離子膜制堿整流設(shè)備選型及損耗計(jì)算可以參考離子膜制堿整流設(shè)備選型及損耗計(jì)算2022年根據(jù)公司發(fā)展要求，經(jīng)公司領(lǐng)導(dǎo)及上級(jí)公司研究決定：對(duì)我公司原兩萬噸金屬陽極制堿進(jìn)行改造，改造為現(xiàn)階段技術(shù)先進(jìn)的離子膜制堿工藝。離子膜制堿整流設(shè)備選型整流變壓器是為電化學(xué)工業(yè)提供低電壓、大電流直流電的電力設(shè)備，特別是在離子膜制堿工藝中，整流設(shè)備的要求更加嚴(yán)格。一、整流變壓器與電力變壓器的區(qū)別1、等效相數(shù)不同電力變壓器的輸出電壓波形一個(gè)周期內(nèi)（理論上）只有3個(gè)正弦波。整流變壓器則不同，根據(jù)電力系統(tǒng)諧波管理要求及工藝要求，可以有6脈波式或6的倍數(shù)至48脈波。2、閥側(cè)輸出電壓不同電力變壓器二次輸出按國(guó)家電網(wǎng)要求嚴(yán)格按照電網(wǎng)電壓等級(jí)進(jìn)行制造。而整流變壓器閥側(cè)輸出是根據(jù)電化學(xué)工藝要求進(jìn)行制造，一般閥側(cè)輸出電壓較低，為幾伏到幾百伏不一。3、計(jì)算方法不同。二、整流變壓器的技術(shù)特點(diǎn)1、整流變壓器是大功率的用電設(shè)備，在其運(yùn)行過程中為了提高其功率因數(shù)，減少閥側(cè)諧波電流，按國(guó)家電網(wǎng)的有關(guān)要求和規(guī)可以參考定，必須提高整流變壓器的脈波數(shù)。為達(dá)到此目的，一般都采用移相的方法，移相的目的是使整流變壓器二次繞組的同名端線電壓之間有一個(gè)相位移。從而提高整流設(shè)備的脈波數(shù)，移相的方法有多種，主要是星角形式繞組移相和機(jī)組形式繞組移相。（1）、星角繞組移相一般只主變壓器繞組一次繞組和二次繞組移相。一次繞組有一個(gè)連接成Y或D的三相繞組。二次繞組有兩個(gè)分別連接成Y或D的二次繞組。（2）、機(jī)組繞組移相也叫一次繞組移相。在多臺(tái)整流裝置并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，在整流變壓器閥側(cè)設(shè)置移相線圈，得到所要求的任意相位移，并通過不同的向位移的組合，構(gòu)成更高的等效脈波數(shù)，進(jìn)而抑制產(chǎn)生諧波。通用公式為:P=6N,P為脈波數(shù)，N為并聯(lián)變壓器臺(tái)數(shù)。2、電壓調(diào)節(jié)整流變壓器的電壓調(diào)節(jié)方式一般有兩種：有載調(diào)壓和無載調(diào)壓，當(dāng)使用硅整流管時(shí)，多采用有載調(diào)壓方式，以自飽和電抗器作極間細(xì)調(diào)。當(dāng)使用硅晶閘管時(shí)，可采用無載調(diào)壓方式。根據(jù)工藝要求一般采用有載調(diào)壓方式，晶閘管控制角細(xì)調(diào)，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。2、二次繞組引出線接線當(dāng)整流變壓器的二次繞組引出線接線排列時(shí)，把電流方向相反的向鄰近的引出線與整流元件連接，這種接線方式稱為同相逆并聯(lián)?？梢詤⒖疾捎猛嗄娌⒙?lián)的接線方式可以減少電能損耗和避免設(shè)備在交流磁場(chǎng)的影響下嚴(yán)重發(fā)熱，提高變流效率和功率因數(shù)。目前，整流裝置常用的整流電路為三相橋式電路和雙反星型整流電路，兩者相比，三相橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是變壓器的利用率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。雙反星型整流電路需要平衡電抗器，體積大、投資大、損耗增加。進(jìn)過市場(chǎng)調(diào)查最后決定如下：變壓器型號(hào)：ZHSFPT―__/35整流柜型號(hào)：KHS―2×14.85KA/340V主系統(tǒng)形式：三相橋式同相逆并聯(lián)晶閘管整流。整流電路脈波及安裝方式：?jiǎn)闻_(tái)整流柜采用三相橋式6脈波整流。