Патент на изобретение №2398343

(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ТОКА СЕРИИ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области контроля и управления технологическим процессом производства алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов и может быть использовано для стабилизации технологического режима и повышения производительности электролизных ванн. Согласно изобретению способ включает систему автоматического регулирования силовых тиристоров выпрямительного блока, рассчитанного на мощность, достаточную для компенсации снижения тока во время анодных эффектов на электролизерах серии, подключенных к выпрямительному агрегату, выпрямительный блок подсоединяют параллельно выпрямительному агрегату. Техническим результатом является повышение эффективности работы электролизных ванн за счет стабилизации технологического процесса, устранение влияния на процесс электролиза магнитогидродинамических процессов в расплаве. 1 ил.

Изобретение относится к области производства алюминия из криолит-глиноземных расплавов, более конкретно к энергетическим промышленным установкам, преобразующим переменный ток промышленной частоты в постоянный ток для питания электролизных серий.

Известен агрегат бесперебойного питания (А.С. СССР 2165670, опубл. 2004.01.10, аналог), включающий выпрямительный агрегат, состоящий из преобразовательных блоков, подключенных к одной из трехфазных вентильных обмоток преобразовательного трансформатора, а выводами постоянного тока – к нагрузке шестифазных выпрямительных мостов, каждое вентильное плечо которых выполнено в виде последовательно соединенных диодной группы и уложенной на магнитопровод рабочей обмотки дросселя насыщения, обмотки управления и смещения которого, уложенные на тот же магнитопровод, соединены последовательно с аналогичными обмотками других дросселей насыщения и подключены соответственно к источникам управления и смещения постоянного тока, причем рабочие обмотки управления и смещения дросселей насыщения противофазных вентильных плеч каждого из шестифазных выпрямительных мостов уложены на индивидуальный магнитопровод, выполнен так, что рабочие обмотки, обмотки управления и смещения дросселей насыщения одноименных противофазных вентильных плеч всех шестифазных выпрямительных мостов, подключенных к вентильным обмоткам преобразовательного трансформатора с одинаковой схемой соединения, уложены на один общий магнитопровод.

Недостатком данного технического решения (аналога) является низкая стабильность постоянного тока в нагрузке при случайных перепадах сопротивления нагрузки в пределах 10-20% от номинала, за счет анодных эффектов на электролизерах.

Недостатком данного технического решения (прототипа) является низкая стабильность постоянного тока в нагрузке при случайных перепадах (увеличениях) сопротивления нагрузки, за счет анодных эффектов на электролизерах.

Известен способ стабилизации тока серии алюминиевых электролизеров (патент 2338314, опубл. 10.11.2008, прототип), согласно которому выпрямительный агрегат формируют на суммарную мощность, превышающую расчетную для данной конструкции электролизеров из нескольких выпрямительных блоков, мощность которых превышает номинальную для выпрямительного блока, каждый выпрямительный блок содержит трехфазные трансформаторы, выходные обмотки которых через тиристоры и шунты подключены к суммарной нагрузке выпрямительного агрегата, а управление тиристорами осуществляют по величине отклонения текущего значения тока в нагрузке от заданной уставки, величину которой задают из центральной АСУ ТП, отклонения текущего значения тока от уставки определяют по разности между измеренным напряжением на шунте выпрямительного блока и напряжением уставки, по величине разности формируют время запуска тиристоров выпрямительного блока (время открытия тиристоров).

Недостатком данного технического решения (прототипа) является сложность реализации на действующих алюминиевых заводах, поскольку необходима замена всех силовых агрегатов.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение отмеченного недостатка, а именно решение задачи внедрения способа стабилизации тока серии на действующих заводах по производству алюминия с незначительными затратами.

Результатом решения поставленной задачи является Способ стабилизации тока серии алюминиевых электролизеров, согласно которому выпрямительный блок на мощность, достаточную для компенсации снижения тока во время анодных эффектов на электролизерах серии, подключенных к выпрямительному агрегату, подсоединяют параллельно выпрямительному агрегату.

Существенным отличием является подключение выпрямительного блока на мощность, достаточную для компенсации снижения тока во время анодных эффектов на электролизерах серии, подключенных к выпрямительному агрегату, подсоединяют параллельно выпрямительному агрегату. Данное техническое решение позволяет реализовать систему стабилизации тока серии электролизеров на действующих предприятиях без остановки технологического процесса. Мощность дополнительно подключаемого выпрямительного блока на порядок ниже мощности основного агрегата, а следовательно и стоимость реализации способа значительно ниже реализации прототипа.

Способ может быть осуществлен с помощью устройства, структурная схема которого приведена на чертеже, где введены следующие обозначения: L₁-L₃ и L – вторичные обмотки силовых трехфазных трансформаторов, соединенные «треугольником» и «звездой», 1-6 – силовые тиристоры. D₁-D₆ – силовые диоды, R_ш – сопротивление шунта, R_н – сопротивление нагрузки (серия электролизеров), 7 – аналого-цифровой преобразователь, 8 – управляющая вычислительная машина (микроконтроллер), 9 – цифроаналоговый преобразователь, 10 – согласующее устройство запуска тиристоров, 11 – выпрямительный агрегат.

Поясним работу устройства. При анодном эффекте на одном или нескольких электролизерах увеличивается суммарное сопротивление (R_н) серии, ток снижается пропорционально снижению тока, уменьшается падение напряжения на шунте (R_ш). Напряжение с шунта поступает на вход АЦП (7), где преобразуется в цифровой код и передается на вход УВМ (микроконтроллер) (8). Разность между текущим напряжением на шунте и номинальным напряжением серии (напряжением уставки) преобразуется во временной интервал, изменяющий время открытия тиристоров. В результате обеспечивается стабильное значение тока серии независимо от анодных эффектов.

Внедрение предлагаемого технического решения даст существенный экономический эффект. В отличие от прототипа, реализация которого предполагала замену всех выпрямительных блоков выпрямительного агрегата серии, для внедрения данного технического решения требуется добавить один выпрямительный блок, мощностью не более 10% мощности выпрямительного агрегата. Кроме того, стабилизация тока серии позволит практически исключить магнитогидродинамические процессы, оказывающие сильное влияние на технологический режим. Расчет экономического эффекта приведен в описании к патенту 2338314, взятому за прототип.

Формула изобретения

Способ стабилизации тока серии алюминиевых электролизеров, включающий систему автоматического регулирования силовых тиристоров по результатам измерения величины тока в нагрузке, а управление тиристорами осуществляют по величине отклонения текущего значения тока в нагрузке от заданной уставки, величину которой задают из центральной АСУ ТП, отклонения текущего значения тока от уставки определяют по разности между измеренным напряжением на шунте выпрямительного блока и напряжением уставки, по величине разности формируют время запуска тиристоров выпрямительного блока (время открытия тиристоров), отличающийся тем, что выпрямительный блок на мощность, достаточную для компенсации снижения тока во время анодных эффектов на электролизерах серии, подключенных к выпрямительному агрегату, подсоединяют параллельно выпрямительному агрегату.

РИСУНКИ