電解鋁供電整流系統(tǒng)的優(yōu)化改造

1、電解鋁供電整流系統(tǒng)的優(yōu)化改造摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，也為我國(guó)的電解鋁行業(yè)創(chuàng)造 了更加廣闊的發(fā)展空間，各種新設(shè)備和新科技的應(yīng)用，大幅度提升了電解鋁技術(shù) 水平。但是隨著電壓和電流的不斷增大，也對(duì)整流技術(shù)提出更高要求，目的在于 更好的適應(yīng)系統(tǒng)的大功率生產(chǎn)要求。鑒于此，本文主要對(duì)電解鋁供電整流系統(tǒng)的 優(yōu)化改造進(jìn)行了分析和研究。關(guān)鍵詞：電解鋁；供電；整流系統(tǒng)；優(yōu)化改造近年來(lái)，我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展十分迅速，在電解鋁行業(yè)當(dāng)中，更是為企業(yè)發(fā)展 作出了突出貢獻(xiàn)，大幅度提升了企業(yè)的綜合效益和生產(chǎn)效率。由于電解鋁屬于較 為先進(jìn)的行業(yè)，因此，整體的生產(chǎn)和加工流程也會(huì)相對(duì)復(fù)雜，實(shí)踐過(guò)程中，經(jīng)常 會(huì)產(chǎn)生一

2、系列故障問(wèn)題，加之激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，由此也為整流機(jī)組帶來(lái)極大安全 隱患。為充分滿足系統(tǒng)運(yùn)行需求，要求相關(guān)工作人員對(duì)整流裝置進(jìn)行創(chuàng)新和改造， 以提升其運(yùn)行效率和技術(shù)水平，更好的適應(yīng)復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境。一、供電整流系統(tǒng)改造的重要意義以某公司整流機(jī)組為例，該公司的整流機(jī)組共有六臺(tái)，且全部投入正式應(yīng)用， 電解槽數(shù)量約為258臺(tái)，可基本滿足實(shí)際的運(yùn)行要求。而另外的六臺(tái)機(jī)組也全部 投入正式應(yīng)用，電解槽數(shù)量約為88臺(tái)，占據(jù)整體比例的1/3，尚無(wú)法達(dá)到滿負(fù)荷 運(yùn)行實(shí)際需求1。該公司整流柜的可靠性和穩(wěn)定性較強(qiáng)，在整流器中二極管、快 熔等元件，均是采用了現(xiàn)代化高科技技術(shù)進(jìn)行打造和加工，在配置上占據(jù)著絕對(duì) 優(yōu)勢(shì)。但隨著系統(tǒng)

3、運(yùn)行時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，整流裝置逐漸無(wú)法跟上系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)奏， 且整流裝置在運(yùn)行過(guò)程中，也出現(xiàn)較大缺陷，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一， 直流母線框架產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象；第二，整流柜運(yùn)行過(guò)程中，振動(dòng)現(xiàn)象明顯；第三， 二次輔助元器件配置相對(duì)較低；第四，整流柜中的電容出現(xiàn)漏液現(xiàn)象；第五，絕 緣材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；第六，重負(fù)匯流母線間間距不達(dá)標(biāo)。上述因素的產(chǎn)生，均增 加了整流機(jī)組發(fā)生故障的概率，同時(shí)也對(duì)電解生產(chǎn)產(chǎn)生直接影響，大幅度降低了 生產(chǎn)加工效率。與此同時(shí)，也為整個(gè)系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重威脅。鑒于 上述情況，必須要提升整流系統(tǒng)改進(jìn)水平，并對(duì)整體的改進(jìn)方案進(jìn)行全面優(yōu)化， 重點(diǎn)關(guān)注運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷問(wèn)題，從而為

4、系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供保障2。二、電解鋁整流系統(tǒng)特征分析在電解鋁行業(yè)發(fā)展過(guò)程中，在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)中，經(jīng)常會(huì)消耗大量電能，即便 當(dāng)前的技術(shù)較為先進(jìn)，但是仍無(wú)法從根本上杜絕電能消耗過(guò)大的問(wèn)題。此外，在 電解鋁生產(chǎn)加工過(guò)程中，獨(dú)立整流元件、整流變壓器以及調(diào)壓變壓器等，是供電 系統(tǒng)中的核心設(shè)備，屬于大功率的電感設(shè)備，所消耗的無(wú)功功率較大，且功率因 數(shù)較低，電解鋁屬于一個(gè)需要連續(xù)生產(chǎn)和加工的過(guò)程，因此，對(duì)于供電可靠性要 求較高。實(shí)踐過(guò)程中，一旦產(chǎn)生停電問(wèn)題，在供電恢復(fù)正常之后便會(huì)導(dǎo)致設(shè)備在 很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法正常加工。正常情況下，在整個(gè)電解鋁廠當(dāng)中，電解鋁生產(chǎn) 所占電負(fù)荷率高達(dá)95%以上，在此情況下，必須

