อุปกรณ์ไฟฟ้าและระบบอัตโนมัติของโรงงานอิเล็กโทรลิซิส

อิเล็กโทรดทั้งหมดในอ่างอิเล็กโทรไลซิสมักจะเชื่อมต่อแบบขนาน เพื่อให้กระแสของอิเล็กโทรไลเซอร์ประกอบด้วยผลรวมของกระแสของอิเล็กโทรดแต่ละคู่ ในทางกลับกัน แรงดันในอ่างเท่ากับแรงดันในอิเล็กโทรดคู่ . ในทางกลับกันอ่างอิเล็กโทรลิซิสจะเชื่อมต่อเป็นอนุกรมเพื่อให้แรงดันไฟฟ้ารวมของการติดตั้งสูงถึงหลายร้อยโวลต์ ข้อยกเว้นคือการติดตั้งการสลายตัวของน้ำโดยใช้หลักการกดตัวกรองซึ่งอิเล็กโทรดทั้งหมดเชื่อมต่อเป็นอนุกรม

เนื่องจากกระแสในโรงงานอิเล็กโทรไลต์และขนาดของโรงงานมีขนาดใหญ่ ระบบตะกั่วในปัจจุบันจึงแตกแขนงค่อนข้างมาก โดยมีหน้าสัมผัสจำนวนมาก

ในรูป 1 แสดงไดอะแกรมบัสบาร์สำหรับอ่างอิเล็กโทรลิซิสอะลูมิเนียม อย่างที่คุณเห็น มันซับซ้อนมาก การจ่ายไฟแบบสองทิศทางผ่านชุดบัสที่ทรงพลังและการใช้ตัวชดเชยการขยายตัวทางความร้อนที่ยืดหยุ่นนอกจากนี้ ในกรณีที่จำเป็นต้องถอดอ่างอาบน้ำระหว่างการซ่อมแซม จะมีจัมเปอร์สำหรับเชื่อมต่อชุดแคโทดของอ่างน้ำ 2 อ่างที่อยู่ติดกัน ซึ่งจะเป็นการถอดหนึ่งในนั้นออก

ข้าว. 1. บัสบาร์สำหรับอ่างอิเล็กโทรลิซิสอลูมิเนียมที่มีขั้วบวกต่อเนื่องหนึ่งอันและแหล่งจ่ายกระแสด้านข้าง: 1 — ไรเซอร์แอโนด, 2 — บัสบาร์แอโนด, 3 — บัสบาร์ชดเชย, 4 — บัสบาร์แอโนดยืดหยุ่น, 5 — หน้าสัมผัสบัสบาร์พิน, 6 — ก้านบัสบาร์แคโทด , 7 — แคโทดบัสแบบยืดหยุ่น 8 — แคโทดบัสแบบแพ็คเกจ

อลูมิเนียมและทองแดงใช้เป็นวัสดุสำหรับรางซึ่งมักเป็นเหล็กน้อยกว่า ความหนาแน่นของกระแสเศรษฐกิจที่ อิเล็กโทรไลซิส คือ 0.3 — 0.4 สำหรับบัสบาร์อะลูมิเนียม, 1.0 — 1.3 สำหรับบัสบาร์ทองแดง, 0.15 — 0.2 A / mm2 สำหรับบัสบาร์เหล็กและเหล็กหล่อ

หน้าตัดของยางมีการตรวจสอบการสูญเสียแรงดึง (ไม่เกิน 3%) สำหรับการทำความร้อน (อุณหภูมิสูงสุด 70 ° C ที่อุณหภูมิแวดล้อม 25 ° C) และความแข็งแรงเชิงกล การเชื่อมต่อหน้าสัมผัสคงที่ทำได้โดยแรงดัน (ยางถูกบีบอัดระหว่างแผ่นเหล็กหล่อสองแผ่น ขันให้แน่นด้วยสลักเกลียว) หรือเชื่อม หน้าสัมผัสปลั๊กถูกปิด ที่หนีบลิ่มหรือนอกรีตมีความน่าเชื่อถือและสะดวกกว่า

เนื่องจากพลังงานที่สูงกว่า โรงงานอิเล็กโทรลิซิสมักจะถูกป้อนจากเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง และหม้อแปลงไฟฟ้าแบบลดขั้นพิเศษถูกใช้เพื่อจับคู่แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายกับแรงดันไฟฟ้าของโรงงาน โดยการจ่ายหน่วยแปลงเพื่อแปลงกระแสสลับสามเฟสเป็นไฟฟ้ากระแสตรง .

วงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์ที่มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบเรียบถูกใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับโรงงานอิเล็กโทรลิซิสที่มีกำลังสูง เนื่องจากประสิทธิภาพสูง (98 — 99%) มีความน่าเชื่อถือและทนทานมากกว่า บำรุงรักษาง่าย พร้อมทำงานตลอดเวลา เสียงเงียบและไม่มีการปล่อยสารพิษ

เมื่อสร้างโรงงานอิเล็กโทรลิซิสที่ทรงพลังจำเป็นต้องรวมวาล์วเซมิคอนดักเตอร์แบบขนานและบางครั้งก็เป็นแบบอนุกรมซึ่งทำให้เกิดความยุ่งยากเนื่องจากลักษณะการกระจายตัวบางอย่าง เพื่อให้การกระจายกระแสเท่ากันระหว่างวาล์วในการเชื่อมต่อแบบขนานและแรงดันไฟฟ้าในอนุกรม จะใช้โซลูชันวงจรพิเศษ

