Die Zinkgewinnung und -reinigung umfasst je nach Rohstoff zwei Verfahren: die Zinkelektrolyse und die Zinkgewinnung durch Elektrolyse. Die Gleichrichteranlage ist dabei eine Schlüsselkomponente und beeinflusst maßgeblich die Qualität und die Energiekosten des produzierten Zinks. Ein komplettes Gleichrichtersystem besteht aus einem Gleichrichterschrank, einem digitalen Steuerschrank, einem Gleichrichtertransformator, einem Reinstwasserkühler, Gleichstromsensoren und Gleichstromschaltern. Es wird üblicherweise in Innenräumen in der Nähe der Elektrolysezelle installiert, mit Reinstwasser gekühlt und arbeitet mit Eingangsspannungen von 35 kV und 10 kV.
I. Anwendungen
Diese Gleichrichtergehäuse werden hauptsächlich in verschiedenen Gleichrichteranlagen und automatisierten Steuerungssystemen für die Elektrolyse von Nichteisenmetallen wie Aluminium, Magnesium, Mangan, Zink, Kupfer und Blei sowie von Chloridsalzen eingesetzt. Sie können auch als Stromversorgung für ähnliche Verbraucher dienen.
II. Hauptmerkmale des Gehäuses
1. Elektrischer Anschlusstyp: Der Anschlusstyp wird im Allgemeinen anhand der Gleichspannung, des Stroms und der Netzoberwellentoleranzen ausgewählt. Es gibt zwei Hauptkategorien: Doppelstern- und Dreiphasenbrückenschaltungen, jeweils mit vier verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten: Sechs- und Zwölfpulsschaltungen.
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. Komponenten und schnellverschmelzende Kupfersammelschienen verwenden speziell entwickelte Kühlwasserkreislaufprofile für eine optimale Wärmeableitung und eine verlängerte Lebensdauer der Komponenten.
4. Die Komponenten werden durch Einpressen verbunden. Dabei wird eine typische Konstruktion für eine gleichmäßige Fixierkraft und doppelte Isolierung verwendet.
5. Für interne Wasseranschlüsse werden importierte, verstärkte, transparente Weichkunststoffschläuche verwendet, die beständig gegen hohe und niedrige Temperaturen 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. Die Schränke sind in der Regel als offene Innen-, halboffene und vollständig abgedichtete Außenschränke erhältlich, wobei die Zu- und Ableitungsverdrahtung nach den Anforderungen des Benutzers ausgelegt ist.
9. Diese Baureihe von Gleichrichterschränken nutzt ein digitales industrielles Trigger-Steuerungssystem, um den Betrieb der Geräte zu ermöglichen...
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. Er zeichnet sich durch eine starke Triggerwellenform, eine Phasenasymmetrie von ≤ ±0,3°, einen Phasenverschiebungsbereich von 0 bis 150° und einphasige Wechselstromsynchronisation aus. Eine hohe Impulssymmetrie wird erreicht.
3. Bedienung: Die Bedienung erfolgt über die Touch-Tasten. Start, Abschaltung und Stromeinstellung sind möglich.
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. Zweikanaliges Produkt: Im Betrieb dienen die beiden Kanäle als gegenseitige Standby-Systeme, was Wartungsarbeiten ohne Abschaltung und Umschaltungen ohne Stromunterbrechung ermöglicht. 7. Netzwerkkommunikation: Unterstützt verschiedene 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
IV. Tabelle der technischen Parameter von Elektrolytgleichrichtern
Hauptspezifikationen, elektrische Parameter und Abmessungen von Gleichrichtereinheiten für die Elektrolyse
Einführung in die Stromversorgung für Zinkelektrolyse
Bei Zinkelektrolyse-Netzteilen handelt es sich im Allgemeinen um Niederspannungs-, Hochstrom-, Konstantstrom-Gleichstromnetzteile mit einstellbarer Drehzahl.
Nehmen wir als Beispiel das passende Gleichrichtergehäuse KGHS-18KA/165V:
I. Hauptsystemform: Doppelte Antistern-, gleichphasige, gegenläufige Parallelschaltung von Thyristoren. Jede Gleichrichtereinheit besteht aus einem lastabhängigen Stufenschaltertransformator und einem 18-kA-Thyristor-Gleichrichtergehäuse und bildet eine 6-Phasen-Gleichrichtung. Zwei Einheiten können ein 12-Puls-System bilden.
