Применение прямоходных механизмов, электроприводов в электролизных установках, электролизерах различных типов. Механизмы для электролизеров. Электрохимические и электрофизические установки,электролизные установки Технологии промышленного электролиза подра
Электролиз – это явление выделения вещества на электродах при прохождении через электролит тока, процессы окисления и восстановления на электродах, сопровождающиеся приобретением или потерей частицами вещества электронов.
Электролизёр – это ванна, в которой процесс идёт с поглощением электрической энергии.
Принцип действия:
Рис. 1.1.
Основными элементами установки являются: электролит 1, электроды 2 и источник питания 3.
Напряжение на электролизной ванне (U) состоит из трёх составляющих:
U = U1 + Uак + Uэ, (1.1)
Uак – приэлектродное напряжение;
Uэ – напряжение в электролите.
Мощность, выделяющаяся в электролизной ванне (Рэв), определяется выражением:
Рэв = I(U1 + Uа + Uк + Il/σ), (1.2)
где I – ток в ванне, А;
Uа,Uк – падение напряжения на аноде и катоде, В;
l – расстояние между электродами, м;
σ – удельная проводимость электролита, 1/(Ом·м).
Только часть этой мощности расходуется на разложение вещества. Остальная мощность идёт на нагрев электролита и транспортировку ионов через раствор. Эффективность электролизного процесса оценивается выходом по энергии (Аэ, %).
Аэ=α·(Ат/U)·10 2 , (1.3)
где α – электрохимический эквивалент вещества;
Ат – выход металла по току, г/Дж;
U – напряжение на электролизёре, В.
Выход металла по току – это количество металла (г), выделяемое на единицу затраченной энергии (Дж).
Интенсивность процесса определяется электродной плотностью тока
jэ = I/S, (1.4)
где I – ток, А;
S – площадь погружённой в электролит части электрода, м2.
Около поверхности электродов образуется двойной электрический слой, который противодействует подходу и выходу ионов. Для ослабления противодействия применяются:
Циркуляция электролита, для выравнивания температуры;
Вибрация электродов;
Импульсный источник питания.
Электролиз является одним из видов технологических процессов. Сущность его заключается в выделении из электролита при протекании по нему постоянного тока частиц вещества и в осаждении их на погружённых в электролит электродах (электроэкстракция) или переносе вещества с одного электрода через электролит на другой (электролитическое рафинирование).
Электролиз применяется:
В цветной металлургии для получения лёгких металлов (алюминия, магния, кадмия и др.) и рафинирования тяжёлых металлов (меди, серебра, золота, никеля, свинца и др.);
В электрохимии для получения хлора, водорода, тяжёлой воды,
кислорода, фтора, калия, натрия и др.;
В машиностроении для нанесения защитных и декоративных покрытий металлических и неметаллических изделий (цинкование, никелирование, кадмирование, свинцевание, меднение, хромирование, серебрение, оксидирование и др.);
В чёрной металлургии для лужения жести и электролитической очистки.
В металлургии используется две разновидности электролиза: электролиз водных растворов и электролиз расплавленных солей. Первый применяется для получения и электролитического рафинирования металлов с низким нормальным потенциалом (цинк, хром, олово, никель, свинец, серебро) и осуществляется при температуре не выше 100 С, второй – для получения металлов с высоким нормальным потенциалом (магний, алюминий, щелочноземельные металлы) при температуре около 1000 С.
Электролиз проводится в специально оборудованных ваннах - электролизёрах. Напряжение на ванне составляет несколько вольт, а токи достигают десятков и сотен тысяч ампер. В целях экономичной канализации больших токов одинаковые ванны соединяются в серии последовательно, соответственно напряжению преобразовательной установки.
Изменение электрического сопротивления ванн из-за нагрева электролита, изменения его химического состава, утечек тока, нарушений нормального режима эксплуатации, вывода из работы отдельных ванн серии, а также изменений напряжения питающей сети вызывает необходимость регулирования электрических параметров. Для обеспечения заданной производительности электролизной установки применяют автоматическое регулирование напряжения, мощности и силы тока серии. Наиболее распространённым способом регулирования является поддержание постоянства силы тока серии.
В цветной металлургии к наиболее мощным установкам электролиза относятся серии ванн для получения алюминия и магния. Для получения алюминия используют электролизёры напряжением 4–5 В и токами 100–150 кА, напряжения серий составляет 450–850 В. Режимы работы электролизных установок продолжительные и непрерывные. При выводе отдельных ванн в ремонт они шунтируются специальными шинами. По категории надёжности установки относятся к первой категории. Некоторые из них, например установки электролиза алюминия, благодаря большой теплоёмкости ванн, допускают кратковременные (на несколько минут) перерывы, но длительная остановка может привести к застыванию электролита и значительному расстройству технологического процесса, на восстановление которого может понадобиться до 10 суток.
В электрохимии используются электролизёры с напряжениями от 2 до 10–12 В, а в некоторых случаях до 10–220 В (установки для разложения воды, выполненные по принципу фильтр-пресса, в которых все электроды соединяют последовательно). Напряжения серий ванн принимаются 150–850 В. При электролизе хлора ток ванн составляет 100–190 кА. Режим работы установок электрохимии непрерывный. Установки электрохимии относятся к первой категории надёжности. Для установок хлора особенно опасны перерывы в электроснабжении в периоды пуска.
