Способ контроля и регулирования работы электролизера для получения алюминия и устройство для осуществления способа

Способ контроля и регулирования работы электролизера для получения алюминия и устройство для осуществления способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

М 97290

Класс 40с, 4

СССР

0ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В. Г. Яблоков

СПОСОБ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА.Заявлено 12 января 1946 г. за .% 1797734232! в Министерство цветной металлургии с присоединением заявки Хз 2239, 371222

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» .% 2 за 1954 г.

Для ведения технологического процесса электролиза алюминия по оптимальному режиму необ.одимо соблюдение ряда условий, из которых основными являются: поддержание постоянства теплового режима ванны, рациональное питание ванны глиноземом, корректирование состава электролита, контролирование междуполюсного расстояния, степени загрязнения подины и утечки тока.

Контроль и регулирование работы электролизных ванн осуществляются в зависимости от ряда внешних признаков: толщины корки, цвега электролита, характера пламени, кипения и цвета глинозема, характера и периодичности анодных эффектов, падения напряжения на ванне, состояния подины при перемешивании электролита. Ведение процесса электролиза алюминия по оптимальному режиму весьма затруднительно вследствие субъективности оценки указанных внешних признаков.

Целью изобретения является повышение качества контроля и регулирования электролизера для по.лучения алюминия за счет автоматизации управления энергетической частью процесса электролиза.

Это достигается тем, что в процессе работы электролизера непрерывно контролируют падение напряжения между жидким алюминием и анодом или катодом и автоматически изменяют междуполюсное расстояние в зависимости от изменения падения напряжения на ванне, а в периодликвпдации анодного эффекта анод автоматически опускают до соприкосновения с жидким алюминием.

Дл а осуществления указанного способа контроля и регулирования работы электролизера предлагается устроцство, в состав которого входит: электродвигатель. приводящий в действие механизм перемещения анода; контактный вольтметр, измеряющий падение напряжения на ванне и воздействующий указанным электродвигателем на цепи управления; реле напряжения, предназначенноедля блокирования контактного вольгметра и управления электродвигателем в периодликвидации анодного эффекта; контрольный вольтметр, предназначенный для из№ 97290 мерения падения йапряженнй между жидким алюминием и анодом или катодом. к

Для осуществления постоянного электрического контакта с жидким алюминием применен вспомогательный электрод, состоящий пз металлического проводника, помещенного в трубе из диэлектрика (например, силита), укрепленной в защитной втулке из углеродистого материала.

На фиг. 1 показаны схематичный разрез электролизера и схема включения контрольной и регулирующей аппаратуры; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема устройства для автоматического регулирования работы электролизера; на фиг. 3 — шкала контрольного вольтметра.

Электролизная ванна (фиг. 1) снабжена механизмом МПА для подъема и опускания анода, приводимым в действие электродвигателем ЭД. К анодной А и катодной К ошиновкам подключены контактный гальванометр КГ, используемый как вольтметр, измеряющий падение напряжения на ванне, и реле напряжения PH. Контрольный вольтметр В при помощи вспомогательного электрода Э включен между жидким алюминием и анодной ошиновкой А.

По другому варианту этот вольтметр может быть подключен к катодной ошиновке К (как показано пунктирной линией) .

В состав устройства для автоматического регулирования работы электролизера, помимо указанного механизма и приборов, входит реверсивный магнитный пускатель РМП (фиг.

2) с термореле ТР1 и ТР2, обмотками возбуждения ОН и ОВ и пусковыми кнопками КН, КПН и КПВ, однополюсный рубилышк Р, промежуточные реле РА, РБ, РВ, сигнальные лампы БЛ, КЛ, ЗЛ и щиток Ш, управления с трехполюсным рубильником и предохранителями.

С целью упрощения схемы и уменьшения количества отдельных элементов устройства, в контактный гальванометр КГ обычного типа вмонтированы два ртутных переключателя. Датчиком для контактного гальванометра КГ служит потенциометр П, включенный параллельно основной цепи электролизной ванны

Нормально открытые контакты КГ2 и КГ4 гальванометра являются передвижными вдоль шкалы прибора, чем обеспечивается его настройка на различное значение регулируемой величины. Неподвижный контакт гальванометра КГ1, работающий на переключение, и КГ5, нормально открытый, смонтированы соответственно в начале и в конце шкалы прибора, градуированной по номинальному напряжению ванны.

