Szafa prostownicza do elektrolizy cynkowej

Wytapianie i oczyszczanie cynku obejmuje dwa procesy, w zależności od surowca: elektrolizę cynku i elektrolityczne otrzymywanie cynku. Sprzęt prostowniczy jest kluczowym elementem tego procesu, znacząco wpływając na jakość i koszt energii produkowanego cynku. Kompletny system prostownika obejmuje szafę prostownika, szafę sterowniczą, transformator prostowniczy, chłodnicę wody czystej, czujniki prądu stałego i przełączniki prądu stałego. Zazwyczaj jest on instalowany w pomieszczeniu zamkniętym, w pobliżu ogniwa elektrolitycznego, z chłodzeniem wodą czystą, i charakteryzuje się napięciami wejściowymi 35 kV i 10 kV.

I. Zastosowania

Ta seria szaf prostownikowych jest stosowana głównie w różnego rodzaju urządzeniach prostownikowych i automatycznych systemach sterowania do elektrolizy metali nieżelaznych, takich jak aluminium, magnez, mangan, cynk, miedź i ołów, a także soli chlorkowych. Może również służyć jako zasilacz do podobnych obciążeń.

II. Główne cechy szafki

1. Typ połączenia elektrycznego: Typ połączenia jest zazwyczaj wybierany na podstawie tolerancji napięcia stałego, prądu i harmonicznych sieci. Dwie główne kategorie to połączenia podwójnego antygwiazdowego i trójfazowego mostka, z czterema różnymi kombinacjami: połączenia sześciopulsowe i dwunastopulsowe.

2. Tyrystory dużej mocy służą do redukcji liczby elementów połączonych równolegle, co upraszcza konstrukcję szafy, zmniejsza straty i ułatwia konserwację.

3. Komponenty i szybkotopliwe miedziane szyny zbiorcze wykorzystują specjalnie zaprojektowane profile obiegu wody obiegowej, co zapewnia odpowiednie odprowadzanie ciepła i dłuższą żywotność komponentów.

4. Wciskanie komponentów odbywa się przy użyciu typowej konstrukcji zapewniającej zrównoważoną siłę stałą i podwójną izolację.

5. Do wewnętrznych połączeń wodnych stosuje się importowane, wzmocnione, przezroczyste, miękkie rurki z tworzywa sztucznego, odporne na wysokie i niskie temperatury oraz charakteryzujące się długą żywotnością.

6. Elementy składowe baterii grzejnikowych poddawane są specjalnej obróbce w celu zapewnienia odporności na korozję.

7. Obudowa jest obrabiana w całości przy użyciu obrabiarek CNC, a całość pokryta jest powłoką proszkową, co zapewnia estetyczny wygląd.

8. Szafki są zazwyczaj dostępne w wersji otwartej do stosowania wewnątrz pomieszczeń, półotwartej do stosowania na zewnątrz oraz w pełni uszczelnionej, z okablowaniem wlotowym i wylotowym zaprojektowanym zgodnie z wymaganiami użytkownika.

9. Ta seria szaf prostowniczych wykorzystuje cyfrowy przemysłowy system sterowania wyzwalaczem, który umożliwia sprzętowi...

III. Charakterystyka techniczna

1. Regulator: Regulatory cyfrowe oferują elastyczne i zmienne tryby sterowania oraz stabilną charakterystykę, natomiast regulatory analogowe zapewniają szybką reakcję. Oba wykorzystują sterowanie ujemną sprzężeniem zwrotnym prądu stałego, osiągając dokładność stabilizacji prądu lepszą niż…±0,5%. 2. Wyzwalacz cyfrowy: generuje 6- lub 12-fazowe impulsy wyzwalające o podwójnym, wąskim wzorze impulsów, rozmieszczonych co 60°. Charakteryzuje się silnym przebiegiem wyzwalającym, asymetrią faz ≤ ±0,3°, zakresem przesunięcia fazowego 0–150° oraz jednofazową synchronizacją prądu przemiennego. Osiągana jest wysoka symetria impulsów.

3. Obsługa: Obsługa za pomocą przycisków dotykowych umożliwia uruchamianie, wyłączanie i regulację prądu.

4. Zabezpieczenia: obejmują rozruch bezprądowy, dwustopniowe zabezpieczenie nadprądowe DC, zabezpieczenie przed utratą sygnału sprzężenia zwrotnego, zabezpieczenie przed przekroczeniem dopuszczalnego ciśnienia i temperatury wody, zabezpieczenie przed blokadą procesową oraz wskaźnik przekroczenia dopuszczalnego kąta sterowania. System może również automatycznie regulować położenie odczepu transformatora w oparciu o kąt sterowania.

