Gleichrichteranlagen für die Bleielektrolyse sind Schlüsselkomponenten im Bleischmelz- und -raffinierungsprozess. Die Kompatibilität der Gleichrichteranlage beeinflusst maßgeblich die Qualität des elektrolytisch gewonnenen Bleis und die Stromkosten. Ein komplettes Gleichrichtersystem besteht aus einem Gleichrichterschrank, einem digitalen Steuerschrank, einem Gleichrichtertransformator, einem Reinstwasserkühler und Gleichstromsensoren. Es wird üblicherweise in Innenräumen in der Nähe der Elektrolysezelle installiert, mit Reinstwasserkühlung betrieben und arbeitet mit Eingangsspannungen von beispielsweise 35 kV und 10 kV.
I. Anwendungen
Diese Gleichrichtergehäuse-Serie dient hauptsächlich der Elektrolyse von Nichteisenmetallen wie Aluminium, Magnesium, Mangan, Zink, Kupfer und Blei sowie Chloridsalzen und wird für verschiedene Gleichrichtergeräte und automatisierte Steuerungssysteme eingesetzt. Sie kann auch als Stromversorgung für ähnliche Verbraucher dienen.
II. Hauptmerkmale des Gehäuses
1. Elektrischer Anschlusstyp: Die Auswahl erfolgt in der Regel anhand der Toleranzen für Gleichspannung, Stromstärke und Netzoberwellen. Es gibt zwei Hauptkategorien: Doppel-Sternschaltung und Dreiphasenbrücke. Darüber hinaus stehen vier verschiedene Kombinationen von Sechs- und Zwölfpulsanschlüssen zur Verfügung.
2. Hochleistungsthyristoren werden eingesetzt, um die Anzahl der parallel geschalteten Bauteile zu reduzieren, den Schaltschrankaufbau zu vereinfachen, Verluste zu verringern und die Wartung zu erleichtern.
3. Die Komponenten und die schnellschmelzenden Kupfersammelschienen bestehen aus speziell entwickelten Kühlwasserkreislaufprofilen, die für eine effiziente Wärmeableitung und eine verlängerte Lebensdauer der Komponenten sorgen.
4. Die Komponenten werden durch Einpressen verbunden. Dabei wird eine typische Konstruktion für eine gleichmäßige und konstante Kraftverteilung mit doppelter Isolierung verwendet.
5. Die internen Wasserleitungen bestehen aus importierten, verstärkten, transparenten Weichkunststoffschläuchen, die sowohl gegen hohe als auch gegen niedrige Temperaturen beständig sind und eine lange Lebensdauer aufweisen.
6. Komponenten-Heizkörperarmaturen werden einer speziellen Behandlung unterzogen, um Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten.
7. Das Gehäuse wird mit CNC-Maschinen gefertigt und ist rundum pulverbeschichtet, um ein ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild zu gewährleisten.
8. Schränke sind im Allgemeinen als offene Innenschränke, halboffene Schränke und vollständig abgedichtete Außenschränke erhältlich; die Kabeleinführungs- und -ausführungsmethoden werden nach den Anforderungen des Benutzers gestaltet.
9. Diese Baureihe von Gleichrichterschränken nutzt ein digitales industrielles Trigger-Steuerungssystem, um den Betrieb der Geräte sicherzustellen...
III. Technische Merkmale
1. Regler: Digitale Regler bieten flexible und variable Regelungsmodi sowie stabile Eigenschaften, während analoge Regler eine schnelle Reaktionszeit ermöglichen. Beide nutzen eine negative Rückkopplung des Gleichstroms und erreichen eine Stromstabilisierungsgenauigkeit von besser als±0,5 %. 2. Digitaler Trigger: Gibt 6- oder 12-phasige Triggerimpulse mit einem schmalen Doppelimpulsmuster im Abstand von 60° aus. Starke Triggerwellenform, Phasenasymmetrie ≤ ±0,3°, Phasenverschiebungsbereich 0–150° und einphasige Wechselstromsynchronisation. Hohe Impulssymmetrie.