В установках металлопокрытий напряжение ванн колеблется от 3,5 до 9–10 В и максимально 25 В. Токи ванн меняются в пределах 0,1–5 кА и выше. В большинстве случаев требуется регулирование величины тока в широких пределах. Различие в режимах работы отдельных ванн не допускает последовательного их включения. Ванны чаще всего питаются от общих магистралей напряжением 6–12 В через индивидуальные регулировочные реостаты. Установки металлопокрытий, используемые в поточных автоматических линиях, относятся к приёмникам первой категории, отдельные ванны – ко второй категории. Суммарная мощность преобразовательных установок в цехах металлопокрытий составляет 50–200 кВт. Источником питания их являются цеховые сети напряжением 380 В. Режимы работы установок циклические, связанные с загрузкой изделий в ванны и их разгрузкой.
Для промышленного электролиза применяют постоянный ток. Наряду с традиционными методами ведения электролиза на постоянном токе, применяют режимы, связанные с использованием токов сложной формы, периодическими изменениями постоянного тока. Питание установок электролиза постоянным током производится от генераторов постоянного тока, в том числе и униполярных, и от статических полупроводниковых преобразовательных агрегатов.
Преобразовательный агрегат состоит из силового трансформатора, одного, двух или четырех выпрямительных блоков, а также коммутационной, управляющей и вспомогательной аппаратуры (защита, сигнализация). Агрегаты с выпрямленным током до 6,25 кА имеют вентильный трансформатор с одной вторичной обмоткой, при токе 12,5 кА – с двумя, при токе 25 кА – с четырьмя обмотками и соответственно с одним, двумя и четырьмя выпрямительными блоками (рис. 1.1).
Рис. 1.1.
Для преобразовательных агрегатов применяются шестифазная нулевая схема с соединением вторичных обмоток трансформатора по схеме «две обратные звезды с уравнительным реактором» (рис. 1.2 а) и трёхфазная мостовая схема (рис. 1.2 б). Преобразовательные агрегаты малой мощности собираются по трёхфазной нулевой схеме (рис. 1.2 в).
Рис. 1.2.
Большинство электролизных установок требуют регулирования напряжения выпрямленного тока. Необходимость изменения напряжения на зажимах электролизной серии в нормальном режиме ее работы определяется следующими причинами:
а) изменением напряжения в питающей сети переменного тока;
б) изменением количества ванн в электролизной серии вследствие вывода некоторого количества ванн в ремонт либо шунтирования по технологическим причинам;
в) изменением режима работы ванн, в частности, при изменении силы тока или межэлектродного пространства.
В пусковых режимах электролизных установок обычно требуется регулирование напряжения в широких пределах. Причинами этого являются, во-первых, то обстоятельство, что серия электролиза, как правило, пускается не целиком, а частями или даже отдельными ваннами. Во-вторых, пусковой режим работы ванны может существенно отличаться от нормального рабочего. Так, например, алюминиевые ванны перед пуском обжигаются (без электролита) и на них бывает пониженное напряжение, зато в первый период после пуска напряжение на ваннах держится более высоким, чем в нормальном режиме.
Поэтому регулирование напряжения осуществляется двумя способами:
1. ступенчато преобразовательным трансформатором (ТДНПВ – трёхфазный, Д – дутьевое охлаждение, Н – с РПН, ПВ – преобразователь вентильный; ТМНПУ-У – с уравнительным реактором);
2. плавное регулирование осуществляется дросселем насыщения (ДН–6300, предел регулирования 49 В).
В преобразовательных подстанциях каждый вентиль защищается быстродействующим предохранителем.
Быстродействующий предохранитель обладает токоограничивающей способностью, т. е. время плавления FU значительно меньше, чем время нарастания тока к. з. до максимального значения.
В составе преобразовательной подстанции имеются: РУ переменного тока, преобразовательные агрегаты и РУ выпрямленного тока. От РУ переменного тока, помимо агрегатов и трансформаторов собственных нужд преобразовательных подстанций, в ряде случаев питаются и другие потребители электроэнергии предприятия.
Для компенсации реактивной мощности, генерируемой преобразовательными установками, используются продольная емкостная компенсация, резонансные фильтры, многофазные схемы выпрямления и компенсационные выпрямительные агрегаты.
Преобразовательные подстанции, питающие электролизные установки по производству алюминия, магния и хлора характеризуются значительным количеством параллельно работающих выпрямительных агрегатов и большой мощностью.
Выпрямительный агрегат является источником высших гармоник тока и напряжения, вызывающих ухудшение коэффициентов мощности и дополнительные потери электроэнергии, а также помехи в каналах связи и телевидения. Степень влияния высших гармоник обратно пропорциональна числу фаз выпрямления. С ростом мощности агрегата влияние увеличивается.
Увеличение числа фаз выпрямления приводит к исчезновению гармонических составляющих порядка ниже – 1.
Увеличение числа фаз выпрямления достигается специальным выполнением обмоток либо созданием эквивалентного многофазного режима для групп агрегатов, каждый из которых работает в шестифазном режиме выпрямления. В качестве оптимальной принята двенадцатифазная схема выпрямления.
Для других производств, имеющих электролизеры на меньший ток, характерна работа одиночных агрегатов на каждую электролизную серию.
При небольшом количестве (2–4) агрегатов РУ переменного тока подстанции обычно имеет одиночную секционированную систему шин (рис. 1.3).
Рис. 1.3.
При большом числе преобразовательных агрегатов предпочтение отдается РУ с двойной системой шин (рис. 1.4).
Рис. 1.4.
Двойная система шин предпочтительна так же по условиям обеспечения пусковых режимов. Для большинства электролизных установок в пусковом режиме требуется регулирование выпрямленного напряжения в значительных пределах. Если выпрямительные агрегаты не могут обеспечить необходимого диапазона, то для дополнительного снижения напряжения временно, на пусковой период, устанавливают понижающий трансформатор. При двух системах сборных шин на одну из них через автотрансформатор подается пониженное напряжение, необходимое для преобразовательных агрегатов, а на другой системе шин поддерживается нормальное напряжение, необходимое для других потребителей электроэнергии.