5. Wyświetlacz: Wyświetlacz LCD pokazuje natężenie prądu stałego, napięcie stałe, ciśnienie wody, temperaturę wody, temperaturę oleju i kąt sterowania.

6. Produkt dwukanałowy: Podczas pracy oba kanały pełnią funkcję rezerwowych, umożliwiając konserwację bez wyłączania i przełączanie bez zakłóceń (prądowych). 7. Komunikacja sieciowa: Obsługuje wiele protokołów komunikacyjnych, w tym Modbus, Profibus i Ethernet.

Specyfikacja napięcia:

16 V 36 V 75 V 100 V 125 V 160 V 200 V 315 V 400 V 500 V 630 V 800 V 1000 V 1200 V 1400 V

Aktualne specyfikacje:

300A 750A 1000A 2000A 3150A 5000A 6300A 8000A 10000A 16000A 20000A 25000A 31500A 40000A 50000A

63000A 80000A 100000A 120000A 160000A

IV. Tabela parametrów technicznych prostownika elektrolitycznego

Główne specyfikacje, parametry elektryczne i wymiary prostowników do elektrolizy

Wprowadzenie do zasilania elektrolizy cynku

Zasilacze wykorzystujące elektrolizę cynku są na ogół zasilaczami prądu stałego o niskim napięciu, dużym natężeniu prądu i regulowanym prądzie stałym.

Biorąc za przykład pasującą szafę prostownikową: KGHS-18KA/165V:

I. Główna forma układu: Podwójna antygwiazdowa, jednofazowa, odwrotno-równoległa metoda prostowania tyrystorowego. Każdy moduł prostownika składa się z jednego transformatora z przełączanymi odczepami pod obciążeniem i jednej szafy prostownika tyrystorowego 18 kA, tworząc 6-fazowy układ prostowania. Dwa moduły mogą tworzyć układ 12-pulsowy.

II. Metoda regulacji napięcia: zgrubna regulacja autotransformatora pod obciążeniem, precyzyjna regulacja poprzez regulację napięcia sterowaną fazowo tyrystorami; układ prostownika jest wyposażony w ręczną i automatyczną regulację zakresu przełączania pod obciążeniem. Automatyczna regulacja opiera się na kącie sterowania w zakresie 5–25 stopni (aby dostosować się do różnych warunków użytkowania, użytkownicy mogą samodzielnie ustawić wartość działania przełącznika pod obciążeniem w systemie sterowania komputera nadrzędnego i na ekranie dotykowym).

III. Parametry prostownika:

Transformator prostowniczy Model: ZHPPS-4000/10

Zakres regulacji napięcia: 65%-105%

Liczba impulsów: 6 impulsów na jednostkę.

Liczba stopni regulacji napięcia: 9-stopniowa regulacja za pomocą przełącznika odczepów pod obciążeniem.

IV. Sterowanie i ochrona szafy prostownikowej:

4.1 Połączenia obwodów wodnych chłodnic wodnych elementów prostowniczych, ramion mostków prostowniczych i ramion mostków bezpieczników szybkodziałających wykorzystują zaawansowane metody połączeń, aby zminimalizować korozję elektrochemiczną. Zastosowano rury ze stali nierdzewnej, a wszystkie dysze wodne zabezpieczono śrubami ze stali nierdzewnej, aby zapewnić szczelność w wysokich temperaturach. Połączenia kołnierzowe stosuje się tam, gdzie montaż i demontaż są wygodne.

4.2 Chłodzenie czystą wodą głównej szafy prostownika: Główny kolektor wody chłodzącej wykonany jest ze stali nierdzewnej. Każda szafa posiada jeden wlotowy i jeden wylotowy przewód wodny. Wszystkie obiegi wodne są podłączone za pomocą rur wzmocnionych gumą i siatką. Obiegi wodne muszą wytrzymać 30-minutowy test przy ciśnieniu wody 0,4 MPa bez wycieków, a rury muszą być łatwe i szybkie w demontażu.

4.3 Upewnij się, że elementy prostownika mają wystarczający nacisk styku, ramiona prostownika mają wystarczającą wytrzymałość mechaniczną, ekonomiczną gęstość prądu i dobry efekt chłodzenia.

