Elektrolizės įrenginių elektros įranga ir automatika
Visi elektrolizės vonios elektrodai paprastai yra sujungti lygiagrečiai, todėl elektrolizatoriaus srovė susideda iš atskirų elektrodų porų srovių sumos: priešingai, įtampa vonioje yra lygi įtampai elektrodų porose. . Elektrolizės vonios savo ruožtu jungiamos nuosekliai, todėl bendra įrenginio įtampa siekia šimtus voltų. Išimtis yra vandens skaidymo įrenginiai, pagaminti filtravimo preso principu, kai visi elektrodai yra sujungti nuosekliai.
Dėl to, kad elektros srovės elektrolizuotuose įrenginiuose ir augalų dydžiai yra dideli, srovės laidų sistema yra gana šakota, su daugybe kontaktų.
Fig. 1 parodyta aliuminio elektrolizės vonios šynų schema. Kaip matote, tai labai sudėtinga, užtikrinanti dviejų krypčių maitinimo šaltinį per galingus magistralių paketus ir naudojant lanksčius šiluminio plėtimosi kompensatorius.Be to, jei remonto metu reikia atjungti vonias, yra numatyti trumpikliai, kurie sujungia dviejų gretimų vonių katodinius paketus ir taip pašalina vieną iš jų.
Ryžiai. 1. Šyna aliuminio elektrolizės voniai su vienu ištisiniu anodu ir šoninės srovės tiekimu: 1 — anodo šyna, 2 — anodo šyna, 3 — kompensacinė šyna, 4 — lanksčios anodo šynos, 5 — kaiščio šynos kontaktas, 6 — katodo šynos strypas, 7 — lankstaus katodo magistralė, 8 — paketinio katodo magistralė.
Bėgiams gaminti naudojamas aliuminis ir varis, rečiau geležis. Ekonominės srovės tankis ties elektrolizė yra 0,3 — 0,4 aliuminio šynoms, 1,0 — 1,3 varinėms šynoms, 0,15 — 0,2 A / mm2 plieninėms ir ketinėms šynoms.
Padangų skerspjūvis tikrinamas dėl įtempimo praradimo (ne daugiau kaip 3%), ar įkaitimo (maksimali temperatūra 70 °C, esant 25 °C aplinkos temperatūrai) ir mechaniniam stiprumui. Fiksuotos kontaktinės jungtys daromos slėgiu (padangos suspaudžiamos tarp dviejų lietų plieninių plokščių, priveržiamos varžtais) arba suvirinamos. Kištukų kontaktai prisukami varžtais. Pleištiniai arba ekscentriniai spaustukai yra patikimesni ir patogesni.
Dėl didesnės galios elektrolizės įrenginiai dažniausiai maitinami iš aukštos įtampos tinklo, o maitinimo įtampai suderinti su įrenginių įtampa naudojami specialūs žeminamieji transformatoriai, tiekiant konversijos įrenginius, paverčiančius trifazę kintamąją srovę į nuolatinę srovę. .
Puslaidininkiniai lygintuvai su sklandžiu įtampos reguliavimu naudojami elektrolizės įrenginiams maitinti didele galia, nes jų naudingumo koeficientas didelis (98 — 99%), jie yra patikimesni ir ilgaamžiškesni, lengviau prižiūrimi, nuolat paruošti darbui, tylūs ir neišskiria toksinių emisijų.
Kuriant galingus elektrolizės įrenginius, puslaidininkinius vožtuvus reikia įtraukti lygiagrečiai, o kartais ir nuosekliai, o tai sukelia sunkumų dėl tam tikros jų charakteristikų sklaidos. Norint išlyginti srovės pasiskirstymą tarp lygiagrečiai sujungtų vožtuvų ir nuosekliai sujungtą įtampą, naudojami specialūs grandinės sprendimai.
Kadangi puslaidininkiniai vožtuvai neatlaiko didelių srovės ir įtampos perkrovų, naudojami specialūs apsauginiai įtaisai, kurie gedimo atveju trumpam sujungia vožtuvus ir išjungia juos pavojingai padidėjus įtampai ar darbinei srovei.
Ištaisytos įtampos reguliavimas įrenginiuose su puslaidininkiniais diodais galimas tik iš kintamosios srovės pusės. Tam naudojamas pagrindinio žeminamojo transformatoriaus įtampos pakopų perjungimas arba specialus valdymo transformatorius su nuotoliniu žingsniniu jungikliu. Kiekviename lygintuvo tiltelio atšaka yra prisotinimo reaktorius, užtikrinantis sklandų įtampos reguliavimą.
Vožtuvų išdėstymas dažniausiai atliekamas spintose, pagamintose 13 000 ir 25 000 A srovėms ir 300 — 465 V ištaisytai įtampai. Konvertuojamosios pastotės, maitinančios elektrolizės įrenginius, komplektuojamos spintomis. Lygintuvų spintelių aušinimas gali būti oras arba vanduo.
Automatinis keitiklių blokų reguliavimas gali būti atliekamas trimis būdais: pastoviai įtampai, pastoviai galiai, pastoviai srovei.
Nuolatinės įtampos reguliavimas taip pat užtikrina pastovią srovę procesams, kuriuose nėra anodo efektų. Aliuminio elektrolizės įrenginiams tokia sistema netenkina, nes, atsiradus anodiniams efektams, mažėja srovė eilėje vonių ir mažėja vonių produktyvumas, ypač tuo pat metu veikiant anodiniam poveikiui keliose voniose. Tokiu atveju 20 — 30% gali sumažėti ne tik serijos vonių našumas, bet ir sutrikdomas elektrolizės vonių terminis darbo režimas.
Reguliuojant nuolatinę galią, pastarąjį palaiko pastovus reguliatorius; minėtu atveju serijinė srovė krenta, bet mažiau nei ankstesniu atveju, nes reguliatorius padidina įtampą. Taikant šį reguliavimą, energijos suvartojimas nepasikeičia, o tai yra pageidautina elektros sistemai, tačiau reikalinga įtampos atsarga konversijos pastotėje.
DC reguliavimas geriausiai atitinka proceso reikalavimus. Tačiau tokiu reguliavimu nukritus įtampai maitinimo tinkle ar atsiradus anodo efektui, reguliatorius padidina maitinimo įtampą ir padidėja energijos sąnaudos. Todėl ši valdymo sistema reikalauja ir įtampos, ir galios rezervų keitiklio pastotėje (paprastai 7-10%).
Pastaruoju metu pradėtas naudoti parametrinių srovės šaltinių naudojimas elektrolizės įrenginiams maitinti, kai atsiranda anodo efektas, kuris automatiškai stabilizuoja kintamąją srovę, nepaisant jos varžos pokyčių.
Paprastai elektrolizės vonios įrengiamos išilgai pastato korpuso ašies dviem ar keturiomis eilėmis, o elektros pastotė su vonios korpusu jungiama magistralės kanalais autobusų kanaluose arba rampomis. Korpuso viduje šynos yra šynų kanaluose abiejose elementų pusėse.
Jonų judėjimo diagrama vario elektrolizės metu Į indą pilamas elektrolitas - vario sulfato tirpalas ir į jį nuleidžiamos dvi varinės plokštės (elektrodai). Straipsniuose aptariami elektrolizės metu vykstantys procesai Kas yra elektrolizė ir Elektrolizė – skaičiavimo pavyzdžiai.