Преобразовательные подстанции большой мощности обычно получают питание от понижающих трансформаторов 220/10 кВ мощностью 180–200 МВА, имеющих на стороне низшего напряжения расщепленные обмотки. Для уменьшения токов к. з. на шинах 10 кВ применяют раздельную работу расщепленных обмоток.
Высокие требования к бесперебойности питания электролизных установок вынуждают применять в системах их питания повышенное резервирование, которое достигается за счет секционирования всех звеньев системы электроснабжения, применения двойной системы сборных шин, установки секционных выключателей с устройством АВР.
Преобразовательные агрегаты мощных электролизных установок присоединяют к серии непосредственно без коммутационной аппаратуры. Установки сравнительно небольшой мощности подключают с использованием автоматических выключателей, являющихся одновременно и защитной аппаратурой агрегата. Сильноточная коммутационная аппаратура применяется так же при подпитке током серий или отдельных электролизеров, шунтировании ванн при гашении анодных вспышек, выводе их в ремонт и т. п.
Быстродействующие автоматические выключатели серии ВАБ и ВАТ используются для оперативных отключений без нагрузок и редких отключений под нагрузкой. Они состоят из унифицированных узлов-блоков, укомплектованы однотипными реле и блоками управления. Выключатели серии ВАТ отличаются от серии ВАБ наличием индукционно-динамического привода. Быстродействие привода обеспечивается тем, что удерживающий магнитный поток вытесняется в параллельный участок магнитной цепи.
К электролизным ваннам ток от источников питания подводится по специальным шинопроводам, состоящим из собранных в пакеты отдельных прямоугольных шин. Обычно шинопроводы выполняются из алюминиевых шин, медь применяется только там, где алюминий непригоден вследствие его малой антикоррозионной стойкости.
Сечения шинопроводов определяют, исходя из экономической плотности тока. Рассчитанное сечение шинопровода затем проверяют на допустимое значение потерь напряжения (не более 3 %), допустимый нагрев в установившемся режиме (не выше 343 К) и на механическую прочность.
Поскольку рабочие токи электролизных ванн достигают десятков и сотен килоампер, сечение шинопровода также получается большим – до 15 дм2.
Шинопроводы, подводящие электроэнергию от выпрямительной подстанций к электролизному цеху, монтируются на специальных эстакадах. Между отдельными электролизными ваннами внутри цеха шинопроводы прокладывают в специальных шинных каналах, закрытых железобетонными плитами.
Особенности преобразовательных подстанций:
1. Все преобразовательные агрегаты на подстанции работают параллельно на одну систему выпрямленных шин;
2. Количество трансформаторов на мощных преобразовательных подстанциях может достигать 10–11 штук;
3. Преобразовательные подстанции, располагаются в непосредственной близости от корпуса электролиза и выполняются в виде пристроенных или отдельностоящих.
Пристроенные подстанции:
«+» – малая длина токопровода со стороны выпрямленного тока (снижение потерь);
«–» – ухудшение условий охлаждения.
Отдельностоящие подстанции: всё наоборот.
Выводы: электролиз - физико-химический процесс, который возникает при прохождении электрического тока через раствор либо расплав электролита. Электролиз применяется в цветной и черной металлургии, в электрохимии и машиностроении
ЭЛЕКТРОСПЕЦ
ЭЛЕКТРОСПЕЦ
Электрохимические и электрофизические установки,электролизные установки
Электролиз
- это явление выделения вещества на электродах
при прохождении через электролит тока, процессы окисления и восстановления на
электродах, сопровождающиеся приобретением или потерей частицами вещества
электронов.
Электролизер
- это ванна, в которой процесс идет с поглощением
электрической энергии.
Принцип действия можно рассмотреть на схеме электролизера с анодным растворением
и катодным осаждением (рис. 1.3-1)
.
Основными элементами установки являются: электролит (1), электроды (2) и
источник питания (3).
Напряжение на электролизной ванне (U) состоит из трех состааляющих:
Около поверхности электродов образуется двойной электрический слой, который
противодействует подходу и выходу ионов. Для ослабления противодействия
применяются:
- циркуляция электролита, для выравнивания температуры;
- вибрация электродов;
- импульсный источник питания.
В промышленности электролиз металлов и исходная среда определяются электрическим
потенциалом выделяемого металла.
Металлы с положительным потенциалом выделяют из твердой черновой основы путем ее
растворения (например, медь с потенциалом «+0,34 В»).
Металлы с отрицательным потенциалом больше выделяют из растворов их солей
(например, цинк с потенциалом «-0,76 В»).
Металлы с отрицательным потенциалом меньше выделяют из расплавов их солей
(например, алюминий с потенциалом «-1,43»).
Примечание - Потенциалы металлов определены по отношению к «водороду», у
которого электрический потенциал равен «нулю».
Электролиз меди
применяется для получения чистой
электролитической меди из черновой (полученной после плавки в печах) и дли
извлечения ценных металлов, находящихся в ней.
Процесс ведется в электролизных ваннах.
Анодом является литая черновая медь в виде плит толщиной 35...45 мм и массой
около 300 кг.
Катодом является электролитическая (чистая) медь в виде пластин толщиной
0,6...0,7 мм, подвешенных на ушках между анодами. Расстояние междусоседними
анодами и катодами 35...40 мм.
Электролитом, которым заполняется ванна, является водный раствор медного
купороса (CuSO 4), подкисленный серной кислотой (H 2 S0 4)
для уменьшения сопротивления.