Для включения устройства в работу необходимо включить трехполюсный рубильник на щитке III u однополюсный рубильник.

Автоматическое регулирование работы электролизера, заключающееся в заданных пределах падения напряжения на ванне за счет изменения величины междуполюсного расстояния

MP путем перемещения анода, осуществляется следующим образом.

При нормальном напряжении на ванне, на которое настроен контактный гальванометр КГ, стрелка прибора находится в зоне контакта КГЗ и периодически через каждые 15 секунд замыкает этот контакт, вследствие чего загорается мигающим светом белая лампа БЛ, сигнализируя о нормальной работе электролизера. Если напряжение на ванне упадет ниже допустимой величины, то при очередном периоде контроля стрелка гальванометра замкнет контакт

КГ2, что приведет к возбуждению обмотки ОВ пускателя РМП и переключению контактов ОВ1 и ОВ2.

При этом благодаря замыканию главных контактов ОВ1 будет включен электродвигатель ЭД механизма

MIlA перемещения анода, который начнет поднимать анод, вызывая тем самым повышение напряжения на ванне.

При размыкании контакта КГ2 цепь обмотки ОВ взорвется, контакты ОВ1 и ОВ2 вернутся в исходное положение и электродвигатель ЭД остановится.

Если к началу следующего периода контроля напряжение на ванне

М 97290 достигнет нормальной величины, то снова будет иметь место замыкание контакта КГЗ и цепи белой сигнальной лампы БЛ.

Если же напряжение на ванне поднимется выше заданного предела, то стрелка гальванометра замкнет контакт КГ4, что приведет к возбуждению обмотки ОН пускателя

РМП и переключению контактов

ОН1, ОН2 и ОНЗ. При этом благодаря замыканию главных контактов ОН1 электродвигатель ЭД будет приведен во вращение в сторону, обратную той, в которую он вращался при замыкании контактов

ОВ1, что приведет к опусканию анода и уменьшению падения напряжения на ванне. Размыкание контакта ОН2 и замыкание контакта

ОНЗ, происходящие одновременно с замыканием контактов ОН1, не вызовут срабатывания каких-либо элементов устройства.

При замыкании контакта КГ4 обмотка ОН пускателя окажется обесточенной, контакты ОН1, ОН2 и ОНЗ вернутся в исходное положение и электродвигатель ЭД остановится.

Таким образом, при нормальном режиме работы ванны осуществляется автоматическое поддержание заданной величины падения напряжения на ванне.

При возникновении аварийного режима в виде анодного эффекта, сопровождающегося медленным подъемом напряжения на ванне, примерно до 12 — 15 в, стрелка гальванометра КГ при очередном периоде контроля замкнет контакт КГ5, отчего загорится красная сигнальн.;я лампа КЛ (которая может дублироваться акустическим сигналом, па схеме не показанным), возни,нет возбуждение обмотки промежуточного реле PA и переключение контактов РА1, РА2 и РАЗ. При этом замыкание контакта РА1, шунтпрующего контакт КГ5, обеспечивает самоблокировку реле РА, что является необходимым, т:..к как контакт КГ5 разомкнется значительно раньше, чем будет закончена ликвидация аварийного режима работы ванны. Размыкание контакта РАЗ, разрывающее цепь обмотки ОВ пускателя, исключает возможность включения электродвигателя Э3, на подъем анода. Замыкание же контакта РА2 вызовет возбуждение обмотки ОН пуск:теля и тем самым ьключение электродвигателя на опускание анода, а также приведет к замыканию контакта ОНЗ. шунтируюгцего кнопку КН, что исключает возможность приведения схемы в нормальное состояние путем нажатия i,:t oïêè КН. Поэтому анод в данном случае будет опускаться до тех пор, пока не замкнет ванну накоротко, т. е. до соприкосновения с жидким алюминием.

