Peralatan listrik dan otomatisasi pabrik elektrolisis

Semua elektroda dalam bak elektrolisis biasanya dihubungkan secara paralel, sehingga arus pengelektrolisis terdiri dari jumlah arus pasangan elektroda individu: sebaliknya, tegangan dalam bak sama dengan tegangan pada pasangan elektroda . Mandi elektrolisis, pada gilirannya, dihubungkan secara seri, sehingga tegangan total instalasi mencapai ratusan volt. Pengecualian adalah instalasi dekomposisi air yang dibuat berdasarkan prinsip filter press, di mana semua elektroda dihubungkan secara seri.

Karena fakta bahwa arus pada tanaman yang dielektrolisis dan ukuran tanaman besar, sistem timbal saat ini cukup bercabang, dengan sejumlah besar kontak.

Dalam gambar. 1 menunjukkan diagram busbar untuk wadah elektrolisis aluminium. Seperti yang Anda lihat, ini sangat kompleks, menyediakan catu daya dua arah melalui paket bus yang kuat dan penggunaan kompensator ekspansi termal yang fleksibel.Selain itu, jika bak mandi perlu dilepas selama perbaikan, disediakan jumper yang menghubungkan paket katoda dari dua bak mandi yang berdekatan, sehingga melepaskan salah satunya.

Beras. 1. Busbar untuk rendaman elektrolisis aluminium dengan satu anoda kontinu dan pasokan arus samping: 1 - riser anoda, 2 - busbar anoda, 3 - busbar kompensasi, 4 - busbar anoda fleksibel, kontak busbar 5 - pin, batang busbar 6 - katoda , 7 — bus katoda fleksibel, 8 — paket bus katoda.

Aluminium dan tembaga digunakan sebagai bahan rel, lebih jarang besi. Kepadatan arus ekonomi di elektrolisa adalah 0,3 — 0,4 untuk busbar aluminium, 1,0 — 1,3 untuk busbar tembaga, 0,15 — 0,2 A / mm2 untuk busbar baja dan besi tuang.

Penampang ban diperiksa untuk kehilangan tegangan (tidak lebih dari 3%), untuk pemanasan (suhu maksimum 70 ° C pada suhu sekitar 25 ° C) dan kekuatan mekanik. Sambungan kontak tetap dibuat dengan tekanan (ban dikompresi di antara dua pelat baja tuang, dikencangkan dengan baut) atau dilas. Kontak steker dibaut. Klem baji atau eksentrik lebih andal dan nyaman.

Karena dayanya yang lebih tinggi, pembangkit elektrolisis biasanya diberi makan dari jaringan tegangan tinggi, dan trafo step-down khusus digunakan untuk menyesuaikan tegangan pasokan dengan tegangan pembangkit dengan memasok unit konversi untuk mengubah arus bolak-balik tiga fasa menjadi arus searah. .

Penyearah semikonduktor dengan pengaturan voltase halus digunakan untuk memberi daya pada pabrik elektrolisis dengan daya tinggi, karena efisiensinya tinggi (98 — 99%), lebih andal dan tahan lama, mudah dirawat, selalu siap beroperasi, senyap dan tidak ada emisi beracun.

Saat membuat pabrik elektrolisis yang kuat, perlu untuk memasukkan katup semikonduktor secara paralel, dan terkadang secara seri, yang menyebabkan kesulitan karena dispersi tertentu dari karakteristiknya. Untuk menyamakan distribusi arus antara katup dalam hubungan paralel dan tegangan secara seri, solusi rangkaian khusus digunakan.

Karena katup semikonduktor tidak mampu menahan kelebihan arus dan tegangan yang signifikan, perangkat pelindung khusus digunakan yang membuat hubungan pendek katup jika terjadi kegagalan dan mematikannya ketika terjadi peningkatan tegangan atau arus operasi yang berbahaya.

Regulasi tegangan yang diperbaiki dalam instalasi dengan dioda semikonduktor hanya dimungkinkan di sisi AC. Untuk ini, peralihan langkah tegangan dari trafo step-down utama atau trafo kontrol khusus dengan sakelar step jarak jauh digunakan. Reaktor saturasi disertakan di setiap lengan jembatan penyearah untuk pengaturan tegangan yang lancar.

Pengaturan katup biasanya dilakukan dalam lemari yang diproduksi untuk arus 13.000 dan 25.000 A dan untuk tegangan yang diperbaiki 300 — 465 V. Gardu konversi yang memasok tanaman elektrolisis dilengkapi dengan lemari. Pendinginan lemari penyearah bisa berupa udara atau air.

Penyesuaian otomatis unit konverter dapat dilakukan dengan tiga cara: untuk tegangan konstan, untuk daya konstan, untuk arus konstan.

Regulasi tegangan DC juga menyediakan arus konstan untuk proses di mana tidak ada efek anoda. Untuk pabrik elektrolisis aluminium, sistem seperti itu tidak memuaskan, karena dengan munculnya efek anodik, arus dalam rangkaian bak berkurang dan produktivitas bak berkurang, terutama dengan efek anodik simultan di beberapa bak. Dalam hal ini, tidak hanya produktivitas rangkaian rendaman yang dapat turun hingga 20-30%, tetapi mode operasi termal dari rendaman elektrolisis juga terganggu.

Dalam pengaturan daya konstan, yang terakhir dipertahankan oleh pengatur konstan; dalam kasus di atas arus seri turun tetapi kurang dari pada kasus sebelumnya karena regulator meningkatkan tegangan. Dengan peraturan ini, tidak ada perubahan konsumsi energi yang diinginkan untuk sistem tenaga, tetapi membutuhkan margin tegangan pada gardu konversi.

Regulasi DC adalah yang terbaik dalam hal memenuhi persyaratan proses. Namun, dengan pengaturan seperti itu, jika terjadi penurunan tegangan pada jaringan suplai atau munculnya efek anoda, regulator meningkatkan tegangan suplai dan konsumsi energi meningkat. Oleh karena itu, sistem kontrol ini memerlukan cadangan tegangan dan daya di gardu induk konverter (biasanya antara 7-10%).

Baru-baru ini, pekerjaan telah dimulai pada penggunaan sumber arus parametrik untuk menyalakan pabrik elektrolisis, di mana terjadi efek anoda, yang secara otomatis menstabilkan arus bolak-balik terlepas dari perubahan resistansinya.

Biasanya, rendaman elektrolisis dipasang di sepanjang sumbu badan bangunan dalam dua atau empat baris, dan gardu listrik dihubungkan ke badan rendaman melalui saluran bus di saluran bus atau dengan landai. Di dalam housing, busbar terletak di saluran busbar di kedua sisi sel.

Diagram pergerakan ion selama elektrolisis tembaga Elektrolit - larutan tembaga sulfat dituangkan ke dalam bejana dan dua pelat tembaga (elektroda) diturunkan ke dalamnya. Proses yang terjadi selama elektrolisis dibahas dalam artikel Apa itu elektrolisis Dan Elektrolisis - contoh perhitungan.