Elektrolyysilaitosten sähkölaitteet ja automaatio

Kaikki elektrolyysikylpyjen elektrodit on yleensä kytketty rinnan, joten elektrolyysilaitteen virta koostuu yksittäisten elektrodiparien virtojen summasta: päinvastoin, kylvyn jännite on yhtä suuri kuin elektrodiparien jännite. . Elektrolyysikylvyt puolestaan ​​on kytketty sarjaan, jolloin laitteiston kokonaisjännite nousee satoihin voltteihin. Poikkeuksena ovat suodatinpuristimen periaatteella tehdyt vedenhajotusasennukset, joissa kaikki elektrodit on kytketty sarjaan.

Koska elektrolysoitujen laitosten virrat ja laitosten koot ovat suuria, virtajohtojärjestelmä on melko haarautunut, ja siinä on suuri määrä kontakteja.

Kuvassa Kuvassa 1 on alumiinielektrolyysikylvyn virtakiskokaavio. Kuten näette, se on erittäin monimutkainen, ja se tarjoaa kaksisuuntaisen virtalähteen tehokkaiden väyläpakettien ja joustavien lämpölaajenemiskompensaattoreiden avulla.Lisäksi siinä tapauksessa, että kylpyammeet on irrotettava korjauksen aikana, on olemassa jumpperit, jotka yhdistävät kahden vierekkäisen kylvyn katodipaketit ja poistavat siten yhden niistä.

Riisi. 1. Alumiinielektrolyysikylvyn virtakisko, jossa on yksi jatkuva anodi ja sivuvirta: 1 — anodinousuputki, 2 — anodikisko, 3 — kompensointikisko, 4 — joustavat anodikiskot, 5 — nastainen virtakiskokosketin, 6 — katodikiskon tanko, 7 — joustava katodiväylä, 8 — pakettikatodiväylä.

Kiskojen materiaalina käytetään alumiinia ja kuparia, harvemmin rautaa. Taloudellinen virrantiheys at elektrolyysi on 0,3 - 0,4 alumiinikiskoille, 1,0 - 1,3 kuparikiskoille, 0,15 - 0,2 A / mm2 teräs- ja valurautakiskoille.

Renkaiden poikkileikkaus tarkistetaan jännityshäviön (enintään 3 %), kuumenemisen (maksimilämpötila 70 °C ympäristön lämpötilassa 25 °C) ja mekaanisen lujuuden varalta. Kiinteät kontaktiliitokset tehdään paineella (renkaat puristetaan kahden valuteräslevyn väliin, kiristetään pulteilla) tai hitsataan. Pistokkeiden koskettimet on pultattu. Kiila- tai epäkeskopuristimet ovat luotettavampia ja kätevämpiä.

Suuremman tehonsa vuoksi elektrolyysilaitokset syötetään yleensä suurjänniteverkosta, ja erityisiä alasmuuntajia käytetään sovittamaan syöttöjännite laitosten jännitteeseen syöttämällä muunnosyksiköitä kolmivaiheisen vaihtovirran muuntamiseksi tasavirraksi. .

Puolijohdetasasuuntaajia, joissa on tasainen jännitteensäätö, käytetään elektrolyysilaitosten voimanlähteenä suurella teholla, koska niiden hyötysuhde on korkea (98 - 99%), ne ovat luotettavampia ja kestävämpiä, helppohoitoisempia, jatkuvasti käyttövalmiita, äänettömät ja myrkyttömät.

Tehokkaita elektrolyysilaitoksia luotaessa on tarpeen sisällyttää puolijohdeventtiilit rinnakkain ja joskus sarjaan, mikä aiheuttaa vaikeuksia niiden ominaisuuksien tietyn hajoamisen vuoksi. Tasaamaan virran jakautuminen rinnankytketyn venttiilin ja sarjaan kytketyn jännitteen välillä käytetään erityisiä piiriratkaisuja.

Koska puolijohdeventtiilit eivät kestä merkittäviä virran ja jännitteen ylikuormituksia, käytetään erityisiä suojalaitteita, jotka oikosulkevat venttiilit vian sattuessa ja sammuttavat ne, kun jännitteen tai käyttövirran vaarallinen nousu tapahtuu.

Tasasuunnatun jännitteen säätö asennuksissa, joissa on puolijohdediodi, on mahdollista vain vaihtovirtapuolella. Tätä varten käytetään pääasennusmuuntajan jänniteportaiden vaihtoa tai erityistä ohjausmuuntajaa kauko-askelkytkimellä. Tasasuuntaussillan jokaiseen haaraan sisältyy kyllästysreaktori tasaista jännitteensäätöä varten.

Venttiilijärjestelyt tehdään yleensä 13 000 ja 25 000 A virroille ja 300 - 465 V tasasuuntaiselle jännitteelle valmistetuissa kaapeissa. Kaapit täydentävät elektrolyysilaitoksia syöttävät muunto- sähköasemat. Tasasuuntaajakaappien jäähdytys voi olla ilmaa tai vettä.

Muuntajayksiköiden automaattinen säätö voidaan tehdä kolmella tavalla: vakiojännitteelle, vakioteholle, vakiovirralle.

DC-jännitteen säätö tarjoaa myös vakiovirran prosesseille, joissa ei ole anodivaikutuksia. Alumiinin elektrolyysilaitoksille tällainen järjestelmä ei ole tyydyttävä, koska anodisten vaikutusten ilmaantuessa virta kylpysarjassa laskee ja kylpyjen tuottavuus heikkenee, etenkin kun anodisia vaikutuksia esiintyy samanaikaisesti useissa kylvyissä. Tässä tapauksessa ei vain kylpysarjan tuottavuus voi laskea 20 - 30%, vaan myös elektrolyysikylpyjen terminen toimintatapa häiriintyy.

Vakiotehosäädössä jälkimmäistä ylläpitää vakiosäädin; yllä olevassa tapauksessa sarjavirta laskee, mutta vähemmän kuin edellisessä tapauksessa säätimen nostaessa jännitettä. Tällä säädöllä ei tapahdu sähköjärjestelmän kannalta toivottavia muutoksia energiankulutuksessa, mutta vaatii jännitemarginaalin muuntoasemalla.

Tasavirtasäätö on prosessivaatimusten kannalta paras. Kuitenkin tällaisella säätelyllä syöttöverkon jännitehäviö tai anodiilmiön ilmaantuessa säädin lisää syöttöjännitettä ja energiankulutus kasvaa. Siksi tämä ohjausjärjestelmä vaatii muuntaja-asemalta sekä jännite- että tehoreserviä (tyypillisesti 7-10 %).

Äskettäin on aloitettu työ parametristen virtalähteiden käyttämiseksi elektrolyysilaitosten tehonlähteenä, jossa tapahtuu anodiilmiö, joka stabiloi vaihtovirran automaattisesti riippumatta sen resistanssin muutoksista.

Yleensä elektrolyysikylvyt asennetaan rakennuksen rungon akselia pitkin kahteen tai neljään riviin, ja sähköasema liitetään kylvyn runkoon väyläkanavien kautta tai rampeilla. Kotelon sisällä kiskot on sijoitettu kiskokanaviin kennojen molemmille puolille.

Kaavio ionien liikkeestä kuparin elektrolyysin aikana Elektrolyytti - kuparisulfaattiliuos kaadetaan astiaan ja kaksi kuparilevyä (elektrodia) lasketaan siihen. Artikkeleissa käsitellään elektrolyysin aikana tapahtuvia prosesseja Mikä on elektrolyysi ja Elektrolyysi - laskentaesimerkkejä.