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摘要:近几年,氯碱及盐酸电解工艺的发展受到了广泛关注,为了提升其应用安全性,要对工艺流程中电解槽的运行质量予以控制,其中电解槽的槽电压的变化是重要的监控指标之一。针对槽电压异常升高问题展开对应的调查分析,从而落实相应的处理措施,减少对工艺质量和效果产生的不良影响,提高经济效益。
关键词:电解槽;槽电压升高;原因;处理建议
关键词:电解槽、槽控机、安全保护
一、槽控机的自动控制原理
槽控机的自动控制原理:依靠输入通道来收集电解槽的电压值和电流值,然后依照原有输入的系列、单槽等相关数据参数来处理解决一系列的操作信号和方式,将解析出来的阳极升降信号进行输出,控制电解槽平衡。在数据传输方面,槽控机主要是利用CAN转以太网与工作站进行连接,这样能够实时的将相关的数据进行传输,还可以快速的完成接受和响应,运用网络方式完成实时以及历史的数据传送和读取。
二、槽控机安全保护的相关措施
作为电解槽的直接控制设备,槽控机可以高效、准确的进行电解槽电压和电流的收集与调节,同时控制物料平衡与热平衡状态,现阶段,常用的控制软件基本可以分为三个种类,依次为热平衡控制、双平衡控制以及三度控制。这三类控制中,优势最为显著地为热平衡控制,控制原理为通过对操控设备的母线升降机构来实现的,实现阳极和阴极之间的距离调节,以此来计算所需要的能量。如果距离增加,则电解槽压力下降,压力降升高,导致能量扩大,距离降低,电解槽压降变小,能量吸收量降低,槽控设备的安全监测措施主要包括下述几个方面:
1.软件的保护
最重要的软件保护就是定时保护,定时保护需要预先设定好程序,对升降阳极的时间进行控制,通常将时间规定为3秒-6秒,当超过了这一时间,程序则会中断,阳极不再继续升降,过压力保护和欠压力保护都需要预先做好设定,当输入最大电压值和最小电压值以后,如果超过了合理的范围,程序就会不再执行命令,阳极不再继续升降。另外,需要合理控制电解槽的升降时间,包括三个时间段,分别为0.5、0.8和1.0,可以依照工艺标准进行选择,软件中包括自动检测和诊断处理系统,可以监控控制槽的状态以及性能,一旦出现问题或者故障,可以对错误指令进行全面的读取,判断故障位置,载荷监控设备合理连接,发送信息以及故障代码,同时发出警报,实现问题的合理处理,保证设备的正常运行。
2.硬件的保护
2.1定时设备的安全保护和硬件的定时保护
在采集板中,定时设备和固态继电设备配合,当采集板检测到主接触设备连通时,定时设备开始工作,如果接通时间超过了确定的数值,(通常为10秒,也可以借助电位设备进行调节)555输出的形式为低电平,固态机电设备断开控制电源,实现系统的防护。对于保护电路三种状态下的阳极升降操作,都存在保护作用,但是需要注意保证采集板上定时开关的设定,才能实现电路的保护。二级硬件定时保护,在操作板上,由4060配合固态继电设备构成,当操作板检测到采集板的接通信号时,定时开始,如果超过已经设定的时间,设定的时间一般是三秒,可以对电位设备进行综合调节,断开接触设备控制回路,实现电源的合理保护。这一保护电路无法实现对手动状态下阳极升降操作发挥保护作用。
2.2阳极母线上下限的安全保护
可以实现保护上限以及下限的安全,以保证电解槽阳极母线的活动范围在0-400毫米的范围内,避免母线运作超过规定的时间范围。导致电解槽无法正常工作,构件发生破损,引发安全事故。阳极母线的活动范围就是运动行程,通过电解槽上方的行程探测设备来实现有效的控制作用。将契合CPU相连接,发出上限位以及下限位信号,实现对母线的控制,在达到上限位时,进行降级操作,不允许上升操作,这种母线的控制方式有助于实现母线运行效率的提高,保证系统的正常工作。
2.3主接触设备防粘连设计和相互锁定设计
在主接触设备防粘连电路中一共设置了四个接触设备,其中包括两个管控阳极升降设备,数值分别为3千兆和4千兆。运行中,通过常闭触点完成串联操作,和数值大小为1千兆的主接触设备实现并联,将其与1千兆和2千兆的线圈相结合,实现线圈和自身的交互式的串联。这一操作的意义在于可以很好的保护主接触设备正常运转,一旦一方接触设备发生粘连,电机仍然可以正常运行。降低了事故的发生率。在大小为3千兆、4千兆的电炉线圈中,和常闭触点进行串联,保证升降接触设备可以相互吸合,实现接触设备的相互联系,合理锁定。
2.4抗干扰保护
在操控设备的主回路控制系统中,通过采用型号为直流380伏、直流220V的隔离变压设备来对控制电源进行一次隔离,然后二次隔离交流380伏,如果压力变更为大于直流220伏,可以分成两个部门,一个部分是应用在操控设备系统的低压回路中,另一部分在变压设备的作用下实现气压的转变,转变为交流12伏、交流5伏,供槽设备逻辑集成电路板可以用于电源。在实际的工作中,可以全面消除对集成电路的影响,在电路板中使用去耦电容配置。
2.5手动阳极升降安全保护
手动操作是槽控机完全脱离自动控制状态的操作模式。通常是在供电系统出现系列限电、停电等异常情况下转到手动状态的操作模式。在手动状态下,槽控机会失去上位机监控及系统软硬件的保护,使阳极升降失控的风险性大大增加。
3.打壳下料的安全防护
电解槽在运行的过程中,槽电压和设定的电压相联系,数值变化随着电解槽的设定电压变化而发生改变,通过打壳下料实现电压平衡,当下料出现异常或者下料不均,电解槽都会受到影响。如果电阻数值不稳定,则在标准的范围内,计算机的监控系统会对设备进行全面的检测,如果出现问题,就会报警,维修人员可以及时的了解设备的状况,并进行有效的处理。
三、槽控机安全保护功能设计
对于阳极升降过程中接触器(KM)信号的检测与处理,在阳极升降中接触器是否闭合,升降结束后接触器是否断开。接触器信号检测与处理就是为解决这些问题而设置的(见图1)。
图1:信号检测板原理图
当升降开始,1KM或2KM闭合时,从B相经过1KM和2KM辅助触点、光耦N1原边及D1,再到C相构成回路。其中光耦的发光管流过半周,D1流过半周,故光耦次边输出的是50Hz的脉冲。此脉冲就是送往硬件定时器作为计时标准用的。同时也是判断1KM是否闭合的信号。同样,当3KM或4KM闭合时,光耦N2、N3也会输出脉冲,分别表示它们各自的通断。这里三个光耦接于三相动力电的不同相之间,升降中任何一相不通,就会感知缺少接触器闭合信号,出现升降异常,立即令切断提升电机电源,也就是说,它间接地检测到缺相发生。在检修中,在未有阳极升降时,分别按下四个不同的接触器,升降异常灯都会被点亮。(这是很自然的,没有升降接触器却闭合了,是不应该的。)以此检查检测回路是个好办法,假如按下某个接触器,升降异常灯却不亮,那就是该回路不通。
结语
综上所述,我们不难发现,电解槽在人们的生产和生活中具有重要的意义和作用,但是其在应用的过程中也存在很多问题,破损是最为严重的问题。为此,相关人员应该对其给予足够的重视,相关机构和相关人员在实际的研究过程中,应该对各个流程给予合理的完善和优化,从而进一步的提升企业的生产能力和建设水平。
参考文献
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