II. Spannungsregelungsverfahren: Grobeinstellung über den Spartransformator im Lastbetrieb, Feineinstellung über thyristorphasengesteuerte Spannungsregelung; die Gleichrichtereinheit verfügt über eine manuelle und automatische Einstellung des Lastschalterbereichs. Die automatische Einstellung basiert auf einem Regelwinkel im Bereich von 5–25 Grad (um unterschiedlichen Einsatzbedingungen gerecht zu werden, können Benutzer den Ansprechwert des Lastschalters selbst am Host-Computersystem und Touchscreen einstellen).
III. Gleichrichterparameter:
Gleichrichtertransformator Modell: ZHPPS-4000/10
Spannungsregelungsbereich: 65 %–105 %
Impulsanzahl: 6 Impulse pro Einheit.
Anzahl der Spannungsregelungsstufen: 9-stufige Stufenschalterregelung unter Last.
IV. Steuerung und Schutz des Gleichrichterschranks:
4.1 Die Wasserkreisanschlüsse für Gleichrichter-Wasserkühler, Gleichrichterbrücken und schnellwirkende Sicherungsbrücken werden mit wissenschaftlichen Verbindungsmethoden ausgeführt, um elektrochemische Korrosion zu minimieren. Es werden Edelstahlrohre verwendet, und alle Wasserdüsen sind mit Edelstahlschrauben befestigt, um einen leckagefreien Betrieb auch unter hohen Temperaturen zu gewährleisten. Flanschverbindungen kommen zum Einsatz, wo die Montage und Demontage dadurch erleichtert werden.
4.2 Reinstwasserkühlung für den Hauptgleichrichterschrank: Der Hauptkühlwasserverteiler besteht aus Edelstahl. Jeder Schrank verfügt über ein Zulauf- und ein Ablaufrohr. Alle Wasserkreisläufe sind mit gummiverstärkten, gewebeverstärkten Rohren verbunden. Die Wasserkreisläufe müssen einem 30-minütigen Dichtheitstest bei einem Wasserdruck von 0,4 MPa standhalten, und die Rohre müssen sich einfach und schnell demontieren lassen.
4.3 Es ist sicherzustellen, dass die Gleichrichterkomponenten einen ausreichenden Kontaktdruck aufweisen, die Gleichrichterarme eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzen, eine wirtschaftliche Stromdichte aufweisen und eine gute Kühlwirkung erzielen.
4.4 Überspannungsschutz für den Hauptstromkreisbetrieb. Dieser muss Betriebs- und atmosphärische Überspannungen sowie Blitzschlagüberspannungen wirksam abfangen, um einen sicheren Produktionsbetrieb zu gewährleisten.
4.5 Überspannungsschutz für die Thyristor-Kommutierung. Installieren Sie RC-Bauteile mit geeigneten Kapazitätsparametern in unmittelbarer Nähe des Thyristorelements und halten Sie die Verdrahtung so kurz wie möglich, um einen RC-Absorptionsschutz für die Thyristor-Kommutierung zu gewährleisten.
4.6 Schutz des Thyristorelements vor Fehlern. Verwenden Sie zum Schutz flinke Sicherungen, die in Reihe mit dem Thyristorelement geschaltet sind. Wenn eine flinke Sicherung durchbrennt, wird eine Fehleranzeige über den entsprechenden Zweigelementschaden ausgegeben; wenn zwei flinke Sicherungen durchbrennen, wird der Impuls blockiert.
4.8 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.)
4.9 Überhitzungsschutz. Thermoelemente überwachen die Kühlwassertemperatur, und die erfassten Analogsignale werden 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.)
4.10 Unterdruckschutz. Ein Druckmessumformer ist am Hauptzulaufrohr aus Edelstahl installiert und sendet die erfassten analogen Signale an die SPS. Sinkt der Eingangsdruck unter 0,1 MPa oder wird die Wasserzufuhr unterbrochen, gibt die SPS ein Unterdruckalarmsignal aus. (Die Einstellungen können am übergeordneten Computersystem angepasst werden.)
4.11 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 einen Fehler anzeigt und so die Fehlersuche erleichtert. 4.12 Schutz bei Rückkopplungsfehlern: Bei einem offenen Stromrückkopplungssignal schaltet das Stromstabilisierungssystem automatisch in den offenen Regelkreis und sendet ein Rückkopplungsfehlersignal an die SPS.
V. 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 anpassen. Schnittstellen für Elektrolyseprozessparameter (Zellenspannung, Online-pH-Wert-Überwachung usw.) und den Schutz der Elektrolyseprozessverknüpfungen sind verfügbar.
