Устройство для управления выпрямителем для электролиза

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления выпрямителями, нагруженными на электролизные ванны. Цель изобретения - увеличение производительности электролизных ванн и повышение эффективности очистки анодов за счет электродинамического удара. Устройство содержит генератор импульсов 1, операционный усилитель 2, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом, а неинвертирующий вход - со вторым выходом генератора импульсов 1. Блок формирования управляющих сигналов 3 подключен к выпрямителю для электролиза 4. Датчик 5 тока электролиза с чувствительным элементом 6 включен в цепь нагрузки. Его выход подключен к первому входу блока формирования управляющих сигналов 3, второй вход которого через второй резистор 7 подключен к выходу операционного усилителя 2 и через первый резистор 8 - к источнику задающего сигнала. Выпрямитель для электролиза 4 нагружен на серию последовательно соединенных электролизных ванн 9. Ток электролиза от выпрямителя 4 протекает через анод 10 ванны 9, электролит 11, катод 12, представляющий собой расплав алюминия, угольную подину - токоподвод 13. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 44409 53/ 24-07 (22) 28.04.88 (46) 15.01.90. Бюл ° P- 2 (71) Производственное обьединение

"Уралэнергоцветмет" и Всесоюзный научно-исследовательский и проектноконструкторский институт металлургической теплотехники цветной металлургии и or не у пор о в (72) В.А .. Городецкий, В.А. Бобков, Э.Ф. Итак и А.Г. Бахарев (53) 621. 316. 727 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

P. 1034144, кл. Н 02 M 7/155, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Н 1045347, кл. Н 02 M 7/ l55, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления выпрямит ел я ми, нагруженными на электролизные ванны.

Цель . изобретения — увеличение прои зводительности электролизных ванн и повышение эффективности очистки ано„„SU„„3536492 А1 (51) 5 Н 02 И 7/12; В 08 В 7/04 дов за счет электродинамического удара. Устройство содержит генератор импульсов 1, операционный усилитель 2, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом, а неинвертирующий вход — с вторым выходом генератора импульсов 1; Блок формирования управляющих сигналов 3 подключен к выпрямителю для электролиза 4. Датчик 5 тока электролиза с чувствительным элементом 6 включен в цепь нагрузки. Его выход подключен к первому входу блока формирования управляющих сигналов ,3, второй вход которого через второй резистор 7 подключен к выходу операционного усилителя 2 н через первый резистор 8 — к источнику задающего сигнала. Выпрямитель для электролиза

4 нагружен на серию последовательно соединенных электролизных ванн 9. Ток электролиза оТ выпрямителя 4 протекает через анод 10 ванны 9, электролит

11, катод 12, представляющий собой расплав алюминия, угольную подину токоподвод 13. 2 ил. t 53649 2

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления выпрямителями, нагруженными на электролизные ванны.

Цель изобретения — увеличение производительности электролизных ванн и повышение эффективности очистки анодов, На фиг. 1 приведена функцнональ- 10 ная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — диаграммы напряжений и токов узловых точек схемы и нагрузки, : поясняющие работу устройства.

Устройство содержит генератор 1 15 импульсов, операционный усилитель 2, инвертирующий вход которого соединен с первым выходом, а неинвертирующий вход — с вторым выходом генератора импульсов, блок 3 формирования управ- 20 ляющих сигналов, выпрямитель 4 для электролиза и датчик 5 тока электролиза с чувствительным элементом 6, который Включен в цепь нагрузки выпрямителя 4 для электролиза,,а выход под-25 ключен к первому входу блока 3 формирования управляющих сигналов. У последнего второй вход через второй резистор 7 подключен к выходу операци. онного усилителя 2 и через первый ре- 30 зистор 8 — к источнику задающего сигнала (на фиг . 1 не показан) . Выпрямитель 4 для электролиза нагружен на серию последовательно соединенных электролизных ванн, одна из которых 35 ,приведена на фиг. l с позиционным номером 9. Ток электролиза от выпрямителя 4 протекает через анод 10 ванны

9, электролит 11, катод 12, представляющий собой расплав алюминия, уголь- 40 ную подину — токоподвод 13.

Устройство работает следующим образом.

Генератор импульсов выполнен с двумя входами формирования. двух пос- 45 ледовательностей импульсов, сдвинутых по фазе (фиг. 2) . Ha первом выходе генерируется импульс напряжения U c длительнОстью tg t (— t cg — ° ° ° (фиг. 2B) ВслеД за которьм на ВтОрОм 50 выходе генерируется импульс напряжения U pg C IIH eII HÎÑTÜIO 1 4 - t (фиг. 2б) . Период следования. импульсов равен t — t ... и составляет нескол ко секунд, что на один - полтора порядка превышает длительность импуль" . сов на первом и втором выходах генератора 1- импульсов. Длительности импуль-, с сов устанавливаются экспериментально при работе устройства в промышленных условиях.

Импульс U подается на инвертирующий вход операционного усилителя 2, в результате чего полярность импульса на выходе усилителя 2 меняет знак на противоположный. Коэффициентом передачи усилителя 2 по инвертирующему входу устанавливается требуемая амплитуда импульса U этой полярности. Импульс Up подается на неинвертирующий вход усилителя 2 ° Коэффициентом передачи цо этому входу устанавливается требуемая амплитуда импульса U, по- лярность которого соответствует полярности импульса Upg. В результате на выходе операционного усилителя 2

1 формируется знакопеременный импульс

U прямоугольной формы с заданными амплитудами разнополярных импульсов (фиг. 2в) .