3. Bedienung: Bedienung über Berührungstasten zum Ein- und Ausschalten sowie zur Stromeinstellung.
4. Schutzfunktionen: Umfasst einen Nullstart, einen zweistufigen Gleichstrom-Überstromalarm, Schutz bei Ausfall des Rückmeldesignals, Schutz vor Überschreitung von Wasserdruck- und Temperaturgrenzen, einen Prozessverriegelungsschutz sowie eine Anzeige für Überschreitung der Betriebswinkelgrenzen. Die Transformatorstufenposition kann zudem automatisch anhand des Betriebswinkels angepasst werden.
5. Anzeige: Das LCD-Display zeigt Gleichstrom, Gleichspannung, Wasserdruck, Wassertemperatur, Öltemperatur und Steuerwinkel an.
6. Zweikanalprodukt: Während des Betriebs dienen die beiden Kanäle einander als Hot-Standby, was Wartungsarbeiten ohne Abschaltung und Umschalten ohne (Strom-)Unterbrechung ermöglicht.
7. Netzwerkkommunikation: Unterstützt mehrere Kommunikationsprotokolle, darunter Modbus, Profibus und Ethernet.
Spannungsspezifikationen:
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
Aktuelle Spezifikationen:
300 A 750 A 1000 A 2000 A 3150 A 5000 A 6300 A 8000 A 10000 A 16000 A 20000 A 25000 A 31500 A 40000 A 50000 A
63000A 80000A 100000A 120000A 160000A
Einführung in Bleielektrolyse-Netzteile
Stromversorgungen für die Bleielektrolyse sind im Allgemeinen Niederspannungs-, Hochstrom-, Konstantstrom-Gleichstrom-Netzteile mit einstellbarem Strom.
Nehmen wir als Beispiel das passende Gleichrichtergehäuse KGHS-10KA/70V:
I. Hauptsystemkonfiguration: Doppelstern-, gleichphasige, gegenläufige Parallelschaltung von Thyristoren. Jede Gleichrichtereinheit besteht aus einem unter Last geschalteten Stufentransformator und einem 10-kA-Thyristor-Gleichrichtergehäuse, wodurch eine 6-phasige Gleichrichtung entsteht.
II. Spannungsregelungsverfahren: Grobregelung mittels Spartransformator unter Last; Feinregelung mittels thyristorphasengesteuerter Spannungsregelung.
III. Lieferstatus der Ausrüstung (Einzelgerät)
Artikel-Nr. Gerätebezeichnung Modell/Spezifikation Menge Bemerkungen
1 Thyristor-Gleichrichter KHS-10KA/70V 1 Stück
2 Steuerschränke KS-20 1 Stück
3 DC-Sensor C14-12KA 1 Stück
4 Wassergekühlter Luftkühler LSS-60B 1 Stück
5 Computer Backend CT-1 1 Satz
IV. Gleichrichterparameter:
Gleichrichtertransformator Modell: ZHPPS-1000/10
Spannungsregelungsbereich: 65 %–105 %
Impulsanzahl: 6 Impulse pro Einheit
Anzahl der Spannungsregelungsstufen: 9-stufige Stufenschalterregelung unter Last.
V. Steuerung und Schutz des Gleichrichterschranks:
5.1 Die Wasserkreisanschlüsse für Gleichrichter-Wasserkühler, Gleichrichterbrücken und schnellwirkende Sicherungsbrücken müssen nach wissenschaftlichen Verfahren ausgeführt werden, um elektrochemische Korrosion zu minimieren. Es sind Edelstahlrohre zu verwenden und alle Wasserdüsen mit Edelstahlschrauben zu befestigen, um einen leckagefreien Betrieb auch unter hohen Temperaturen zu gewährleisten. Flanschverbindungen sind dort einzusetzen, wo die Montage und Demontage einfach sind.
5.2 Reinstwasserkühlung für den Hauptgleichrichterschrank: Der Hauptkühlwasserverteiler muss aus Edelstahl gefertigt sein und pro Schrank über ein Einlass- und ein Auslassrohr verfügen. Alle Wasserkreisläufe müssen mit gummiverstärkten, gewebeverstärkten Rohren verbunden sein. Die Wasserkreisläufe müssen einem 30-minütigen Dichtheitstest bei einem Wasserdruck von 0,4 MPa standhalten, und die Rohre müssen sich leicht und schnell demontieren lassen.