Когда напряжение на ванне окажется равным илп близким к нулю, стрелка гальванометра при очередном периоде контроля переключит контакт КГ1, что приведет к обесточиванию обмотки ОН, возврату контактов OHI, ОН2 и ОНЗ в исходное положение и к остановке электродвигателя. Одновременно с этим переключение контакта КГ1 вызовет срабатывание реле PB и переключение кон актов РВ1, РВ2 и

РВЗ. При этом замыкание контакта

РВ1, шунтпрующего нормально открытую часть контакта КГ1, обеспечивает самоблокировку реле РВ, размыкание контакта РВ2 исключает возбуждение обмотки ОН, а замыкание контакта РВЗ вызогет непрерывное горение белой лампы БЛ.

Возврат в исходное (открытое) положение контакта ОНЗ позволяет нажатием кнопки КН вернуть схе.л в исходчое положение после загрузки ванны глиноземом. Затем для начала автоматичес.;oro регулирования процесса электролиза необходи о, не выключая рубнлышка Р, нажать кнопку КПВ пуска электродвигателя на подъем анода и держать ее замкнутой до тех пор, пока стрелка гальванометра не окажется междi контактами К12 и КГ4.

Аналогичным образом, нажатием кнопки КПН, осуществляется опускание анода.

Нормально замкнутый контакт

TP 1-2, принадлежащий термореле

ТР1 и ТР2, предохраняет электродвигатель ЭД от перегрузок. № 97290

В случае возникновения так называемого мгновенного анодного эффекта, характеризующегося резким возрастанием напряжения на ванне (примерно до 25 — 40 в), срабатывает электромагнитное реле напряжения РН и своим контактом

РН1 замыкает цепь обмотки возбуждения промежуточного реле РБ и зеленой лампы ЗЛ. Замыкание контакта РБ1 реле Pb самоблокируется, что необходимо, так как контакт РН1 разомкнется раньше, чем будет ликвидирован анодный эффект.

В то же время прн очередном периоде контроля стрелка iальванометра замкнет контакт КГ5, что будет сопровождаться уже описанными выше переключениями в схеме, вызывающими опускание анода до соприкосновения с жидким алюминием.

Нажатием кнопки КН после ликвидации анодного эффекта схема возвращается в исходное положение.

Контрольный вольтметр В (фиг. 1), измеряющий падение напряжения в электролите, находящееся в известной зависимости от междуполюсного расстояния МР, используется в данном случае как указатель величины междуполюсного расстояния, а также утечки тока. С этой целью вольтметр снабжается шкалой, одна часть которой проградуирована в миллиметрах междуполюсного расстояния, а другая — в процентах от номинальной величины рабочего тока, как это показано на фиг. 3.

Изображенный на фиг. 1 вспомогательный электрод Э для обеспечения постоянного электрического контакта с жидким алюминием представляет собой тугоплавкий металлический проводник. помещенный в трубке из диэлектрика (например, силита), которая крепится в защитной втулке из углеродистого материала.

В том случае, если возможно крепление вспомогательного электрода непосредственно в слое застывшего электролиза, который является диэлектриком, указанный металлический проводник может быть помещен в трубке из углеродистого материала.

Предмет изобретения

1, Способ контроля и регулирования работы электролизера для получения алюминия путем поддержания в заданных пределах падения напряжения на ванне за счет перемещения анода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества контроля и регулирования, в процессе работы электролизера контролируют падение напряжения между жидким алюминием и анодом или катодом и автоматически изменяют междуполюсное расстояние в зависимости от изменения падения напряжения на ванне, а в период ликвидации анодного эффекта анод автоматически опускают до соприкосновения с жидким алюминием.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, отл и ча ющееся тем, что оно заключает в себе электродвигатель, приводящий в действие: механизм перемещения анода, контактный вольтметр, измеряющий падение напряжения на ванне и воздействующий на цепи управления указанным электродвигателем; реле напряжения, предназначенное для блокировки контактного вольтметра и для управления электродвигателем в период ликвидации анодного эффекта, и контрольный вольтметр, предназначенный для измерения падения напряжения между жидким алюминием и анодом или катодом.

3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что для обеспечения постоянного электрического контакта с жидким алюминием применен вспомогательный электрод, состоящий из металлического проводника, помещенного в трубку из диэлектрика, например силита, укрепленную в защитной втулке из углеродистого материала.