电解铝大型整流器稳流系统分析和改进理念

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1、电解铝大型整流器电抗器稳流系统的改进理念黄家怀(陕西三秦能源长宏铝业有限公司,陕西渭南澄城县,715200)摘要:简要介绍目前国内整流机组自动稳流系统的工作原理及实际运行中存在的问题,并提出了改进方案关键词:稳流控制，通讯方式，PID参数设定，装置模块化，反馈信号，改进事例1:前言目前电解铝企业中大部分都采用国产设备，在1998年~2013年间、我国的整流设备制造技术得到高速发展，单机组110KA/DC电流、1500V/DC电压的大型整流设备应运而生，电解铝向~系列电流500KA、单系列年产能40万吨方向发展。电解整流机组的稳流控制系统也应该

2、不断的改进和技术革新，满足发展的需要。电解铝直流电流的平稳度是影响电解铝生产的重要因素之一，生产上要求电解系列电流越平稳越好。2011年下半年对国内一些电解企业进行了走访，就目前整流机组的稳流系统的现状作如下阐述:1.1直流电流的调节方式有二种：1.1.1整流调变~有载调压+自饱和电抗器+硅整流柜的组合方式，变压器有载开关粗调，电抗器细调。1.1.2流变压器有载调压+可控硅整流柜的组合方式，变压器有载开关粗调，可控硅细调。1.2国内大型电解铝企业采用第一种方式居多。自饱和电抗器作为直流电流恒流控制的主要执行器件，它的调压范围设计一般在50~7

3、0V/DC之间，目前国内电抗器的稳流控制方式有二种：1.2.1较早一点（2002年以前），传统的（PID控制板）稳流控制柜1.2.2目前流行的，利用PLC内部PID调节的PLC控制柜2:自动稳流系统实际运行中存在的问题以上二种稳流控制方式在电解铝企业中占80~90%左右，在国内运行的系统中由于电解企业环境因数,也存在不足，具体情况有如下几点：2.1稳流装置设计制造时未考虑电解企业电网背景谐波及机组产生谐波对稳流控制系统的影响，一般整流柜及稳流控制生产厂家均在稳流控制电源前端加装了作者：黄家怀性别：男汉族1966年2月1单位：陕西三秦能源长宏铝

4、业现任长宏集团总工程师定稿：2013年3月30日隔离变压器、有些未装滤波器。各机组稳流控制柜之间通讯连接、以及和主控室计算机后台通讯连接、有一部分采用计算机对绞屏蔽电缆，网络通讯电缆和其它电力电缆同沟敷设，这必定会对通讯造成干扰和影响。（典型的，2011年9月河南永城~神火铝业400KA系列，系列直流电流及机组A~B柜直流电流振荡，最后发现是由于谐波影响稳流系统造成的）。2.2目前流行用PLC做机组的稳控，（如西门子S7-200系列），PLC内部2路PID做稳流控制,用扩展单元采集变压器有载开关量档位开关量信号和电抗器控制、偏移电流模拟量信号

5、，PLC只有一个CPU，同时处理模拟量信号、开关量信号的采集、PID控制信号输出以及网络通讯，处理速度上有一定影响。2.4现在整流变压器电抗器的控制绕组和偏移绕组线圈结构基本一样，稳流控制柜、通过调整~整流变压器电抗器~控制及偏移绕组的控制电流、控制整流机组直流输出电压的大小，达到调整直流电流的目的，偏移和控制绕组电源的特性应该一致。目前企业配置的稳流控制柜电源部分，对偏移绕组的控制电路采用单相调压器调压、经单相变压器降压、再经过单相桥式整流、加上后置电路（平波电抗器）直接控制电抗器偏移绕组。而电抗器控制绕组电源部分采用小三相整流变压器、再经

6、过三相桥式整流、加上后置电路（平波电抗器）、由PID调节控制IGBT模块、调节电抗器控制绕组的电流大小。偏移和控制绕组电源特性存在差异，对整流变压器电抗器铁芯注磁和消磁存在一定不对称因数。2.5反馈板、触发板和IGBT模块容易坏。在企业调研过程中，发现整流变压器的电抗器控制和偏移绕组在没加直流控制电流的情况下、均感生出300Hz的非正弦交流电压、幅值大小不一，约在300~1800V之间。2.6PLC稳流技术的应用和传统的稳流PID控制板对比，在检修和维护上先进了一步，但好多电解企业中整流所检修工段、在对稳流系统PLC的组态、检修和维护方面，在

7、技术力量上和设备制造企业相比有一定的差距，又缺少必要的检测、检修仪器，PLC内部往往坏一个小电阻或小电容就只有换整块的电路板、换一套PLC模块，生产成本大,设备生产厂家不能及时提供备品备件和上门服务,影响正常生产。2.7稳流控制PID用总调方式时、在“目标值”临界点时，各机组之间有“翘翘板”式的小波动，一般系列直流电流波动值超出设备生产厂家标称的≤系列电流的±0.2%,实际电流波动值约为±0.3~0.4%各企业有区别。作者：黄家怀性别：男汉族1966年2月2单位：陕西三秦能源长宏铝业现任长宏集团总工程师定稿：2013年3月30日2.8整流变压

8、器调变有载开关一般只压1~2档，（1档居多），有载开关每升~降1档，系列直流电压升降在10~15V/DC之间（整流机组配置各企业有区别），有载开关作为粗调、不宜经常