5.3 Es ist sicherzustellen, dass die Gleichrichterelemente einen ausreichenden Kontaktdruck aufweisen, die Gleichrichterarme eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen, eine wirtschaftliche Stromdichte aufweisen und eine gute Kühlwirkung erzielen.
5.4 Überspannungsschutz des Hauptstromkreises. Das System muss Betriebs- und atmosphärische Überspannungen sowie Blitzschlagüberspannungen wirksam absorbieren, um einen sicheren Produktionsbetrieb zu gewährleisten.
5.5 Überspannungsschutz bei der Kommutierung des Thyristorelements. 5.5 Schutz vor Fehlern in der Thyristorkomponente. Eine schnellwirkende Sicherung, die in Reihe mit der Thyristorkomponente geschaltet ist, wird so nah wie möglich am Thyristorelement installiert, wobei die Verdrahtung so kurz wie möglich sein muss, um einen Kommutierungsschutz für den Thyristor zu gewährleisten.
5.6 Thyristor-Komponenten-Fehlerschutz. Zum Schutz wird eine flinke Sicherung verwendet. Löst eine flinke Sicherung aus, wird eine Fehleranzeige an die entsprechende Zweigkomponente gesendet; brennen zwei flinke Sicherungen aus, wird der Impuls blockiert.
5.8 Überstromschutz und Überlastalarm. Bei einem Kurzschluss in der Last oder wenn der Strom 105 % des Nennwerts überschreitet, wird ein Überstromschutzsignal an die SPS gesendet und ein Alarm ausgelöst. Überschreitet der Laststrom 110 % des Nennwerts, gibt das System ein Überlastalarmsignal aus und schaltet sich ab. (Die Einstellungen können am Host-Computer-Steuerungssystem angepasst werden.)
5.9 Überhitzungsschutz. Thermoelemente überwachen die Kühlwassertemperatur, und das erfasste Analogsignal wird an die SPS gesendet. Sobald die Kühlwasseraustrittstemperatur den eingestellten Wert überschreitet, gibt die SPS ein Überhitzungsalarmsignal aus. (Die Einstellungen können am Host-Computer-Steuerungssystem angepasst werden.)
5.10 Unterdruckschutz. Ein Druckmessumformer ist an der Hauptwasserzuleitung aus Edelstahl installiert. Das erfasste analoge Signal wird an die SPS gesendet. Wenn der Wasserdruck am Zulauf unter 0,1 MPa fällt oder die Wasserzufuhr unterbrochen wird, gibt die SPS ein Alarmsignal für niedrigen Wasserdruck aus. (Der Sollwert kann am übergeordneten Steuerungssystem angepasst werden.)
5.11 Überwachungssystem für Sicherungsausfallalarm: Der aktuelle Betriebszustand aller flinken Sicherungen wird über die Sicherungserkennungseinrichtung an die SPS gemeldet. Das Gesamtalarmsignal wird ebenfalls über zwei passive Kontakte an die SPS übermittelt. Der Betriebszustand aller flinken Sicherungen im Gerät wird auf dem Touchscreen und dem Host-Computer angezeigt. Im Fehlerfall lässt sich die Position der defekten Sicherung schnell lokalisieren. Eine grüne Anzeige signalisiert Normalbetrieb, während ein roter Alarm eine Störung anzeigt und so die Fehlersuche erleichtert.
5.12 Rückkopplungs-Abschaltfehlerschutz: Wenn das Stromrückkopplungssignal unterbrochen ist, schaltet das Stromstabilisierungssystem automatisch in den offenen Regelkreis und sendet ein Rückkopplungs-Abschaltfehlersignal an die SPS.
VI. Computer-Backend Das Computer-Backend überwacht und regelt Spannung und Strom des Gleichrichterschranks in Echtzeit. Es überwacht außerdem in Echtzeit den Betriebszustand jeder Sicherung, die Betriebstemperatur jedes Thyristors, den Druck und die Temperatur des Kühlwassers sowie die Transformatoröltemperatur. Schutzparameter lassen sich einstellen und kalibrieren. Schnittstellen für Elektrolyseprozessparameter (Zellenspannung, Online-pH-Wert-Überwachung usw.) und den Schutz der Elektrolyseprozessverknüpfungen sind vorhanden.