เนื่องจากวาล์วเซมิคอนดักเตอร์ไม่สามารถทนต่อกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟเกินที่มีนัยสำคัญ จึงมีการใช้อุปกรณ์ป้องกันพิเศษที่ป้องกันการลัดวงจรของวาล์วในกรณีที่เกิดความล้มเหลว และปิดวาล์วเมื่อแรงดันหรือกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจนเป็นอันตราย

การควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ถูกแก้ไขในการติดตั้งด้วยไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ทำได้เฉพาะด้านไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น สำหรับสิ่งนี้ จะใช้การสลับสเต็ปแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงสเต็ปดาวน์หลักหรือหม้อแปลงควบคุมพิเศษพร้อมสวิตช์สเต็ประยะไกล เครื่องปฏิกรณ์อิ่มตัวรวมอยู่ในแขนแต่ละข้างของสะพานเรียงกระแสเพื่อการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ราบรื่น

โดยปกติแล้วการจัดเรียงวาล์วจะดำเนินการในตู้ที่ผลิตสำหรับกระแส 13,000 และ 25,000 A และสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไขแล้วที่ 300 — 465 V การแปลงสถานีย่อยที่ป้อนโรงงานอิเล็กโทรลิซิสจะเสร็จสมบูรณ์โดยตู้ การระบายความร้อนของตู้วงจรเรียงกระแสอาจเป็นอากาศหรือน้ำก็ได้

การปรับหน่วยคอนเวอร์เตอร์โดยอัตโนมัติสามารถทำได้สามวิธี: สำหรับแรงดันคงที่ สำหรับพลังงานคงที่ สำหรับกระแสคงที่

การควบคุมแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงยังให้กระแสคงที่สำหรับกระบวนการที่ไม่มีผลกระทบจากขั้วบวก สำหรับโรงงานอิเล็กโทรลิซิสอะลูมิเนียม ระบบดังกล่าวไม่เป็นที่พอใจ เนื่องจากมีลักษณะที่เป็นผลจากขั้วบวก กระแสในชุดของอ่างจะลดลงและผลผลิตของอ่างจะลดลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีผลกระทบของขั้วบวกพร้อมกันในหลายอ่าง ในกรณีนี้ ไม่เพียงแต่ผลผลิตของชุดอ่างจะลดลง 20-30% เท่านั้น แต่ยังรบกวนโหมดการทำงานของอ่างอิเล็กโทรไลซิสด้วยความร้อนอีกด้วย

ในการควบคุมพลังงานคงที่ ตัวหลังจะได้รับการดูแลโดยตัวควบคุมแบบคงที่ ในกรณีข้างต้น กระแสซีรีส์จะลดลงแต่น้อยกว่าในกรณีก่อนหน้า เนื่องจากเรกูเลเตอร์เพิ่มแรงดัน ด้วยกฎระเบียบนี้ จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงการใช้พลังงานซึ่งเป็นที่พึงปรารถนาสำหรับระบบไฟฟ้า แต่ต้องมีขอบแรงดันไฟฟ้าที่สถานีย่อยการแปลง

กฎระเบียบ DC นั้นดีที่สุดในแง่ของการปฏิบัติตามข้อกำหนดของกระบวนการ อย่างไรก็ตาม ด้วยกฎระเบียบดังกล่าว ในกรณีที่แรงดันไฟตกในเครือข่ายแหล่งจ่ายหรือลักษณะที่ปรากฏของขั้วบวก ตัวควบคุมจะเพิ่มแรงดันแหล่งจ่ายและการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น ดังนั้น ระบบควบคุมนี้จึงต้องการทั้งแรงดันและพลังงานสำรองในสถานีย่อยคอนเวอร์เตอร์ (โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 7-10%)

เมื่อเร็ว ๆ นี้ งานได้เริ่มขึ้นเกี่ยวกับการใช้แหล่งกระแสพาราเมตริกสำหรับจ่ายไฟให้กับโรงงานอิเล็กโทรลิซิส ซึ่งมีผลขั้วบวกเกิดขึ้น ซึ่งทำให้กระแสสลับคงที่โดยอัตโนมัติโดยไม่คำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของความต้านทาน

โดยปกติแล้ว อ่างอิเล็กโทรไลซิสจะถูกติดตั้งตามแนวแกนของตัวอาคารในสองหรือสี่แถว และสถานีไฟฟ้าย่อยจะเชื่อมต่อกับตัวอ่างผ่านท่อบัสในท่อบัสหรือทางลาด ภายในตัวเรือน บัสบาร์อยู่ในช่องบัสบาร์ทั้งสองด้านของเซลล์

แผนภาพการเคลื่อนที่ของไอออนระหว่างอิเล็กโทรไลซิสทองแดง อิเล็กโทรไลต์ - สารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตถูกเทลงในภาชนะและแผ่นทองแดงสองแผ่น (อิเล็กโทรด) จะถูกหย่อนลงไป กระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรลิซิสจะกล่าวถึงในบทความ อิเล็กโทรไลซิสคืออะไร และ อิเล็กโทรไลซิส - ตัวอย่างการคำนวณ.