Спосіб регулювання струму серії алюмінієвих електролізерів

Реферат: UA 91191 U UA 91191 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до кольорової металургії, зокрема до регулювання струму серії алюмінієвих електролізерів при електролітичному виробництві алюмінію з кріоліт-глиноземних розплавів. Промислове виробництво алюмінію виконується з використанням електролізу у ваннах з розплавами електроліту і металу. Перебіг електролізу алюмінію характеризується зміною міжполюсної відстані унаслідок збільшення стовпа розплаву металу в подині ванни в процесі його напрацювання і згоряння анода, тому нормальною технологічною операцією є переміщення анода для оптимізації величини міжполюсної відстані. Всі електролізери серії включені послідовно і сума всіх опорів електролізерів є опором серії, сума всіх ЕРС електролізерів є ЕРС серії, сума опорів шинопроводів є опором провідників серії. Електричні параметри серії електролізерів схильні до коливань із-за коректування міжполюсної відстані, змін зворотної ЕДС і питомого опору електроліту. Це приводить до того, що сила струму серії не є постійною в часі, а її різкі значні коливання при технологічних відхиленнях викликають негативні явища як в алюмінієвому електролізері, так і на випрямлячах кремнієвоперетворювальної підстанції (КПП), тому для підтримки заданої середньої величини струму серії проводять його регулювання. Відомий спосіб управління струмом серії, при якому в періоди максимумів навантаження енергосистеми, мінімізують відхилення між фактичним енергоспоживанням серій і пропонованою величиною потужності шляхом зміни струмів серій. Регулювання споживаної потужності здійснюють вибірково по серіях залежно від величини поточного значення струму на кожній з них і середнього з початку доби відхилення струму від заданого значення (А. с. СРСР № 1585387, МПК С25С3/20,1990). Основним недоліком даного способу є допущення роботи серій без врахування поточного технологічного стану електролізерів з великими значеннями струму, що приводить до відхилення температури електроліту від оптимального значення і, як наслідок, до збільшення кількості анодних ефектів і магнітогідродинамічної нестабільності, зниження терміну служби електролізера, підвищеної витрати сировини, до зниження виходу металу по струму. Найбільш близьким по сукупності ознак до способу, який заявляється, є спосіб управління струмом серії алюмінієвих електролізерів, що включає зміну напруги, що подається на серію електролізерів при відхиленні поточного значення струму серії І(т) від заданого базового значення струму Із.б. у напрямі, відповідному знаку різниці - І(т) (патент РФ № 2083728, МПК С25С3/20, 1997 р.). Недоліком даного способу є: а) фіксоване задане базове значення струму серії, що не дозволяє динамічно змінювати базовий струм по заданому закону; б) управління струмом серії проводиться шляхом використання додаткових випрямних агрегатів і зміни режиму роботи тиристорів в них, що призводить до підвищення вартості устаткування кремнієвонапівпровідникової підстанції; в) використання перемикання рівнів трансформатора (РПН), що має обмежений ресурс експлуатації. До недоліків слід так само віднести прагнення підтримки стабільних значень струму близьких до константи, що не дозволяє вести технологічну діагностику електролізерів серії кондуктометричними методами, де вимірювальною кондуктометричною коміркою є безпосередньо алюмінієвий електролізер. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки способу регулювання струму серії алюмінієвих електролізерів, в якому за рахунок зміни міжполюсної відстані в електролізерах із заданим інтервалом і величиною переміщення, забезпечується контроль електрохімічних параметрів електролізерів кондуктометричними методами, зниження енергоємності процесу електролізу і вартості устаткування кремнієво-напівпровідникової підстанції. Для вирішення поставленої задачі в способі регулювання струму серії алюмінієвих електролізерів, що включає зміну напруги серії, згідно з корисною моделлю, напругу змінюють рознесено в часі на кожному електролізері окремо шляхом зміни міжполюсної відстані при зміні струму серії в межах 1,5…2,5 % від величини постійної складової струму серії. Спосіб може