В целях выравнивания концентрации ионов меди у электродов и обеспечения
необходимой температуры применяется прямая циркуляция электролита, который
подается снизу и сливается сверху ванны.
Электролиз цинка
применяется для получения высококачественного
цинка (Zn) из водных растворов его солей.
Катодом являются алюминиевые пластины толщиной 4 мм. Анодом являются свинцовые
пластины толщиной 5... 8 мм, с добавкой 1 % серебра для снижения коррозии.
Электролитом является 5...6% водный раствор сернокислого цинка (ZnS0 4)
и серной кислоты (H 2 S0 4). Во время электролиза на катоде
осаждается металлический цинк (Zn), который периодически снимают.
На аноде выделяется газообразный водород (Н), а в растворе образуется серная
кислота (H 2 S0 4).
Снятие цинка с катодов производится до 2 раз в сутки, затем его промывают,
формуют в пакеты и переплавляют в печах.
В процессе электролиза износ катодов составляет около 1,5 кг/т цинка, а анодов -
0,8... 1,5 кг/т цинка.
Резкое повышение падения напряжения на ванне (до 3,3...3,6 В) указывает на
необходимость очистки анодов от шлама.
Такая необходимость очистки анодов - один раз в 20.. .25 дней, а катодов - один
раз в 10 дней.
Шлам удаляется через отверстие в дне ванны.
В электролизном цехе ванны устанавливают рядом длинными бортами по 20...30 штук
и соединяют в один блок.
Для поддержания заданной температуры ванны охлаждаются водой, подаваемой по
алюминиевым или углеродистым змеевикам.
Для снижения выделения водорода на катоде в раствор добавляют
поверхностно-активные вещества.
Электролиз алюминия
применяется для получения качественного
алюминия (Аl
) из расплавленных солей путем
электролиза.
Анодом является угольный электрод, который расходуется в процессе электролиза,
так как находится в сильно агрессивной среде.
Анод подвешивается на подвижной раме, которая автоматически перемещается по
металлоконструкциям печи. Управляющим сигналом является потеря напряжения в
электролите.
Электролитом является раствор оксида алюминия (AI 2 O 3) в
расплавленном криолите (Na 3 АlF 6). Присутствие фтора (F 6)
придает среде высокую агрессивность.
Катодом являются подовые блоки печи.
Ток к ванне подводится с двух сторон.
К аноду - по пакетам алюминиевых шин, по гибким медным токопроводам, по стальным
штырам.
К катоду - по специальным токопроводам (блюмсам).
Размеры анода определяются заданной мощностью ванны и допустимой плотностью
тока.
Электролизеры объединяют в серию из 160... 170 шт., причем 4...5 из них
являются резервными.
Выливают металл из ванны вакуум-ковшами
Вылитый из ванн алюминий поступает в миксеры литейного корпуса, где он после
усреднения и отстаивания разливается в слитки.
Электрооборудование металлорежущих станков отличается разнообразием, сложностью и высоким уровнем автоматизации. Наиболее массовым видом металлорежущего оборудования является сравнительно небольшое число типов станков общепромышленного назначения, повсеместно распространенных на предприятиях самого различного профиля. К ним относятся универсальные станки широкого назначения для точения, сверления, нарезания резьбы и т. д.
Электрооборудование таких станков обычно однотипно и определяется использованием простых электроприводов ограниченной мощности. В системах управления широко применяют серийную электроаппаратуру (магнитные и тиристорные пускатели, автоматические выключатели, разнообразные реле и т. п.).
В качестве примера рассмотрим основные части и электрическую схему универсального токарно-винторезного станка 1К62 (рис. 143).
Рис. 143. Общий вид (а) и схема управления (б) токарно-винторезного станка 1К62:
1 - передняя бабка; 2 - шпиндель; 3 - суппорт; 4 - задняя бабка; 5 - шит управления; 6 - ходовой винт; 7 - вал; 8 - коробка подачи; 9 - станина
Привод шпинделя 2, ходовых винта 6 и вала 7 осуществляется через коробку скоростей, расположенную в передней бабке 1, и коробку подач 8 от главного электродвигателя М 1, скрытого внутри станины 9. Мощность Ml составляет 10 кВт. Кроме главного двигателя станок оборудован электродвигателем М4 (электродвигатель быстрых ходов установочных перемещений суппорта 3), электродвигателем насоса охлаждения М2 и электродвигателем привода гидросистемы М3, подключаемым с помощью штепсельного разъема ШР. Двигатель М3 используют тогда, когда на станке применяется гидрокопировальное устройство. Задняя бабка 4 станка служит для установки второго поддерживающего центра (при обработке в центрах) или режущего инструмента для обработки отверстий (сверла, метчика, развертки). Резцы устанавливают в головке суппорта, сообщающего им продольную и поперечную подачу.
Напряжение на станок подается включением пакетного выключателя Q1. Питание цепи управления осуществляется через разделительный трансформатор Т с вторичным напряжением 110 В.
Двигатель М1 запускается кнопкой SВП, с нажатием которой включается контактор КМ. Одновременно с Ml запускается двигатель М2 (двигатель насоса охлаждения) при включенном пакетном выключателе Q2 и М3 (двигатель гидросистемы) при включенном штепсельном разъеме ШР.
Работа двигателя Ml на холостом ходу ограничивается выдержкой времени реле КТ. Обмотка реле КТ включается переключателем SO, замыкающим контакты при остановке шпинделя. Если пауза в работе превышает 3 - 8 мин, то контакт реле КТ размыкается и на контактор КМ питание не подается, и двигатель Ml останавливается, ограничивая тем самым работу холостого хода, уменьшая потери электроэнергии.