兩臺(tái)整流柜為一個(gè)機(jī)組，通過一臺(tái)有載調(diào)壓整流變壓器網(wǎng)側(cè)并聯(lián)組成等效12脈波整流系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行方式：整套整流機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，每臺(tái)整流柜輸出額定電流14.85KA，額定電壓340V，供一套電解槽。兩臺(tái)整流柜帶兩臺(tái)電解槽，可同時(shí)運(yùn)行，也可單獨(dú)運(yùn)行。三、整流控制控制方案與保護(hù)：整流機(jī)組設(shè)“遠(yuǎn)控”和“就地”控制兩種方式，并采用PLC觸摸液晶顯示屏操作模式，每臺(tái)整流柜各采用一套獨(dú)立控制系統(tǒng)，機(jī)組采用PLC控制，除模擬量模塊外還有輸入輸出模塊和可以參考通信模塊，機(jī)組就地穩(wěn)流控制柜中的PLC與總控室DCS控制系統(tǒng)通訊。每臺(tái)整流柜配一臺(tái)就地控制柜，就地控制柜主要由穩(wěn)流控制系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)軟件調(diào)節(jié)觸發(fā)控制系統(tǒng)）、PLC觸摸屏顯示/監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成并配有__S高速系統(tǒng)通訊接口。機(jī)組穩(wěn)流控制系統(tǒng)由兩套完全獨(dú)立的電流調(diào)節(jié)及脈沖觸發(fā)回路，對(duì)整流柜進(jìn)行控制，每組回路主要由電源單元、計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)觸發(fā)單元、脈沖功放單元等三部分組成，由它產(chǎn)生晶閘管整流裝置所需的6路觸發(fā)脈沖。計(jì)算機(jī)軟件調(diào)節(jié)器能產(chǎn)生高精度和高對(duì)稱度的觸發(fā)脈沖，具有很強(qiáng)的保護(hù)和適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的能力，并具有同步電源頻率與相位自適應(yīng)調(diào)節(jié)與控制。整流控制柜及遠(yuǎn)控臺(tái)均能調(diào)節(jié)電流并按設(shè)置電流運(yùn)行，調(diào)節(jié)控制整流器電流的反饋信號(hào)采用交流、直流雙反饋輸入，當(dāng)一路反饋信號(hào)故障時(shí)自動(dòng)無擾動(dòng)切換到另一路反饋信號(hào)，當(dāng)雙反饋信號(hào)斷線后穩(wěn)流控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為開環(huán)手動(dòng)運(yùn)行并報(bào)警。1.1觸發(fā)控制系統(tǒng)1）、采用運(yùn)算處理、狀態(tài)顯示、遠(yuǎn)程控制、全雙工通信、信息交換、數(shù)字調(diào)節(jié)器、數(shù)字觸發(fā)器、數(shù)字移相控制、自動(dòng)限位與綜合保護(hù)與一體。性能可靠，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。2）、最大電流限制：控制器可設(shè)置系統(tǒng)最大電流，避免整流裝置過負(fù)荷運(yùn)行。3）、系統(tǒng)軟啟動(dòng)功能?？梢詤⒖?）、系統(tǒng)掉電自恢復(fù)及回零保護(hù)功能：當(dāng)PT丟失一路2秒時(shí)間內(nèi)并很快恢復(fù)供電時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)緩慢恢復(fù)到掉電前狀態(tài)，不影響整流器工作；當(dāng)高壓系統(tǒng)缺相時(shí)，給定信號(hào)自動(dòng)回零，避免高壓重合閘時(shí)產(chǎn)生沖擊電流，當(dāng)觸發(fā)電路調(diào)節(jié)不在零位時(shí)，系統(tǒng)拒絕運(yùn)行。