電解大電流強(qiáng)化機(jī)組整流器實(shí)用技術(shù)探討

王建忠

摘要：本文詳細(xì)介紹了KHS-40KA/950V整流機(jī)組的生產(chǎn)中實(shí)用，用于萬基鋁業(yè)鋁電解交流電能轉(zhuǎn)化為直流電能的強(qiáng)化電流機(jī)組晶閘管整流器，并且滿足電解負(fù)載工藝要求的直流電能。

關(guān)鍵詞：電解大電流;強(qiáng)化機(jī)組;使用技術(shù);探討

1 概述：

1.1機(jī)組操作過電壓吸收

裝置主電路設(shè)置有三角型接法的壓敏電阻用于吸收高壓開關(guān)分合所產(chǎn)生的瞬間操作浪涌過電壓;星型連接的電容可有效地吸收感應(yīng)過電壓。

1.2機(jī)組換相過電壓

主電路每個橋臂并聯(lián)元件組均設(shè)有換相過電壓吸收裝置。吸收裝置為 RC 阻容能有效吸收導(dǎo)通與關(guān)斷所產(chǎn)生的換相過電壓。

1.3 機(jī)組元件母線溫度高

由密封型整流橋臂溫度繼電器實(shí)現(xiàn)， 橋臂支路母線溫度超過 55℃時，相應(yīng)的溫度繼電器動作，將信號傳至控制柜報警;橋臂支路母線溫度超過 65℃時，相應(yīng)的溫度繼電器動作，將信號傳至控制柜封鎖脈沖。

1.4 機(jī)組元件損壞

元件損壞時快速熔斷器熔斷，微動開關(guān)動作，信號量送至溫度檢測裝置，元件損壞報警，系統(tǒng)跳閘。

1.5 脈沖分配器

整流器觸發(fā)單元包含脈沖分配器與光電轉(zhuǎn)換器，光電轉(zhuǎn)化器同時具有功放功能。其中脈沖分配器與光電轉(zhuǎn)換器之間采用雙絞屏蔽線連接，光電轉(zhuǎn)換器與控制柜之間采用光纖連接，具有耐高壓，抗干擾強(qiáng)的優(yōu)勢。在調(diào)試觸發(fā)系統(tǒng)的過程中觀察脈沖分配器與光電轉(zhuǎn)換器上的信號指示燈有無異常。（接線錯誤、接線松動、脈沖分配器故障會引起指示燈發(fā)光異常）。

2 調(diào)試檢查

2.1檢查所有零部件是否有松動，破損，缺失等現(xiàn)象。

2.2檢查進(jìn)出水管安裝是否正確，水管是否有彎折現(xiàn)象。

2.3檢查控制柜與各個設(shè)備之間連線是否正確。

2.4信號傳動實(shí)驗(yàn)

2.5機(jī)組空載實(shí)驗(yàn)

在直流正負(fù)極處串接（220V，2KW）的電阻，整流機(jī)組檔位調(diào)至最低檔位。用示波器觀察整流變閥側(cè)電壓波形，門極觸發(fā)脈沖波形，調(diào)試至門極觸發(fā)脈沖的相位，相序與整流變閥側(cè)電壓同步，并且觀察直流波形是否有缺波，掉波現(xiàn)象。用萬用表測量負(fù)載處直流電壓與儀表顯示是否一樣，正常后，緩慢增加直流電壓至整流器額定直流電壓的 1.1 倍，電壓穩(wěn)定后維持十分鐘，性能參數(shù)穩(wěn)定。

3 控制觸摸屏操作要點(diǎn)

3.1主畫面的顯示

a控制角、直流電流、直流電壓、水溫及水壓值的顯示。

b觸發(fā)器的開環(huán)、閉環(huán)運(yùn)行：當(dāng)系統(tǒng)為開環(huán)狀態(tài)時，主畫面開環(huán)前指示燈亮，閉環(huán)同之。

c觸發(fā)器通訊狀態(tài)：正常時燈為綠色，中斷時為紅燈.

d脈沖狀態(tài)：脈沖允許時指示燈為綠色，脈沖封鎖時指示燈為紅色。高壓合分狀態(tài)：合時為紅燈，分時為綠燈。

e A板與B板互備主控：A板主控時，A板前指示燈亮，B板同之。

3.2電流設(shè)定

設(shè)定電流時，首先確認(rèn)系統(tǒng)是否有故障，運(yùn)行是否正常，整流裝置內(nèi)水路是否有滲漏，相關(guān)設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)。以上情況確認(rèn)無誤后，將整流機(jī)組工作模式轉(zhuǎn)為閉環(huán)。

4.機(jī)組故障查詢

點(diǎn)擊主畫面右側(cè)的“故障查詢”按鈕，出現(xiàn)畫面，點(diǎn)擊里面的“報警記錄”按鈕，可查詢故障記錄。畫面上所有故障，均有聲光報警，并且有實(shí)時報警記錄，下方“音響開”和“音響關(guān)”按鈕為報警器的開關(guān)，音響開， 有聲音報警，音響關(guān)，無聲音報警，建議正常工作處于音響開模式。重故障發(fā)生后，均需要點(diǎn)擊左下方“故障復(fù)位”按鈕。