Работа двигателя М4 зависит от перемещения суппорта, который нажимает на переключатель SAB, через контакт замыкает цепь катушки контактора КМБ и включает двигатель. Возврат рукоятки суппорта в среднее положение приводит к отключению двигателя М4.
Трансформатор Т обеспечивает освещение станка напряжением 36В. Защита от коротких замыканий осуществляется предохранителями F1 - F5, а от перегрузок - тепловым реле KST1, KST2 и KST5. Двигатель М4 работает кратковременно и в защите от перегрузок не нуждается.
Электрооборудование сварочных установок
Среди большого разнообразия сварочных электроустановок широкое общепромышленное применение получили установки электродуговой сварки.
Наиболее простыми являются сварочные установки (посты) для ручной дуговой сварки . Основу электрооборудования такого сварочного поста составляет источник сварочного тока. В качестве источников применяют специальные сварочные трансформаторы, выпрямители и электромашинные преобразователи переменного тока в постоянный. Кроме источника тока в состав сварочного поста входят распределительный щит, соединительные гибкие провода и электрододержатель.
Сварочные трансформаторы по конструктивным и электромагнитным схемам подразделяют на трансформаторы: с отдельным дросселем, с совмещенным дросселем, с подвижными обмотками, с магнитным шунтом и с подмагничиванием постоянным током. Дроссели, магнитные шунты, подвижные обмотки или подмагничивание постоянным током используют в этих трансформаторах для регулировки сварочного тока.
Рис. 144. Сварочный трансформатор с подвижными катушками
Наиболее часто применяют трансформаторы с подвижными обмотками, как наиболее простые и надежные (рис. 144). Сердечник такого трансформатора - стержневого типа, шихтованный. Первичная и вторичная обмотки - слоевые, с развитой поверхностью охлаждения. Каждая обмотка состоит из двух катушек, которые могут соединяться последовательно и параллельно. На магнитопроводе 1 расположены неподвижная первичная 4 и подвижная вторичная 3 обмотки, которые ходовым винтом с помощью рукоятки регулирования тока 2 перемешаются вдоль магнитопровода, изменяя магнитный поток рассеяния, а следовательно, сварочный ток. Для повышения коэффициента мощности служит конденсатор 5.
Рис. 145. Сварочный выпрямитель:
а - внешний вид; б - электрическая схема.
Сварочные выпрямители (рис. 145) применяют при сварке на постоянном токе, представляющем более широкие технологические возможности, чем переменный ток. Основными составными частями выпрямителей являются трехфазный трансформатор, состоящий из неподвижных 3 и подвижных 2 катушек с регулировкой напряжения и блок ВБ полупроводниковых вентилей 1, собранных по схеме трехфазного моста. Сварочный ток изменяется рукояткой 5. Для охлаждения сварочною агрегата используют электровентилятор 4.
Все более широкое распространение получает полуавтоматическая сварка в среде защитных газов и под флюсом. При полyaвтоматической сварке механизирована подача сварочной проволоки в зону сварки. Одним из наиболее простых по конструкции и управлению является шланговый полуавтомат ПШ для сварки под флюсом (рис. 146).
Рис. 146. Электрическая схема шагового сварочного полуавтомата ПШ
В электроприводе подающего механизма использован асинхронный электродвигатель М с короткозамкнутым ротором. Двигатель через редуктор (на схеме не показан) связан с ведущим роликом ВР механизма подачи сварочной проволоки СП. Питание двигателя осуществляется от двух однофазных трансформаторов Т1 и Т2, понижающих напряжение до безопасного значения (42 В). Реверс двигателя для установочных ходов механизма подачи осуществляется с помощью переключателя ПР. Ступенчатая регулировка скорости подачи проволоки производится изменением передаточного отношения редуктора механизма.
Для управления полуавтоматом используется однокнопочный пост SB, смонтированный на рукоятке горелки. При нажатии SB срабатывает промежуточное реле Р, которое включает двигатель подачи М и силовой контактор КМ. Во время работы полуавтомата кнопка SB, не имеющая самоблокирования, должна быть нажата. При отпускании SB сварочный трансформатор отключается. Общий выключатель и аппараты на схеме не показаны.
При сварочных работах выполняют ряд условий по соблюдению правил охраны труда и техники безопасной работы. Если электросварочные работы проводят внутри помещений, то они должны быть хорошо вентилируемые. Электросварщик должен работать в специальной одежде (брезентовом костюме, рукавицах, ботинках), для защиты глаз и лица использовать щиток-шлем или маску с защитными стеклами.
Сварочный агрегат и его аппаратуру осматривают и чистят не реже одного раза в месяц. Ремонт сварочного оборудования выполняют в соответствии с графиком, утвержденным главным энергетиком предприятия.
При текущих ремонтах установки измеряют сопротивление изоляции электрических цепей, а после капитального ремонта изоляцию испытывают на электрическую прочность.
Электролизные установки
Электролиз - это электрохимический процесс окисления-восстановления на погруженных в электролит электродах при прохождении через него электрического тока. Электролиз осуществляют в специальных аппаратах-электролизерах.
Электролизер представляет собой сосуд или систему сосудов, наполненных электролитом с размещенными в нем электродами - катодом и анодом, -соединенными соответственно с отрицательным и положительным полюсами источника постоянного тока. Процесс электрохимического окисления происходит на аноде, а восстановление - на катоде. Аноды изготовляют из графита, углеграфитового материала, окислов некоторых металлов, свинца и его сплавов, а катоды - из стали.
