Elektrolīzes iekārtu elektroiekārtas un automatizācija
Visi elektrodi elektrolīzes vannās parasti ir savienoti paralēli, lai elektrolizatora strāva sastāvētu no atsevišķu elektrodu pāru strāvu summas: gluži pretēji, spriegums vannā ir vienāds ar spriegumu elektrodu pāros. . Savukārt elektrolīzes vannas ir savienotas virknē tā, ka kopējais iekārtas spriegums sasniedz simtiem voltu. Izņēmums ir ūdens sadalīšanas iekārtas, kas izgatavotas pēc filtra preses principa, kur visi elektrodi ir savienoti virknē.
Sakarā ar to, ka elektrolizētajos iekārtās strāvas un augu izmēri ir lieli, strāvas novadīšanas sistēma ir diezgan sazarota, ar lielu kontaktu skaitu.
attēlā. 1 parādīta alumīnija elektrolīzes vannas kopņu diagramma. Kā redzat, tas ir ļoti sarežģīts, nodrošinot divvirzienu strāvas padevi, izmantojot jaudīgus kopņu komplektus un elastīgus termiskās izplešanās kompensatorus.Turklāt gadījumā, ja remonta laikā ir nepieciešams atvienot vannas, tiek nodrošināti džemperi, kas savieno divu blakus esošo vannu katoda blokus, tādējādi noņemot vienu no tiem.
Rīsi. 1. Kopne alumīnija elektrolīzes vannai ar vienu nepārtrauktu anodu un sānu strāvas padevi: 1 — anoda stāvvads, 2 — anoda kopne, 3 — kompensācijas kopne, 4 — elastīgās anoda kopnes, 5 — tapu kopnes kontakts, 6 — katoda kopnes stienis, 7 — elastīgā katoda kopne, 8 — paketes katoda kopne.
Kā materiālu sliedēm izmanto alumīniju un varu, retāk dzelzi. Ekonomiskais strāvas blīvums plkst elektrolīze ir 0,3 — 0,4 alumīnija kopnēm, 1,0 — 1,3 vara kopnēm, 0,15 — 0,2 A / mm2 tērauda un čuguna kopnēm.
Riepu šķērsgriezums tiek pārbaudīts attiecībā uz spriegojuma zudumu (ne vairāk kā 3%), sasilšanu (maksimālā temperatūra 70 ° C pie apkārtējās vides temperatūras 25 ° C) un mehānisko izturību. Fiksētos kontaktu savienojumus veic ar spiedienu (riepas saspiež starp divām liešanas tērauda plāksnēm, pievelk ar skrūvēm) vai metinātas. Spraudkontakti ir pieskrūvēti. Ķīļveida vai ekscentriskās skavas ir uzticamākas un ērtākas.
Lielākas jaudas dēļ elektrolīzes iekārtas parasti tiek barotas no augstsprieguma tīkla, un tiek izmantoti speciāli pazeminošie transformatori, lai saskaņotu barošanas spriegumu ar iekārtu spriegumu, piegādājot pārveidošanas blokus, lai trīsfāzu maiņstrāvu pārveidotu par līdzstrāvu. .
Pusvadītāju taisngrieži ar vienmērīgu sprieguma regulēšanu tiek izmantoti elektrolīzes iekārtu darbināšanai ar lielu jaudu, jo to efektivitāte ir augsta (98 - 99%), tie ir uzticamāki un izturīgāki, vieglāk kopjami, pastāvīgi gatavi darbam, klusi un bez toksiskām emisijām.
Veidojot jaudīgas elektrolīzes iekārtas, ir jāiekļauj pusvadītāju vārsti paralēli un dažreiz arī virknē, kas rada grūtības to īpašību noteiktas izkliedes dēļ. Lai izlīdzinātu strāvas sadalījumu starp vārstiem paralēlā savienojumā un spriegumu virknē, tiek izmantoti speciāli ķēdes risinājumi.
Tā kā pusvadītāju vārsti nespēj izturēt ievērojamas strāvas un sprieguma pārslodzes, tiek izmantotas īpašas aizsargierīces, kas atteices gadījumā īssavieno vārstus un izslēdz tos, kad notiek bīstams sprieguma vai darba strāvas pieaugums.
Rektificētā sprieguma regulēšana instalācijās ar pusvadītāju diodēm ir iespējama tikai maiņstrāvas pusē. Šim nolūkam tiek izmantota galvenā pazeminošā transformatora sprieguma pakāpju pārslēgšana vai īpašs vadības transformators ar tālvadības pakāpiena slēdzi. Piesātinājuma reaktors ir iekļauts katrā taisngrieža tilta atzarā vienmērīgai sprieguma regulēšanai.
Vārstu izvietojumu parasti veic skapjos, kas ražoti strāvai 13 000 un 25 000 A un rektificētajam spriegumam 300 — 465 V. Pārveidojošās apakšstacijas, kas baro elektrolīzes iekārtas, komplektē pa skapjiem. Taisngriežu skapju dzesēšana var būt gaiss vai ūdens.
Pārveidotāju bloku automātisko regulēšanu var veikt trīs veidos: pastāvīgam spriegumam, pastāvīgai jaudai, pastāvīgai strāvai.
Līdzstrāvas sprieguma regulēšana nodrošina arī pastāvīgu strāvu procesiem, kuros nav anoda efektu. Alumīnija elektrolīzes iekārtām šāda sistēma nav apmierinoša, jo, parādoties anodiskajam efektam, vannu virknē samazinās strāva un samazinās vannu produktivitāte, it īpaši ar vienlaicīgu anodisku iedarbību vairākās vannās. Šajā gadījumā par 20 — 30% var samazināties ne tikai vannu sērijas produktivitāte, bet arī tiek traucēts elektrolīzes vannu termiskais darbības režīms.
Pastāvīgā jaudas regulēšanā pēdējo uztur pastāvīgs regulators; iepriekš minētajā gadījumā sērijas strāva samazinās, bet mazāk nekā iepriekšējā gadījumā, jo regulators palielina spriegumu. Ar šo regulējumu nav izmaiņu enerģijas patēriņā, kas ir vēlams energosistēmā, bet prasa sprieguma rezervi konversijas apakšstacijā.
Līdzstrāvas regulēšana ir vislabākā procesa prasību izpildes ziņā. Taču ar šādu regulēšanu sprieguma krituma gadījumā barošanas tīklā vai anoda efekta parādīšanās gadījumā regulators palielina barošanas spriegumu un palielinās enerģijas patēriņš. Tāpēc šai vadības sistēmai ir nepieciešamas gan sprieguma, gan jaudas rezerves pārveidotāja apakšstacijā (parasti 7-10%).
Nesen ir uzsākts darbs pie parametrisko strāvas avotu izmantošanas elektrolīzes iekārtu darbināšanai, kurā notiek anoda efekts, kas automātiski stabilizē maiņstrāvu neatkarīgi no tās pretestības izmaiņām.
Parasti elektrolīzes vannas tiek uzstādītas gar ēkas korpusa asi divās vai četrās rindās, un elektroenerģijas apakšstacija tiek savienota ar vannas korpusu caur autobusu kanāliem autobusu kanālos vai ar rampām. Korpusa iekšpusē kopnes atrodas kopņu kanālos abās šūnu pusēs.
Jonu kustības diagramma vara elektrolīzes laikā Elektrolīta - vara sulfāta šķīdumu ielej traukā un tajā nolaiž divas vara plāksnes (elektrodi). Elektrolīzes laikā notiekošie procesi ir apskatīti rakstos Kas ir elektrolīze un Elektrolīze - aprēķinu piemēri.