5、要確保供電可靠性，否則便會(huì)發(fā) 生一系列安全故障，降低生產(chǎn)效率，影響整個(gè)行業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展3。三、整流機(jī)組改造現(xiàn)狀分析通過(guò)對(duì)眾多的整流柜爆炸事故原因進(jìn)行分析和研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)都是因?yàn)槿?乏完善的隔弧措施所導(dǎo)致。在整流柜并聯(lián)同排產(chǎn)生短路故障時(shí)，防弧隔板經(jīng)常不 能在第一時(shí)間對(duì)電弧進(jìn)行隔離，并同時(shí)產(chǎn)生弧光短路，最終導(dǎo)致整流橋熔融，且 在電動(dòng)力的作用之下，還會(huì)發(fā)生變形現(xiàn)象4。另外，在當(dāng)前的整流機(jī)組改造工作 中，經(jīng)常沒(méi)有對(duì)反向過(guò)流保護(hù)設(shè)施進(jìn)行設(shè)置，且逆流保護(hù)裝置也十分缺乏，在整 流柜產(chǎn)生正負(fù)極短路現(xiàn)象時(shí)，在短路電流的影響之下，會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)力和電弧作用， 使整流橋臂發(fā)生嚴(yán)重變形現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致整流柜崩塌，難以

6、對(duì)故障機(jī)組進(jìn)行重新 修復(fù)。與此同時(shí)，也為電解生產(chǎn)的安全性造成嚴(yán)重影響，危及工作人員生命安全。 除此之外，智能測(cè)控裝置自身性能較差，在大磁場(chǎng)環(huán)境下，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)警問(wèn) 題，同時(shí)還會(huì)伴有死機(jī)現(xiàn)象，大幅度降低了通訊功能和傳輸效率，由于智能通訊 設(shè)備不夠發(fā)達(dá)，因此，在設(shè)備更新之后，經(jīng)常無(wú)法滿足數(shù)量傳輸?shù)幕疽?，無(wú) 法及時(shí)的完成操作檢測(cè)以及保護(hù)等任務(wù)。以上便是整流機(jī)組改造現(xiàn)狀，由此不難 發(fā)現(xiàn)，在電解鋁工電整流系統(tǒng)優(yōu)化改造過(guò)程中，還存在一系列缺陷和不足，需在 今后發(fā)展過(guò)程中進(jìn)行完善和改進(jìn)，從而為系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行提供保障5。四、電解鋁供電整流系統(tǒng)優(yōu)化改造措施（一）對(duì)整流橋臂間絕緣進(jìn)行改通過(guò)對(duì)整流柜主電路

7、進(jìn)行改造，可確保變壓器閥側(cè)與銅母線中的電流在一瞬 間保持一致，且方向相反，從而能夠及時(shí)抵消電流產(chǎn)生的磁通，從根本上避免了 交變磁場(chǎng)附加感應(yīng)電對(duì)電流分配產(chǎn)生的不利影響，從而最大限度減少線路電抗6。在同相逆并聯(lián)整流電路中，仍然會(huì)存在一系列不可調(diào)控的矛盾，如兩個(gè)整流 壁之間的距離較小，漏磁通對(duì)于整流框架和橋壁影響較小，但經(jīng)常會(huì)受到絕緣的 影響和約束，特別是在大規(guī)模的辯解情況下，高壓可達(dá)一千伏以上。由制造廠所 提供的同相逆并聯(lián)整流壁中間的間距通常在20毫米以下，因此，可取得顯著的 磁場(chǎng)平衡效果。但在具體應(yīng)用過(guò)程中，卻難免存在以下問(wèn)題：對(duì)于兩臂之間的連 接結(jié)構(gòu)而言，為確保機(jī)械強(qiáng)度充足，并可有效對(duì)抗電動(dòng)排