Современные крупные электролизные установки имеют нагрузку до 500 кА. В промышленности с помощью электрохимических процессов в электролизных установках получают простые и сложные вещества. Электролиз является основным методом промышленного получения алюминия, едкого натра, хлора и др. Путем электролиза воды получают кислород и водород. Электролиз применяют также для обработки поверхностей гальванопокрытиями (катодные процессы), полировки, травления, анодирования (анодные процессы) металлических изделий.
Металлопокрытие проводят в гальванических ваннах при напряжении 3,5 - 24 В и токах до 500 А. Электропитание ванн осуществляют от общих магистралей преобразователей, а регулирование напряжения и тока - с помощью реостатов. Если от одного генератора питается несколько ванн, то их включают параллельно с установкой реостата у каждой ванны. Шинопровод выполняют, как правило, из алюминиевых шин со сварными контактными соединениями, имеющими меньшее переходное сопротивление, чем болтовые соединения контактов.
Обслуживание электролизных установок заключается в организации периодических осмотров, измерений сопротивления изоляции всех частей установки и проведении ремонтов в соответствии с графиками ППРЭО.
Внешний осмотр установок дежурный электромонтер проводит ежесменно. При осмотре обращается внимание на температуру контактных соединений, состояние шинопроводов, отсутствие замыканий в цепи анодов и катодов, состояние поверхности изоляции шинопроводов (изоляторов, прокладок, клиц и т. д.), наличие и исправность защитных приспособлений. Кроме того измеряют потенциал на концах линий электролизных ванн по отношению к земле.
Сопротивления изоляции всех частей установки измеряют не реже одного раза в три месяца.
Капитальный ремонт всех токопроводящих элементов электролизных установок проводят не реже одного раза в год, а для тех участков, которые находятся в зоне высоких температур или подвергаются коррозии, механическим воздействиям, периодичность может быть уменьшена и устанавливается местной инструкцией.
Электротермические установки
Электрические печи служат для нагревания, расплавления или обработки металлов за счет теплового эффекта электрических явлений. По способу преобразования электрической энергии в тепловую различают печи дуговые, индукционные и сопротивления.
В состав электропечной установки входят электрическая печь, электропечной трансформатор, выпрямитель, генератор повышенной частоты; коммутационное оборудование (выключатель, разъединитель и т. д.) и вспомогательное оборудование (дроссели, конденсаторы, анодные выпрямители и др.). Электрические печи являются энергоемкими установками.
Дуговые электропечи применяют для плавки стали, чугуна, меди и других металлов. Мощность этих печей достигает 80000 кВт. Участок электросети от трансформатора до электродов печи состоит из шин, гибких соединений и токопровода. В этой сети ток достигает несколько десятков тысяч ампер.
Индукционные однофазные печи (рис. 147) работают при различных частотах тока (50-75 000 Гц). Нагрев происходит за счет токов, индуктируемых в металле.
Рис. 147. Схема установки индукционного нагрева:
1 - источник питания; 2 - конденсатор; 3 - индуктор; 4 - нагреваемое тело; 5 - тигель.
Индукционные печи нормальной частоты представляют собой трансформатор, в котором роль вторичной обмотки выполняет металлическая ванна в виде замкнутого кольца. Мощность этих печей достигает 17000 кВт.
Широкое применение имеют установки индукционного нагрева для сушки электрических машин, аппаратов, подогрева жидкостей в трубопроводах и т. д. Печи, работающие с частотой 2500 - 8000 Гц, используются для закалки металлов.
Осмотр электропечных установок производят ежедневно. Во время осмотров удаляют пыль, грязь, проверяют состояние контактов электроде держателей, шинопроводов, кабелей, проводов, смазку механизмов. Особое внимание обращают на работу и состояние блокировочных устройств: нарушение их работы может привести к нарушению технологии, поломке оборудования и к несчастным случаям. Периодически в дуговых печах очищают окалину с контактных поверхностей электрододержателей, из трансформаторов печных установок отбирают для анализа пробы масла.
При осмотре печей сопротивления обращают внимание на работу нагревательных элементов. Работа печей с неисправными нагревательными элементами, с нагревателями, установленными на другие марки сплава; отключенными элементами; неравномерной нагрузкой по фазам на печах с керамическими нагревателями не допускается. Каждая установка электрической печи сопротивления должна иметь инструкцию по обслуживанию. Весь обслуживающий персонал проходит специальное обучение по эксплуатации этих печей и соблюдению правил охраны труда.
Ремонты электропечных установок проводят в соответствии с графиком, установленным главным энергетиком предприятия.
Аккумуляторные батареи
Основными частями кислотного аккумулятора являются бак с электролитом и свинцовые пластины, изолированные друг от друга сепараторами. В качестве положительных используют свинцовые пластины с большим числом ребер, увеличивающих рабочую поверхность, а в качестве отрицательных - пластины коробчатой формы. Электролит представляет собой смесь серной кислоты с дистиллированной водой. Для пополнения в аккумуляторах электрической энергии служат зарядные и подзарядные устройства.
Как правило, аккумуляторные батареи эксплуатируются и режиме постоянного подзаряда. В этом случае заряженную батарею включают на шины параллельно с постоянно работающим зарядным устройством. Метод постоянного подзаряда повышает надежность работы электроустановки, обеспечивает резерв в случае выхода из строя зарядного устройства. Аккумуляторную батарею поддерживают в полностью заряженном состоянии. Уровень напряжения на каждом элементе должен быть 2,1 -2,2 В. Плотность электролита поддерживают на уровне 1,24.
