技术中心
 
 

10万t铜电解周期反向稳流装置及监控系统

   日期:2005-08-03     来源:中国测控网     作者:管理员    

由冶金部自动化研究院提供的应用于沈阳沈兴铜业公司、金隆铜业公司的10万t铜电解周期反向稳流装置及监控系统,谐波滤波及补偿装置成套设备于1997年5月先后投入运行,运行情况良好。该装置具有以下技术特点:
  (1)采用水冷短网同相逆并联整流技术,有效地抑制了强电流下的空间强交变磁场,减少了干扰和换向过程的动态磁场铁损和涡流发热。
  (2)采用阻抗裂解式整流变压器技术,整流效率达98%,增加了短路阻抗,可靠性高。
  (3)采用3in(7.62cm)大功率晶闸管的并联技术,减少并联数,使装置结构简化,均流系数>85%。
  (4)采用在线电流自动周期反向技术,提高电流密度和产品质量及生产率。
  (5)实现自动调压和稳流技术,稳流精度<1%
  (6)装置容量额定输出电流40kA,输出电压0~250V。
  (7)功率因数由0.68提高到0.98,使注入电网的谐波电流、谐波电压限制在国标GB/T1454993规定值以内。

1 10万t铜电解周期反向稳流装置

1.1 工艺概述
  10万t铜电解是我国目前规模最大的铜电解设备,周期反向电解是铜电解的一种新工艺,它是在沉浸于硫酸铜酸性溶液电解槽中的铜阳极(正极)和铜阴极(负极)之间施加电压,铜从阳极电化溶解入溶液中,产生铜离子和电子,其电子经整流设备输送到阴极,溶液中的铜离子迁移到负极(阴极),电子和铜离子阴极表面重新结合,产生金属铜而沉淀在阴极。铜离子在电解液中的迁移过程,需要在铜阳极和阴极间外加电压。工业电解槽是浇灌的钢筋混凝土结构,电解槽彼此串联构成槽列,每组槽列(26~40个电解槽)是独立部分,电力和化学方面自成单元,便于电极的装槽、出槽,槽底清除阳极泥及电解槽的维修。各槽列的电路串联,使得槽列组合的总电压在100~250V。在槽串联系统中,相邻槽的阴极和阳极直接连接(即电位相同),即将阴极挂杆放在邻槽阳极挂耳的沟槽内,或将一槽的阴极和邻槽的阳极放在共用的配电铜排上,构成串联回路。采用周期反向电解可以解决阳极钝化和减少极间短路,大幅度提高极限电流密度,使直流电的方向周期地短时反向(正向0~200s,反向0~10s),可在电流密度达400A/时操作不出现阳极钝化现象,从而提高电解铜质量和生产效率。由于电解生产为连续式,分槽出电解铜,出铜时既不能使回路开路又不能带电出铜,因此,必须控制负载短路器的接通或断开,出铜槽的短路器闭合,其它槽的断开。电解铜生产一般设有种板电解、生产电解和净液电解系统。
1.2 可控整流稳流装置
  可控整流稳流装置由阻抗裂解式整流变压器、纯水冷却晶闸管整流主柜、控制柜、操作台、无功补偿和谐波滤波器及监控系统构成。整流变压器采用了特殊的四位一体的阻抗裂解式整流变压器,含有有载调压开关,双同相逆并联变压器,穿心式平衡电抗器,高压电流互感器,保护装置及油浸体外水冷却系统。具有交流调压、变压、负荷平衡等功能。整流变压器和功率变换柜的连接采用短网连接,从外表看似一体结构。整流稳流装置控制系统采用大板控制系统,所有控制功能被集成在一块印刷板上,完成电流闭环相位控制和无环流逻辑控制,主回路采用冶金部自动化研究院生产的3in(7.62cm)晶闸管,构成双双反星带平衡电抗器的同相逆并联接线供电,解决了强电流系统引起的强磁涡流发热问题。高次谐波滤波及无功补偿装置,使负荷注入电网的谐波电压、谐波电流被抑制在国标规定值内,提高了功率因数。