Импульс U алгебраически суммируется с напряжением П источника зао дающего сигнала на втором входе блока

3 управления выпрямителем (U фиг.2г) .

На первый вход блока 3 формирования управляющих сигналов поступает сигнал с выхода датчика 5 тока электролиза, являющийся сигналом отрицательной обратной связи. Этот сигнал пропорционален действительному току электролиза I» контролируемому чувстаительHbjM элементом 6 датчика 5 тока. Под действием сигналов, поступающих на оба входа блока 3 формирования управляющих сигналов, им отрабатывается ошибка между заданным и действительным токами. электролиза путем регулирования угла управления вентилями выпрямителя 4 для электролиза,,в результате чего осуществляется отслеживание формы заданного тока электролкза.

С момента времени t, (нли. t<) до мОмента Времени г. (Или t ) на ВыхО дах первого и второго каналов генератора 1 импульсов сигналы UpI Up =О, в связи с чем также равен нулю сйгнал

U на выходе операционного усилителя 2 и задающий ток электролиза сигнал определяется величиной U . источо ника задающего сигнала. В этом интервале времени ток электролиза (фиг.2д) соответствует его среднему, оптимальному значению для серии электролизных ванн.

В результате электрохимического процесса разложения глинозема, рас5 15364 план которого в криолите представляет собой электролит 11, образуются ионы алюминия, которые, опускаясь, разряжаются на катоде и переходят в расплав металла 12, и ионы кислорода, которые

5 поднимаются и, сжигая углерод анода

10, образуют под ним газовые пузыри 14, представляющие собой смесь равных долей С0 и СО . Из-за горизонталь-ц0 ного расположения плоскости реакцион. ной части анода 10, ее неравномерного окисления и других факторов под подошвой анода скапливается избыточное количество газообразных продуктов, превышающее стехиометрическое коли-чество этих продуктов. Активная площадь подошвы анода 10 снижается, электрическое сопротивл ение анода увеличивается, возрастает напряжение на ванне.

В этои режиме работы ванн на электролит, находящийся в межполюсном пространстве, действуют статические усилия с компланарной подошве анода 25 ориентацией векторов электромагнитных сил в направлении от периферийных областей анода к его центру. Под воздействием этих скп электролит сжимается к центру анода, выжимая свои верхние 30 слои, оиывающие подошву анода в направлении от центра к периферии и уносящие часть газообра зных пр оду кто в процесса .

В момент вРемени .С< формируется сигнал U«на втором выходе генератора 1 импульсов, который инвертируется усилителем 2 и дискретно снижает сигнал задания U тока электролиза. В связи с наличием индуктивностей раз- 40 ветвленной цеховой ошиновки и трансформаторного оборудования силового источника питания ток электр олиза и зменяется экспоненциально с постоянной вреиени цепи нагрузки, равной для про-45 мышленных серий электролиз них ванн алюминия 0,2-0,3 -с. Пульсации тока повышенной частоты, опредепяемой фазностью выпрямителя 4 для электролиза, сглаживаются эквивалентной индуктив- 5р ностью цепи протекания тока и в нагрузку не проходят .. Переднему фронту 06 ратного импульса тока электролиза сопутствует электродинамический удар в электролизе с направлением векторов электромагнитных сил в сторону периферийных областей анода. Под ударньм вОздействием электролиза с подошвы анода в единицу времени уносится боль92 шее количество анодных газов, чем в статическом режиме . работы ванны.

Изменение тока электролиза заканчивается в момент времени t<. Длительность импульса U t — t выбирается равной постояйной времени цепи нагрузки, так как превьппении ее приводит к достижению обратным импульсом тока значения, близ -ого к установившемуся, а уменьшение длительности им пульса Ц«не позволяет полностью использовать возможностей, заложенных в иетоде, очистки анода.

В момент времени t+ формируется сигнал U< на втором выходе генератора 1 импульсов, который, проходя без изменения полярности на выход усили-. теля 2, дискретно увеличивает сигнал задания тока электролиза. Начиная с момента времени t ток электролиза возрастает и в момент времени t досэ тигает значения, равного току в момент времени t

Снижение произвоцительности серии электролизных ванн на интервале времени 1,— 1, обусловленное снижением тока электрода Е, компенсируется за счет электродинамического удара, свя- .занного с возрастанием тока электрода на интервале t - tq очищается от га зовых пузырей поверхность анода, что позволяет повысить производительность электролизных ванн алюминия на 0,1Z что составляет от 70 до 100 т металла в год на одну серию электролизеров ° фориула изобретения

Устройство для управления вь1прямителем для электролиза, содержащее генератор импульсов, датчик тока элект- . ролиза и блок формирования управляющих сигналов, первый вход которого подключен к выходу датчика тока элек т ролиза, второй вход через первый резистор подключен к источнику задающегосигнала, отличающееся теи, что, с целью увеличения производительности электролизных ванн и повьппения эффективности очистки анодов, оно снабжено вторым резистором, операционныи усилителем, выход которого че— реэ второй резистор подключен к второму входу блока формирования управляющих сигналов, а генератор импульсов выполнен с двумя выходами формирбвания двух последовательностей импуль1536492

Составитель В. Гордеев

Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Pep,àKòîð И. Касарда

Заказ 114 Тираж 492 П одии ано а

ВН ИПБ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101 сов сдвинутых по Фазе„ причем первый ду, а вторбй выход — к неинвертирующевыход подключен к инвертирующему вхо- му входу операционного усилителя.