趙 虎,劉 濤,陳 麗,胡 彬

(河南神火煤電股份有限公司,河南 永城 476600)

0 前 言

在電解冶煉行業(yè)中,普遍采用二極管或可控硅等整流元器件作為變流裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)整流輸出的目的.隨著國(guó)家對(duì)高能耗行業(yè)的調(diào)控,越來(lái)越多的電解冶煉企業(yè)開(kāi)始通過(guò)提高直流輸出的電壓、增大直流電流的輸出,來(lái)達(dá)到節(jié)能減排的目的.

二極管和可控硅是當(dāng)今主流整流元器件,因此他們的耐壓及電流隨著電解冶煉市場(chǎng)的需求也得到了極大的提高.單只整流管電流已達(dá)到5 kA以上、耐壓也在5 kV以上.隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,部分電解鋁企業(yè)整流系列的額定電壓達(dá)到1 kV以上,系列電流在400 kA以上.大型的整流系列普遍單臺(tái)整流機(jī)組為12相脈沖整流,于是整個(gè)系列就構(gòu)成4×12相、48脈沖或6×12相、72脈沖等整流系列.

在電解生產(chǎn)中,整流柜每相橋臂上并聯(lián)的整流元器件運(yùn)行性能的好壞至關(guān)重要.均流條件較差的整流柜在運(yùn)行中如不被發(fā)現(xiàn)或發(fā)現(xiàn)不及時(shí),將可能造成元器件爆炸、甚至整流柜爆炸等嚴(yán)重后果.

1 整流柜均流測(cè)試方法及優(yōu)缺點(diǎn)

在電解行業(yè)中,傳統(tǒng)的整流元件測(cè)試方法主要有以下幾種:

(1)用萬(wàn)用表測(cè)量每只快速熔斷器兩端的電壓降,通過(guò)測(cè)算電壓降來(lái)推測(cè)整流元器件的均流情況.

優(yōu)點(diǎn):投資省.

缺點(diǎn):①操作不方便;②隨著整流系統(tǒng)電壓的升高,這種測(cè)量方法存在嚴(yán)重隱患,易發(fā)生因誤操作而造成整流柜爆炸事故,人員安全性得不到保障;③由于電流實(shí)時(shí)波動(dòng),萬(wàn)用表測(cè)量讀取的數(shù)據(jù)誤差大;

(2)在整流柜內(nèi)安裝在線(xiàn)均流測(cè)試儀.

優(yōu)點(diǎn):①能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整流柜內(nèi)整流元件出力情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);②操作人員人身安全得到了有效保證.

缺點(diǎn):①投資大.一臺(tái)整流柜就需投資3～5萬(wàn)元,整個(gè)系列則需30～50萬(wàn)元；②測(cè)量頭易損壞.由于整流柜震動(dòng)較大,夾在整流元件與快速熔斷器間的測(cè)量傳感頭極易損壞;③一只測(cè)量傳感頭損壞,會(huì)引起整個(gè)整流柜的均流統(tǒng)計(jì)值發(fā)生錯(cuò)誤而不能正常監(jiān)控,而更換測(cè)量傳感頭就必須停電才能更換,況且布線(xiàn)較多,存在引發(fā)整流柜短路爆炸的隱患.

到目前為止,上述問(wèn)題還沒(méi)有得到很好的解決.為此,一些電解鋁企業(yè)在安裝投運(yùn)不久,就因?yàn)樵诰€(xiàn)均流測(cè)試儀存在以上問(wèn)題,而最終將在線(xiàn)均流測(cè)試儀裝置予以拆除.

2 整流元件紅外線(xiàn)測(cè)溫均流系數(shù)計(jì)算法

由于傳統(tǒng)的整流元件測(cè)試方法均存在一定的缺陷,于是,一種新型的整流元件在線(xiàn)測(cè)試方法,即整流元件紅外線(xiàn)測(cè)溫均流系數(shù)計(jì)算法應(yīng)運(yùn)而生.本方法簡(jiǎn)單易行、較為實(shí)用,即:通過(guò)利用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀對(duì)整流元器件定時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)量,然后將每個(gè)整流元器件測(cè)量數(shù)據(jù)記錄下來(lái)并進(jìn)行換算.主要工作內(nèi)容如下:

(1)用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀對(duì)每個(gè)整流元件進(jìn)行測(cè)溫,并根據(jù)記錄的數(shù)據(jù),分別計(jì)算出每個(gè)橋臂整流元件的溫度平均值,通過(guò)整流柜均流系數(shù)公式推算,得出整流柜橋臂的元件溫度系數(shù);

(2)與原傳統(tǒng)測(cè)量快速熔斷器兩端的毫伏壓降計(jì)算得來(lái)的均流系數(shù)相比,經(jīng)實(shí)踐推出，當(dāng)溫度系數(shù)K低于0.8時(shí),要進(jìn)行元件均流的調(diào)整,即并聯(lián)元件溫度相差20 ℃時(shí),就要引起注意,進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè);

(3)溫度測(cè)試法樣表見(jiàn)表1(見(jiàn)下頁(yè)).

表1為4#機(jī)組A柜整流柜元件溫度測(cè)量記錄表.計(jì)算公式為：

K=ΣC/n/Cm

(1)

式中:ΣC為同一相橋臂并聯(lián)元件溫度之和;n為并聯(lián)元件數(shù);Cm為元件最大溫度.

(4)快熔兩端電壓降測(cè)試法樣表見(jiàn)表2(見(jiàn)下頁(yè)).表2為4#機(jī)組A柜整流柜元件均流測(cè)量記錄表.計(jì)算公式為：

K=ΣV/n/Vm

(2)

式中:ΣV為同一相橋臂并聯(lián)元件快熔毫伏壓降之和;n為并聯(lián)元件數(shù);Vm為最大毫伏壓降.

(5)傳統(tǒng)整流元件壓降測(cè)試法與溫度測(cè)試換算的對(duì)比:

通過(guò)表1與表2的綜合對(duì)比,快熔兩端電壓降較大的整流元器件溫度也相應(yīng)偏高,可推斷出整流元器件溫度與整流元器件出力一致,即元件輸出電流大,則溫度相應(yīng)偏高.

通過(guò)表1的計(jì)算,可較為直觀地看到每個(gè)元件臂均流情況,以及整個(gè)整流柜的均流情況,并由此作為整流柜安全運(yùn)行的一個(gè)重要監(jiān)控參數(shù).這一措施的采用,不僅能夠可靠地保證操作人員的人身安全,同時(shí)又能避免整流柜爆炸事故的發(fā)生.

表1 整流柜元件溫度測(cè)量記錄Tab.1 Records of the temperature measurement of the rectifier cabinet components

表2 整流柜元件均流測(cè)量記錄Tab.2 Records of current balance measurement of the rectifier cabinet components

3 結(jié) 論

整流元件紅外線(xiàn)測(cè)溫均流系數(shù)計(jì)算法,不僅使用成本低,而且測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確.某公司通過(guò)采用此方法,加強(qiáng)對(duì)整流柜元件均流情況的檢測(cè),并定期進(jìn)行調(diào)整,使均流系數(shù)統(tǒng)一直保持在0.90以上，值得同行一試.

參考文獻(xiàn):

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