4.4 Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe obwodu głównego. Wymagane jest skuteczne pochłanianie przepięć roboczych i atmosferycznych, a także przepięć wywołanych uderzeniem pioruna, aby zapewnić bezpieczną eksploatację.

4.5 Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe komutacji elementów tyrystorowych. Zamontuj elementy RC o odpowiednich parametrach pojemnościowych jak najbliżej elementu tyrystorowego i staraj się, aby okablowanie było jak najkrótsze, aby zapewnić ochronę przed przepięciami RC w wyniku komutacji elementów tyrystorowych.

4.6 Zabezpieczenie przed uszkodzeniem elementu tyrystorowego. W celu zapewnienia ochrony należy stosować bezpieczniki szybkodziałające połączone szeregowo z elementem tyrystorowym. W przypadku przepalenia jednego bezpiecznika szybkodziałającego, sygnalizowane jest uszkodzenie odpowiedniego elementu ramienia; w przypadku przepalenia dwóch bezpieczników szybkodziałających, impuls jest blokowany.

4.8 Zabezpieczenie nadprądowe i alarm przeciążenia. W przypadku wystąpienia zwarcia w obciążeniu lub przekroczenia przez prąd 105% wartości znamionowej, do sterownika PLC zostanie wysłany sygnał zabezpieczenia nadprądowego i uruchomiony zostanie alarm. Gdy prąd obciążenia przekroczy 110% wartości znamionowej, system wygeneruje sygnał alarmu przeciążenia i wyłączy się. (Ustawienia można dostosować w systemie sterowania komputera nadrzędnego).

4.9 Zabezpieczenie przed przegrzaniem. Termopary monitorują temperaturę wody obiegowej, a zebrane sygnały analogowe są przesyłane do sterownika PLC. Gdy temperatura na wylocie wody chłodzącej przekroczy ustawioną wartość, sterownik PLC generuje sygnał alarmu przegrzania. (Ustawienia można dostosować w systemie sterowania komputera nadrzędnego).

4.10 Zabezpieczenie przed podciśnieniem. Na głównym wlocie ze stali nierdzewnej zainstalowany jest przetwornik ciśnienia, a zebrane sygnały analogowe są przesyłane do sterownika PLC. Gdy ciśnienie wlotowe spadnie poniżej 0,1 MPa lub nastąpi przerwa w dostawie wody, sterownik PLC generuje sygnał alarmowy podciśnienia. (Ustawienia można dostosować w systemie sterowania komputera nadrzędnego).

4.11 System monitorowania alarmów przepalenia bezpieczników: Aktualny stan działania wszystkich bezpieczników szybkodziałających jest przesyłany do sterownika PLC za pośrednictwem komunikacji z urządzeniem wykrywającym bezpieczniki. Ogólny sygnał alarmowy jest również przesyłany do sterownika PLC za pośrednictwem pary styków biernych. Stan działania wszystkich bezpieczników szybkodziałających w urządzeniu jest wyświetlany na ekranie dotykowym i komputerze hosta. W przypadku awarii, lokalizacja uszkodzonego bezpiecznika szybkodziałającego może zostać szybko zlokalizowana. Zielony wyświetlacz wskazuje na normalną pracę, a czerwony alarm wskazuje na awarię, ułatwiając rozwiązywanie problemów. 4.12 Zabezpieczenie przed zwarciem w obwodzie sprzężenia zwrotnego. W przypadku przerwania sygnału sprzężenia zwrotnego, układ stabilizacji prądu automatycznie przełącza się na pracę w pętli otwartej i wysyła sygnał zwarcia w obwodzie sprzężenia zwrotnego do sterownika PLC.

V. Zaplecze komputerowe. Zaplecze komputerowe może monitorować i regulować napięcie i prąd prostownika w szafie prostownika w czasie rzeczywistym. Może również monitorować stan pracy każdego szybkiego bezpiecznika, temperaturę roboczą każdego tyrystora, ciśnienie i temperaturę wody obiegowej oraz temperaturę oleju transformatorowego w czasie rzeczywistym. Parametry zabezpieczeń można ustawiać i regulować, a dostępne są interfejsy do pomiaru parametrów procesu elektrolizy (napięcie na ogniwo, monitorowanie pH online itp.) oraz zabezpieczenia połączeń procesu elektrolizy.