Патент ссср 188678
Патент 188678
Классы МПК
Патент ссср 188678
Иллюстрации
Реферат
I88678
ОПИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Веаз Coaeeasa
Сациелиотичеонив республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Кл. 40с, 3/02
40с, 3/12
Заявлено 31.Ч111.1965 (№ 1026677/22-2) с присоединением заявки №
Комитет по долги изобретений н отнрытнй при Совете Министров
СССР
Приоритет
Опубликовано 01.Х1.1966. Бюллетень ¹ 22
Дата опубликования описания 26,XI.196á
МПК С 22d
С 22d
УДК 669.713.7.002.51-52(088.8) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
РАБОТОЙ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
Из промышленной практики известны способы автоматического регулирования алюминиевых электролизеров, основанные на стабилизации падения напряжения на электролизере, на стабилизации сопротивления электролизера (или межполюсного зазора), на автоматическом поиске такого минимального межэлектродного расстояния, при котором еще не наблюдается существенного уменьшения содержания СО в анодных газах.
Новым в описываемом способе является использование амплитуды колебаний напряжения в качестве параметра, позволяющего судить о технологическом состоянии электролизера и находить такое положение анода, при котором устраняются нарушения и обеспечивается максимальная эффективность процесса.
Проведенные автором исследования показали, что под действием различных физических факторов не всегда весь ток, проходящий через электролизер, полностью участвует в процессе электролиза. Часть тока, в зависимости от степени влияния физических факторов, теряется электронной проводимостью.
Основными причинами потерь тока являются короткие замыкания электродов, вызванные неравномерностью подовых настылей и осадками, при «оголении» которых нарушается равномерность распределения тока и, следовательно, равномерность расхода анода на электролиз, и появлением на подошве анода неровностей. Определенное влияние оказывают также загрязнения анодной массы и подовые глиноземистые осадки. Неравномерные подовые настыли, закрывающие отдельные участки катода, приводят к неравномерности прохождения тока по катоду, к нарушению симметричности магнитного поля, в результате чего часть волн металла входит в соприкосновение с подошвой анода. Вероятность коротких замыканий возрастает по мере уменьшения межэлектродного расстояния, увеличения ширины анода, увеличения плотности тока, образования на подине электролизера неравномерных настылей и осадков.
При ровной подошве анода, равномерных подовых настылях и при отсутствии осадков потери тока исключаются даже при уменьшении рабочего напряжения до 4 в и ниже. Наоборот, при указанных условиях даже при 5 в и более наблюдаются значительные потери тока. На отдельных электролизерах потери тока доходят до 30% и выше, составляя в среднем по заводу 5 — 6%.
Таким образом, величина межэлектродного расстояния должна быть выбрана такой, чтобы при минимально возможном напряжении
30 не допускать потерь тока из-за коротких замыканий, добиваясь тем самым максимального экономического эффекта.
Описываемый способ автоматического управления основан на ведении процесса электролиза при возможно низких рабочих напряжениях (до минимально допустимых значений, имея в виду тепловое равновесие), при условии автоматического контроля и недопущения или резкого уменьшения потерь тока электронной проводимостью вследствие коротких замыканий, т. е. он основан на автоматическом поиске и поддержании экономически наиболее эффективного режима.
Основным элементом системы управления является датчик — прибор для записи колебаний напряжения электролизера, позволяющий косвенно оценивать потери тока (из-за невозможности прямого и объективного измерения их).
Изучение показало, что между потерями тока из-за коротких замыканий и характером колебаний напряжения электролизера, в частности их амплитудой, имеется достаточно четкая связь, что может быть использовано при автоматическом управлении процессом.
Установлены следующие характерные режимы: а) при небольших коротких замыканиях, связанных с периодическими соприкосновениями подошвы анода с металлом, колебания напряжения весьма неровны с амплитудой порядка несколько десятых вольта и выше. При записи этих колебаний получается лента с весьма большими изломами, причем обычные колебания напряжения, вызванные колебаниями уровня металла под действием магнитного поля и циркуляции электролита, чередуются с большими колебаниями, вызванными короткими замыканиями. Такие колебания хорошо заметны на вольтметрах электролизеров; б) при очень больших потерях тока, вызванных наличием постоянных источников коротких замыканий (неровности на подошве анода с большими сечениями, входящими в металл), амплитуда колебаний сильно уменьшается и составляет несколько милливольт.
Стрелка вольтметра такого электролизера не колеблется, за исключением отдельных случаев заметных изменений силы тока в цепи, связанных с возникновениями на отдельных электролизерах анодных эффектов. На практике такие случаи встречаются относительно редко; в) при отсутствии коротких замыканий величина амплитуды колебаний напряжения, вызванных волнением поверхности металла под действием магнитного поля и циркуляции электролита, колеблется в пределах нескольких десятков милливольт (30—
60 мв). При записи таких колебаний полу-, чается лента более или менее равномерной ширины, по внешнему виду отличающаяся от приведенных выше. Такой характер колебаний считается оптимальным, и его можно при- нимать в качестве критерия отсутствия коротких замыканий.