2 微机监控系统

2.1 系统硬件组成
  微机监控系统由PLC、PC及打印机组成,硬件配置如图1所示。PLC采用美国AB公司的SLC5/04,相应于生产反向电解、种板电解和净液电解系统,各配备有一个A13槽架和相应的控制模板。系统配有编程器,SLC500/4321747-L542主机,1746-P4电源板,1746-IB16输入模板,1746-OB16输出模板,1746-OW16继电器输出模板,1746-NI4模拟量输入模板,1746-NO4V模拟量输出模板,1784-KT接口卡,1746-A13槽架,DH+通信电缆1770-CD及1784-CP8编程电缆。PC机和PLC间通信采用美国AB公司的通信接口模板,实现DH+协议下的通信。PC机配有CRT画面监控和打印机,设有与上位机通信接口DH+网。
[img]20058310331178410.jpg[/img]
2.2 主要功能
  本系统具有以下功能:(1)借助于CRT和键盘对设定参数进行设定和在线修改。(2)数据采集和记录。采集电解过程中电压、电流、有载开关档位等,在CRT上用棒图、表格等形式进行显示,以便操作人员了解生产运行情况,同时还可形成记录文件以备将来查阅。(3)故障报警。本系统实时监视各故障点,被监视的故障有主柜冷却水系统温度、压力、流量、水质故障;变压器温度、瓦斯、油流故障;控制系统电源,同步电源,U2系统等故障;主回路晶闸管、熔断器、保护元件等故障。(4)打印生产报表。(5)自动调压。系统原理如图2所示。
[img]2005831034893395.jpg[/img]
2.3 系统软件
  PLC控制系统编程软件采用AB公司的9323-PA2EAPSrelease6.01编程软件包,它具有树状结构菜单提示,多种灵活的指令输入方法和编辑功能,丰富的指令和运算功能,大大节省了设计者的编程时间,提高了系统的功能。计算机工作站使用AB公司的RSviewworks300画面软件,如图3所示。它是一种在Windows95支持下的实时多任务监控软件,具有模块式设计,开放式结构和多窗口显示等特点,可进行实时处理和批处理。菜单提示各种组态方便直观,是一种界面友好的理想的人机接口软件。本控制系统在监控操作站上编制了较为完善的监控画面,采用菜单式驱动,在主菜单下显示参数设置画面、生产运行状态画面、故障报警画面和进行报表打印及电量计算等。
[img]20058310345143023.jpg[/img]
  主要程序设计结构框图如图4所示。运行控制逻辑主要完成电解整流装置设备起动之前的初始状态管理、运行和停止的联锁条件,包括RUNG2∶00~2∶15共16条梯级。给定控制逻辑中的电流设定值来自传动系统预先设定好的值,可编程序控制器只是发逻辑指令让传动系统使用该设定值,包括RUNG2∶16~2∶26共11条梯级。故障管理分为重故障和轻故障两种,对出现重故障时如变压器瓦斯、冷却水断水、熔断器熔断等则要求先封脉冲,延时跳高压断路器;出现轻故障时只要求警报器报警。故障排除后用复位按钮解除,包括RUNG2∶27~2∶55共29条梯级。有载开关管理包括RUNG2∶56~2∶81共26条梯级。负载短路器的状态由电解现场输入,当PLC得到负载短路器请求切换的信号时,PLC向现场发出可切换指令,同时封锁脉冲,在画面上显示各短路器状态,包括RUNG2∶82~2∶93共12条梯级。模拟量输入/输出管理有RUNG2∶94~2∶103共10条梯级。
[img]20058310353460612.jpg[/img]
3 结束语

  该系统在沈兴和金隆铜业10万t铜电解设备上投入运行至今,运行状况良好,性能稳定,提高了产品合格率、生产率和整流效率,主要技术指标达到现代先进水平,是理想的大型电解可控整流稳流装置。该装置可以在有色电解及电炉冶炼领域大力推广应用。

 
  
  
  
  
 
更多>同类技术
 
全年征稿 / 资讯合作
 
推荐图文
推荐技术
可能喜欢