序號 名稱 參數(shù) 備注

1 電流傳感器量程 40KA

2 直流電流增益 1.25

3 電壓倍率 0.25

4 直流電壓增益 1.26

5 水壓跳閘延時 30秒

6 額定電流 40KA

7 輕過載值 90%

8 重過載值 110%

9 電流上升速度 5KA/min

10 電流下降速度 5KA/min

11 給定步長 0.5KA

12 鐘點(diǎn)數(shù) 6

13 相位微調(diào) -5.0

5 機(jī)組智能觸發(fā)器

5.1 采用CPC-CF6-12 智能數(shù)字控制（簡稱 TI 公司） TMS2000 系列，運(yùn)算功能強(qiáng)大，集成度高，抗干擾能力極強(qiáng)，單片即可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字智能調(diào)節(jié)控制、數(shù)字觸發(fā)、遠(yuǎn)程控制功能。所有控制參數(shù)均為數(shù)字量，無溫度漂移變化。電源、同步、數(shù)字 PID、數(shù)字觸發(fā)、脈沖變壓器、現(xiàn)場工業(yè)總線通信模塊集裝成一體。控制器擁有豐富的網(wǎng)絡(luò)接口，可直接與各種主流現(xiàn)場總線直接接口，非常適合現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場，通用的接口與市場其他廠家控制器有極強(qiáng)的通用性和互換性。

5.2 CPC-CF6-12 智能數(shù)字控制器基本功能特點(diǎn)：

a中文操作面板，能簡單直觀的完成 CPC-CF6-12 所有參數(shù)設(shè)定，故障信息顯示。

b數(shù)字電位器接口，兩個無源按鈕就能實(shí)現(xiàn)電流的增大與減小，取代模擬電位器。

啟動/停止，恒流/恒壓，脈沖封鎖/復(fù)位的功能通過開關(guān)量直接控制， 開環(huán)/閉環(huán)，恒流/恒壓實(shí)現(xiàn)無擾動切換。

c同步信號適應(yīng)電壓 24～500V，頻率 40～70HZ 的電源系統(tǒng)，能可靠工作于大電流系統(tǒng).

d12位精度A/D 轉(zhuǎn)換，5uS 采樣間隔，純數(shù)字濾波，參數(shù)自整定模糊 PI 調(diào)節(jié)器，更能適應(yīng)現(xiàn)場各種負(fù)載，響應(yīng)速度更快，穩(wěn)定精度更高，閉環(huán)沒有振蕩，更簡單。

e完善故障檢測及報警功能：實(shí)時過流、過壓，控制角越度、超深檢測;脈波、反饋、同步異常檢測，故障報警顯示直觀。

f 6 路/12 路脈沖隔離觸發(fā)電路，Vm>8V，Im>800mA，可觸發(fā) KP2500A 的可控硅，與脈沖放大器。

g可靠的電源輸入：直接輸入 220V/110V 交流電源，工作于更惡劣的場合。

h相序自識別， 現(xiàn)場調(diào)試簡單，無須對相，調(diào)試量小。

5.3? 智能數(shù)字控制器功能特點(diǎn)：

熱冗余功能：高速多通道熱冗余 CAN 通信接口，多機(jī)控制數(shù)據(jù)實(shí)時交互，輸出完全一致，輕松實(shí)現(xiàn)無擾切換，帶電更換故障控制系統(tǒng)。

12脈波系統(tǒng)功能，控制器可輸出12路隔離30度間隔脈沖信號，單臺直接控制12脈波系統(tǒng)。兩臺控制器并聯(lián)可以直接組建24脈波系統(tǒng)。

脈沖信號光纖輸出接口，ST 型單模光纖接口，6 路/12 路光脈沖信號輸出。特別適用于高壓系統(tǒng)，配合專用的高壓觸發(fā)模塊可工作于 600V～30KV 的高壓主電路。

2路全隔離抗雷擊 RS485 標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)強(qiáng)磁干擾的惡劣環(huán)境，通信穩(wěn)定可靠，支持標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS-RTU 通信協(xié)議和西門子 PPI 協(xié)議。可配合各種工業(yè)組態(tài)軟件一同使用，進(jìn)行組網(wǎng)、組態(tài)。

1路全隔離抗雷擊高速可靠 CAN 通信接口，最高速率 1Mbit/秒，支持標(biāo)準(zhǔn)的DeviceNet、CANOpen、ICAN 協(xié)議，可與國際流行的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)直接接口。

10/100M 自適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)接口，獨(dú)立的 32 位 ARM 處理芯片，支持標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS-TCP/IP 協(xié)議，可直接接入 Internet 或企業(yè) ERP系統(tǒng)。

西門子ProfiBus–DP 總線接口， 集成標(biāo)準(zhǔn)的ProfiBus –DP 從站芯片VPC3+C。最高支持 12Mbit/s 速率，滿足大型的自動化綜合系統(tǒng)組網(wǎng)要求。

PLC 輔助檢測模塊， 以西門子S7-200 系列PLC 與CPC-CF6-12 控制器無縫銜接 。

6 CPC-CF6-12 數(shù)控器調(diào)試

數(shù)字面板：本控制器直接帶中文數(shù)字操作面板，上面附有蜂鳴器，按輕觸按鍵有效時， 蜂鳴器均發(fā)”DI”的指示音。如下圖，每個參數(shù)名稱后附加一個代碼，設(shè)置某個參數(shù)項(xiàng)時， 參數(shù)號 LED 窗口顯示參數(shù)號值，如設(shè)定過流值，參數(shù)號顯示相應(yīng)的參數(shù)值”11”。參數(shù)值LED 數(shù)碼管窗口則顯示當(dāng)前的參數(shù)的值。按[↑]? 和[↓]增大或減小參數(shù)值，按[ENT]將修改后的數(shù)據(jù)保存。按[←] 和[→]鍵可以選擇需要設(shè)定的參數(shù)項(xiàng)。

7 結(jié)束語：

可控硅裝置作絕緣測試時請取下數(shù)控器，否則可能造成數(shù)控器永久性損壞。通信線、觸發(fā)脈沖線請選用帶屏蔽雙絞線，并注意接線極性，不能接反。在使用中，數(shù)控器為防止主電路合閘沖擊，控制板應(yīng)先通電，主電路后通電，主電路通電時或通電后合控制器起動端。