Щелочные аккумуляторы подразделяются на кадмиево-никелевые и железо-никелевые. Баки изготовляют из никелированного железа. Электролит составляют в стальной или эмалированной посуде и заменяют ежегодно. Для этого аккумуляторы разряжают до напряжения 1 В, сливают электролит, промывают дистиллированной водой и сразу заливают свежим электролитом. Через 2 ч проверяют плотность электролита и доводят до нормы (при t = 20 °С она должна быть равна 1.19-1,21) и включают на зарядку. В начале зарядки напряжение аккумулятора резко повышается с 1 В до 1,6 В, потом медленно возрастает до 1,75 В. Окончанием заряда является установившееся напряжение в течение 20 - 30 мин (у железо-никелевых - 1,8-1,9 В и у кадмиево-никелевых 1,75-1,85 В).
При обслуживании аккумуляторных установок строго соблюдают правила эксплуатации по обеспечению исправной и безаварийной работы и безопасному ее обслуживанию. В помещении аккумуляторных батарей поддерживают чистоту и следят за работой приточно-вытяжной вентиляции. Вентиляция должна быть включена во все время зарядки батареи и 1,5 - 2 ч после ее окончания.
В этих помещениях запрещено устанавливать предохранители, штепсельные розетки, автоматы, люминесцентные лампы, выключатели, у которых может образоваться искра.
Осмотр батарей проводят в следующие сроки: дежурный электромонтер - ежедневно, мастер - два раза в месяц, специалист-аккумуляторщик - по графику.
Все металлические части в помещении батареи окрашивают кислотоупорной краской. Покрашенные и непокрашенные шины аккумуляторных батарей смазывают вазелином.
При работах с кислотой или щелочью обязательно следует надевать костюм из грубой шерсти, защитные очки, резиновые перчатки, брюки костюма заправлять поверх голенищ резиновых сапог. Переносить бутыли с кислотой или щелочью необходимо вдвоем на специальных носилках, в которых бутыль закреплена. Во время составления раствора кислоту следует лить тонкой струей в сосуд с дистиллированной водой (а не наоборот!). Пораженные кислотой участки кожи промывают струей холодной воды и нейтрализуют 5 %-ным раствором соды, а при ожоге щелочью - промывают струей воды и нейтрализуют раствором борной кислоты.
Такая технология, как обеззараживание воды гипохлоритом натрия, применяется уже более ста лет. Она отличается достаточно высокой эффективностью и не требует больших трудозатрат, поэтому гидрохлорид натрия на сегодняшний день находит применение в самых различных областях промышленности. С его помощью можно:
- дезинфицировать воду в бассейнах и искусственных водоемах различного назначения;
- обеззараживать природные воды, которые затем будут находить применение в организации хозяйственно-бытового водоснабжения;
- очищать от опасных загрязнителей сточные воды.
Поэтому современные экологи успешно используют в своей работе электролизные установки с гипохлоритом натрия. И если перед вами стоит задача очистки от микроорганизмов большого объема воды (независимо от ее назначения), вам также следует уделить внимание рассматриваемой технологии.
Следует отметить, что обеззараживание гипохлоритом позволяет получать достаточно чистую и прозрачную воду, полностью лишенную болезнетворных бактерий и микроорганизмов. Однако в случае использования рассматриваемой технологии необходимо чрезвычайно серьезно отнестись к некоторым деталям. В частности, если вами осуществляется чистка бассейнов за счет обеззараживания воды гипохлоритом натрия, следует обязательно следить за содержанием в воде активного хлора, а также за показателями рН среды (идеальный рН составит 7,6 - 7,8).
Хотите воспользоваться этим универсальным методом очистки? Тогда рекомендуем заказать электролизные установки гипохлорит натрия в компании «Экоконтроль С». У нас представлено оборудование самого лучшего качества, которое очищает воду очень быстро, эффективно и безопасно. Причем мы предлагаем абсолютно автоматизированные электролизеры, которые не требуют постоянного контроля со стороны специалиста.
Как показывает практика, с помощью обеззараживания гипохлоритом можно добиться очень высоких показателей качества воды. Однако для этого необходимо хорошее оборудование. И если вы хотите приобрести его, поспешите стать клиентом нашей компании - мы предлагаем исключительно сертифицированную продукцию и способны гарантировать ее превосходное качество и эффективность работы.
OSEC ® L - электролизные системы компании WALLACE & TIERNAN ® .
Система OSEC ® L генерирует раствор гипохлорита натрия <1,0% через электролиз рассола, потребляя только воду, соль и электричество. Производительность до 400г/час. Полностью автоматизирована и укомплектована для быстрой установки, безопасной работы и простого обслуживания.
Система OSEC® BP вырабатывает 0.8% раствор гипохлорита натрия путём электролиза рассола, используя для этого только воду, соль и электричество. Система полностью автоматизирована, что делает её идеальной для эксплуатации без постоянного контроля оператора. Настенный монтаж. Выпускаются в четырех стандартных вариантах производительности в диапазоне от 5,5 до 22 кг / день.
OSEC® B-Pak. Электролизная система генерирует 0,8% раствор гипохлорита натрия путём электролиза рассола, потребляя только воду, соль и электричество. Производство гипохлорита на месте и по мере необходимости устраняет проблемы, связанные с транспортировкой и хранением сжиженного хлора или растворов товарного гипохлорита натрия. Производительность до 5 кг / ч.
Система OSEC® B-PLUS вырабатывает 0.8% раствор гипохлорита натрия путём электролиза рассола, используя для этого только воду, соль и электричество. Система OSEC® B-Plus полностью автоматизирована и укомплектована для быстрой установки, безопасной работы и простого обслуживания. Модули поставляются предварительно протестированными на неисправности, с полной обвязкой и электрической разводкой. Производительность до 40 кг/ч (возможно увеличение производительности).