8、力沖擊，減少振動(dòng)噪音， 提升設(shè)備完整性，通常會(huì)使用墊片和絕緣套管將整流橋臂和酚醛絕緣板固定在一 起，但在實(shí)踐過(guò)程中，由于整流橋較重，往往會(huì)和框架用絕緣材料在一起固定， 目的在于避免在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生松動(dòng)問(wèn)題，因此，便會(huì)直接增加酚醛絕緣板固定 難度，且整流柜在具體運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大震動(dòng)，如果不能牢固固定，便會(huì) 產(chǎn)生噪音，且在振動(dòng)力的作用之下，還經(jīng)常會(huì)對(duì)螺絲外絕緣層產(chǎn)生破壞，對(duì)其絕 緣作用產(chǎn)生影響。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品資料進(jìn)行查閱和研究，在反復(fù)論證的條 件下，決定對(duì)安裝方法進(jìn)行創(chuàng)新，即在酚醛絕緣板兩側(cè)，增加高強(qiáng)度的橡膠絕緣 塊，以緩解其過(guò)度振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣板性能的有效保護(hù)，具體改造如圖1所示：圖

9、1解鋁供電整流系統(tǒng)改造前后示意圖（二）逆流保護(hù)措施將逆流保護(hù)裝置引入整流柜中，在整流元件產(chǎn)生故障，在正常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)當(dāng)中 的橋臂便會(huì)和機(jī)組同時(shí)向故障點(diǎn)傳輸電流，而此時(shí)的逆流保護(hù)裝置，可對(duì)相反方 向的電流進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，并同時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，具體的操作措施分析如下：在單 個(gè)整流元件上，整流柜以及直流橋壁上，安裝恰當(dāng)、合適的逆流檢測(cè)裝置，實(shí)踐 過(guò)程中，一旦檢測(cè)出反方向電流，便可直接發(fā)出報(bào)警信號(hào)和相關(guān)的跳閘信號(hào)，使 整個(gè)整流機(jī)組開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，停止繼續(xù)向變壓器供電，從而可將事故控制在 最小范圍之內(nèi)7。（三）電解鋁供電整流系統(tǒng)改造注意事項(xiàng)在系統(tǒng)正式改造之前，相關(guān)部門(mén)必須要聯(lián)合技術(shù)人員、設(shè)計(jì)人員以及整流器 制

10、造商，共同商議安裝方案。與此同時(shí)，還要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面優(yōu)化與分析， 確保其可行性，取消整流機(jī)組系統(tǒng)，為機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。此外，應(yīng) 結(jié)合整流機(jī)組實(shí)際情況，開(kāi)展人員分組工作，打造一支專(zhuān)業(yè)化、高效化的管理團(tuán) 隊(duì)，提升工作人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)和技術(shù)水平，使其更好的勝任本職工作。若想確保 改造工作的順利開(kāi)展，并同時(shí)加快施工進(jìn)度，必須要制定出完善可行的施工方案， 確保工作人員都能按照該方案進(jìn)行施工，強(qiáng)化對(duì)人員的有效管理和監(jiān)督，層層把 控，立足大局，為整體工作質(zhì)量的提升提供保障。與此同時(shí)，后續(xù)的維修和管理 工作也十分關(guān)鍵，在電解鋁供電整流系統(tǒng)改造過(guò)程中，也應(yīng)將該問(wèn)題納入重點(diǎn)考 慮范疇，從而為=設(shè)計(jì)方案

11、的完整性和科學(xué)性提供保障。結(jié)語(yǔ)綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來(lái)，我國(guó)電解鋁行業(yè)發(fā)展十分迅 速，但在高電流以及高電壓的背景之下，若想滿足行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，為系統(tǒng) 運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性提供保障，就必須要加大整流系統(tǒng)技術(shù)的改造力度，將各種 不良因素消滅于萌芽狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速、安全、高效運(yùn)行，提升工作效率和 質(zhì)量，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提升奠定良好基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：陳海交.淺談電解鋁供電整流系統(tǒng)的優(yōu)化改造J.低碳世界，2017, 2（6）： 476-427.郭宏芳.淺談電解鋁供電整流系統(tǒng)的優(yōu)化改造J.甘肅科技，2015, 3（20）： 147-244.郭志民.淺談電解鋁供電整流系統(tǒng)的優(yōu)化改造J.中國(guó)科技縱橫，2016, 3（2）： 144-144.黃林.電解鋁供電整流