВт; нешунтируемый электролизер получает дополнительную мощность ЛР _ω =72,3 кВт; прирост тока на нешунтированном электролизере й1=7,4 кА.

Прирост тока на неигунтируемых электролизерах, работающих в четвертой фазе, за счет перераспределения мощности дополнительно позволяет получить с серии за 1 сут металла в количестве га=1021,5 кг.

В год дополнительный выход металла за счет регулирования тока шунтами составляет М=372847 кг.

Для полноты использования всех возможностей электролизеров, работающих в четвертой технологической фазе, путем повышения напряжения источника увеличивают рабочий ток серии до величины, при которой температура электролита равна оптимальной, а это позволяет получить дополнительный выход металла около 400 т,

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Способ регулирования силы тока на электролизерах последовательной серии, включающий регулирование тока основным источником по фазам технологического цикла электролиза, путем снижения напряжения серии при перегреве большой группы электролизеров и шунтирование единичных электролизеров при перегреве электролита, отличающийся тем, что,

   с целью увеличения выхода металла, шунтируют едидачные электролизеры при увеличении температуры электролита выше заданной по технологии, при

   5

   снижении температуры электролита ниже заданной по технологии на любом электролизере серии повышают напряжение серии, при увеличении температуры

   10 выше заданной по технологии на группе электролизеров, численностью превышающей число работающих в фазах очистки от примесей и имеющих номиналь·. ный выход по току, снижают напряже15 ние серии.
2. 2. Устройство для регулирования силы тока на электролизерах последовательной серии, содержащее источник

   20 постоянного тока с регулятором напряжения и подключенные к нему электролизеры с катодной и анодной ошиновкой, отличающееся тем, что, с целью увеличения выхода метад25 ла, оно дополнительно снабжено обводной системой шин, состоящей из последовательно соединенных коммутаторов, с приводами по числу электролизеров, вход и выход каждого из кото30 рых соединены с анодной и катодной ошиновкой, датчиками температуры электролита по числу электролизеров и блоком автоматики, состоящим из блока управления регулятора напряжения, блоков управления шунтами и блоков регулирования по числу электролизеров серии, входами которых служат выходы датчиков температуры, выходы служат входами блока управле₄₀ ния шунтами, один выход которых соединен с приводом коммутатора, а два других служат входами блока управления регулятора напряжения, два выхода которого служат входами блока регули45 рования напряжения.

   1484832

   фигЛ

   53

   55

   Фиг Л

   1А84832

   Фм.(

   1484832

   фиг. 7