Карта с перечнем объектов использующих электролизные установки типа OSEC (поставка OOO "Экоконтроль С")
Промышленные электролизеры воды - установки электролиза воды и сточных вод
Специальный промышленный электролизер, производящий 0,8% раствор гипохлорита натрия, может находить применение при эксплуатации самых разнообразных производственных объектов, а также объектов общественного назначения. Это высокоэффективное оборудование, используемое для обеззараживания питьевых и сточных вод, вод фонтанов и бассейнов, природных вод и т.д. Причем электролизеры могут быть самыми разными, и нередко в них находят применение даже современные мембранные технологии.
Для каких целей они применяются?
С помощью рассматриваемого оборудования можно осуществлять:
- обеззараживание воды, предназначенной для питья,
- очистку сточных вод;
- очистку технических вод;
- обработку воды в фонтанах;
- обработку воды в бассейнах.
При этом электролиз воды обойдется вам куда дешевле, чем использование уже готового гипохлорита натрия.
Суть работы современных электролизеров
Как же работают осуществляющие электролиз воды установки? На сегодняшний день они применяются для производства электрохимическим способом хлора и каустика, которые затем используются с целью обеззараживания воды. Причем чаще всего в таких аппаратах находят применение сульфакатионитные мембраны, которые, благодаря своим основным особенностям, позволяют получать высококачественные продукты реакции, обеспечивая эффективность и стабильность процесса очистки воды. И если вы осуществляете электролиз сточных вод с использованием подобных аппаратов, то можете рассчитывать на самый лучший конечный результат.
Преимущества технологии
Далее необходимо поговорить о тех достоинствах, которыми обладают современные промышленные электролизеры воды, и которые позволяют именно этому оборудованию с каждым годом удостаиваться все большей популярности. К этим достоинствам относятся:
- финансовая доступность, безопасность и простота метода очистки;
- отсутствие зависимости от компаний, являющихся поставщиками гипохлорита натрия;
- возможность производить дезинфицирование не только воды, но и водопроводных труб;
- полное растворение реагентов в воде (благодаря использованию технологии электролиза воды, вы получаете так называемую «хлорную» воду);
- предотвращения появления в воде любых болезнетворных бактерий, вредных грибков и водорослей;
- возможность полного удаления органических примесей.
Благодаря всем перечисленным преимуществам, установки для электролиза воды в наше время очень активно применяются самыми различными гражданскими, промышленными и коммунальными объектами. И если вы также нуждаетесь в высокоэффективном и недорогом водоочистительном оборудовании, обязательно обратите на них внимание. Причем все устройства для электролиза сточных вод, вод фонтанов, бассейнов и других искусственных водоемов, а также вод хозяйственно-бытового назначения целесообразнее всего заказывать в компании «Экоконтроль С». Наши сотрудники грамотно подберут для вас самое лучшее оборудование, дадут профессиональные консультации, помогут настроить и наладить аппараты, обеспечат гарантийное и сервисное обслуживание. И все это на самых выгодных условиях!
Компания «Первый инженер» предлагает оборудование для производства водорода методом электролиза воды в щелочном растворе (30% гидроксид калия) – электролизные установки (промышленные генераторы водорода).
Электролиз – это самый простой и доступный способ получения водорода из существующих.
Преимущества производства водорода методом электролиза:
- экологическая чистота;
- широкий диапазон производительности установок (1÷500 Нм 3 /ч и более);
- высокая чистота производимого водорода (до 99,9999%);
- наличие ценного побочного продукта – кислорода.
Электролиз – самый распространенный и эффективный промышленный способ получения водорода. Данный метод позволяет производить водород с полезным использованием затрачиваемой электрической энергии примерно 70%.
Процесс электролиза протекает внутри гальванического элемента (камеры), разделённой на положительную и отрицательную стороны, где электрический ток протекает между металлическими электродами через проводящий жидкий электролит (водный раствор щёлочи). Положительный электрод называется анодом, а отрицательный – катодом.
Простой гальванический элемент
Половины элемента разделены смоченной мембраной, которая позволяет электрическому току течь (посредством электролита), но предотвращает перенос выделяющихся газов из одной стороны в другую.
Когда подается напряжение постоянного тока, ток протекает через жидкость, контактирующую с электродами, в результате чего происходит выделение газов:
- реакция на катоде: 2ОН – → 0,5О 2 + Н 2 О + 2е –
- реакция на аноде: 2Н 2 О + 2е – → Н 2 + 2ОН –
- суммарная реакция: Н 2 О → Н 2 + 0,5О 2 .
Внутри гальванического элемента расходуется только вода. Электролит добавляется для минимизации электрического сопротивления и для содействия реакции посредством обеспечения избытка гидроксильных ионов (см. реакцию выше), но не расходуется в процессе.
Количество газа, выделяемого на каждом электроде, находится в прямой зависимости от количества постоянного тока, протекающего через элемент. Особенность процесса щелочного электролиза – возможность работы в широких пределах нагрузки (начиная с 10% от номинальной мощности). Энергозатраты при щелочном электролизе – 4,5÷5,5 кВт на 1 Нм 3 производимого водорода.
Преимущества электролизных установок компании «Первый инженер»:
- возможность изготовления автономной установки по производству газов (в контейнерном исполнении);
- комплектация оборудования в соответствии с требованиями клиента;
- полное сопровождение проекта, включая взаимодействие с государственными контролирующими органами (при необходимости);
- поставка установок в полной заводской готовности с прохождением первичных испытаний на заводе-изготовителе;
- полная автоматизация работы оборудования и отсутствие необходимости в постоянном контроле со стороны обслуживающего персонала.
Срок изготовления