бути використаний в області виробництва алюмінію з кріоліт-глиноземного розплаву для живлення постійним струмом серій електролізерів з самовипалювальним анодом. Спосіб полягає в автоматичному регулюванні величини струму серії шляхом зміни опору навантаження, при цьому випрямляч при заданій нормативній постійній складовій струму серії дозволяє формувати змінну складову в межах 1,5…2,5 % від значення постійної складової струму серії без перемикання ступенів трансформатора або зміни режиму роботи тиристорів у випрямних агрегатах. Зміна опору одного електролізера в серії шляхом переміщення анода на 1 % від величини оптимальної міжполюсної відстані (4,5…6 см) практично не позначається на сумарному опорі 1 UA 91191 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 всієї електролізної серії. Сумарна зміна опорів всіх електролізерів шляхом переміщень анодів рознесена в часі і здійснюється по черзі на кожному електролізері, змінює напругу і струм серії в допустимих межах по заданому закону. Одночасна зміна міжполюсної відстані на всіх електролізерах не прийнятна з наступних причин: значна і різка зміна опору серії викличе зміну струму серії, що аналогічно дії анодного ефекту на випрямляч; одночасна робота всіх електродвигунів приводів переміщення анода на всіх електролізерах викличе перевантаження в ланцюгах їх живлення. Спосіб реалізується таким чином. Електролізери укомплектовані промисловими контролерами, які управляють двигуном, що переміщує анод, і вимірюють поточні значення робочої напруги електролізера і величину переміщення анода. Всі контролери здійснюють обмін даними з контролером КПП, що вимірює струм серії. На основі отриманих даних, виконується розрахунок для кожного електролізера серії: час початку переміщення анода, напрям і величина переміщення анода. Спосіб був апробований в промислових умовах. В процесі експериментів з АРМа оператора АСУТП подавалися команди електролізерам на переміщення анодів ванн. Після подач анодів вгору на 30 електролізерах серії, проведені зворотні подачі анодів униз на цих електролізерах з тією ж тривалістю у зворотній послідовності. Подача анода вгору або униз на розрахункову величину для зміни міжполюсної відстані і опору електролізера з певним періодом послідовно на кожному електролізері серії дозволила отримати в сумі таку зміну опору серії, яка змінює струм і напругу серії по заданому закону, при цьому середня потужність випрямляча серії піддавалася лише незначним коливанням із змінною складової Коливання струму нижче 1,5 % не дозволяють проводити кондуктометричні виміри на електролізері із-за перешкод напруги шуму (газовиділяючого шару електроліту), коливання струму вище 2,5 % негативно впливають на випрямляч [ГОСТ 16772-77 - Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия.]. Такий підхід дозволив регулювати струм випрямляча по заданому закону в допустимих межах і створити умови для контролю параметрів кожного електролізера кондуктометричними методами. Технічна суть пропонованого способу управління струмом серії алюмінієвих електролізерів полягає в тому, що при заданому базовому значенні постійної складової струму серії, створюється змінна складова струму серії в межах 1,5…2,5 % відносно його середнього значення. Регулювання величини струму електролізної серії в допустимих межах здійснюється переміщенням анодів на електролізерах серії із заданим інтервалом і величиною переміщення. Спосіб може реалізовуватися на діючих підприємствах без зупинки технологічного процесу і дозволяє понизити вартість устаткування кремнієво-перетворювальної підстанції (КПП), спростити алгоритм управління випрямлячем струму серії, створити умови для технологічного контролю електролізера кондуктометричними методами, понизити енергоємність процесу і кількість технологічних відхилень. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб регулювання струму серії алюмінієвих електролізерів, що включає зміну напруги серії, який відрізняється тим, що напругу змінюють на кожному електролізері окремо шляхом рознесеної в часі зміни міжполюсної відстані при змінній складовій струму серії в межах 1,5…2,5 % від величини постійної складової струму серії. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2