Таким образом, задача автоматического уп5
5О
65 равления сводится к автоматическому поиску и поддержанию оптимального характера колебаний напряжения электролизера (имея в виду в основном их амплитуду) при отсутствии коротких замыканий и возможно низких напряжений, т, е. процесс следует вести так, чтобы напряжение электролизера было возможно минимальным, при котором еще не наступили бы короткие замыкания.
На чертеже приведена схема осуществления описываемого способа.
B устройство управления 1, представляющее собой несложную математическую (кибернетическую) машину, поступает значение напряжения Е электролизера 2 через соответ-, ствующий датчик 8 и преобразователь сигналов 4. В устройство управления поступает также значение напряжения Е; источника постоянного тока 5 из узла регулирования 6, предназначенного для регулирования величины напряжения источника постоянного тока, через соответствующий датчик 7 и преобразователь сигналов 8. В устройстве управления производится вычитание разности Š— E,.
= ЛЕ. При этом в записывающем приборе 9 с помощью узла регулирования 6 по сигналам А и Б, поступающим из устройства управления 6, эта разность проводится в допустимые пределы с тем, чтобы она не превышала заданное значение. Установленное таким образом напряжение компенсации Е, из узла регулирования 6 поступает в узел компенсации 10, откуда разность Š— Е, = ЬЕ через делитель напряжения 11 поступает в записывающий прибор 9. Из последнего, через соответствующий преобразователь 12, данные величин амплитуд (ширина записанной на бумаге прибора ленты) за определенные промежутки времени (5 — 10 сек) поступают в устройство управления 1.
Объект управления — электролизер 2— связан с устройством управления через привод анода И, куда поступают сигналы В и
1 соответственно на подъем или спуск анода.
С пульта управления 14 в устройство управления вводятся постоянные величины, в частности минимально допустимые значения напряжения и мощности электролизера, ответственные за сохранение требуемого теплового режима электролизера, верхний допу-; стимый предел напряжения, допустимые значения ЬЕ и пр. Фактические значения Е, Е и AE выдаются на печать 15 (при необходимости исследований).
Получив сигналы о величине амплитуды, колебаний напряжения электролизера из преобразователя, управляющее устройство сопоставляет их с заложенным в нем эталонным значением допустимой величины амплитуды.
Если поступившие значения амплитуды соответствуют эталонным в случае отсутствия коротких замыканий, приводу анода подается сигнал Г на снижение напряжения Е на одну ступень, Затем вновь проверяется величина амплитуды колебаний и, если она остается в
188678
1 / 1
Составитель Г. А. Григоренко
Редактор Л. М. Струве Техред Т. П. Курилко Корректоры: А. М. Смак и Л. Е. Марисич
Заказ 3743/14 Тираж 900 Формат бум. 60х90 /з Объем 0,3 изд. л. Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2 допустимых пределах, сигнал Г повторяется, и так до тех пор, пока не произойдет увеличе. ние амплитуды колебаний напряжения больше допустимого. Тогда управляющее устройство подает сигнал В на подъем напряжения на одну ступень, Если при снижении анода напряжение Е доходит до минимально допустимого значения, исходя из теплового равновесия, то несмотря на оптимальный характер амплитуды колебаний, дальнейший спуск анода прекращается во избежание переохлаждения электролита. Если в начале поиска оптимального положения анода окажется, что величина амплитуды колебаний напряжения превышает допустимые значения, это считается признаком замкнутости электродов, и подается сигнал В на подъем анода на одну ступень с последующей проверкой величины амплитуды колебаний напряжения и новым подъемом, при необходимости, анода, до достижения оптимальной величины амплитуды колебаний напряжения.
Через коммутационную систему устройство, управления может быть подключено ко многим электролизерам (корпус или серия). Прг необходимости можно предусматривать включение или отключение отдельных электролизеров в систему управления прямо с рабочих мест, например, при выливке металла, перетяжке анодных рам, аварийных состояний и пр.
Предмет изобретения
Способ автоматического регулирования работой алюминиевого электролизера с использованием управляющего устройства, устройства записи колебаний напряжения электролизера и устройства автоматического перемещения анода, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности регулирования и сокращения расхода электроэнергии, процесс электролиза регулируют по оптимальной амплитуде колебаний падения напряжения электролизера путем поиска и поддержания оптимального значения межэлектродного расстояния и сопоставления его с эталоном, включенным в схему управляющего устройства.