5）、電流給定為數(shù)字給定，光電隔離以增強(qiáng)抗干擾能力。6）、通過數(shù)字信號(hào)采集精確跟蹤控制板的脈沖角位置，自動(dòng)調(diào)整有載開關(guān)升降檔。7）、調(diào)節(jié)器PI參數(shù)，初始給定角和最大限幅角等參數(shù)可通過界面整定、儲(chǔ)存。8）、DCS可通過硬線I/O方式直接停整流器，即將其中一臺(tái)整流器脈沖封鎖。1.2、保護(hù)部分：1）、直流電流過載報(bào)警保護(hù)。2）、失同步報(bào)警保護(hù)。3）、控制角越上限、控制角越下限保護(hù)。4）、無反饋信號(hào)保護(hù)。5）輔助電源欠電壓報(bào)警。1.3、PLC數(shù)據(jù)處理：通過I/O模塊采集現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)量及模擬量信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行直接控制完成機(jī)組穩(wěn)流控制、故障檢測(cè)與保護(hù)、輔機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集機(jī)監(jiān)視的機(jī)組相關(guān)控制。同時(shí)，通過工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)將采集信號(hào)、設(shè)備動(dòng)作信號(hào)、故障信號(hào)等現(xiàn)場(chǎng)狀況實(shí)時(shí)傳遞給DCS。2、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)（PC計(jì)算機(jī)操作臺(tái)）3、極化整流器可以參考極化電源用于保槽直流電源。電源可選擇手動(dòng)或自動(dòng)投運(yùn)（主整流器電流升至2700A時(shí)自動(dòng)切除極化電源；主整流器電流小于2700A時(shí)自動(dòng)投入極化電源。四、參數(shù)及損耗計(jì)算1、整流柜主要技術(shù)參數(shù)1）、單柜額定輸出直流電壓：Udn=340V2）、單柜額定輸出直流電流：Idn=14.85KA單機(jī)組額定輸出直流電流：Idn=2×14.85KA、2、理想空載直流電壓：Udio=（Udn+SniUt+∑Us）/COCA（（1－B/100）－KxEx/100－SP/Pt）=391V其中：Udn=340V（額定輸出直流電壓）∑Us=2.5V（附加壓降）S=2（換向數(shù)）Ns=1（串聯(lián)元件數(shù)）Ut=1.15V（額定運(yùn)行時(shí)元件最高正向峰值電壓）B=5（電網(wǎng)電壓波動(dòng)值）Kx=0.5（折算系數(shù)）Ex=10（變壓器短路阻抗）SP/Pt=1％（變壓器銅損）A=5(控制角)1）、閥側(cè)電壓：Uvo=Udio/1.35=289.6V2）、閥側(cè)電流：Iv=0.816Idn/2=6058.8A（雙橋）3）、閥側(cè)臂電流（平均值）IA(AV)=__/3/2=2475A2、損耗及效率計(jì)算2.1、晶閘管損耗：0可以參考元件正向峰值壓降UTM≤1.15V,門檻電壓UTO=0.96V,斜率電阻RT為0.098（豪歐），整流柜額定輸出時(shí)，流過元件的實(shí)際平均電流IF(AV)=1237A,元件壓降為：UTMN=0.96+0.000098×1237=1.08V1)、元件正向功率損耗：P1=__N=2×1.08×14.85=32KW2)、元件的反向損耗：P2=__M/S×UDN=(12×2×14.85×10/2)=0.06KW3)、每柜快熔損耗:P3=IF×RFU×NP=3KW4)、母線損耗：整流柜內(nèi)合金母線電阻：RI=0.03499(L/S)A、柜元件損耗R41=7.9×10歐P41=2__1(NP+1)(2NP+1)/6NP=2.17KWB、快熔母線損耗:R42=7.9×10歐P42=2__1(NP+1)(2NP+1)/6NP=0.96KWC、元件與快熔間連接母線損耗：R43=7.2×10歐P43=12/__2=0.79KW母線總損耗：