Агрегат для автоматического управления температой электролизера

(51) 25 3/04 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ вентилятор высокого давления, которые отдельно соединяются с программируемым контроллером, а программируемый контроллер соединяется с компьютером, так образуется автоматический агрегат для управления температурой электролизров. С применением данного автоматического агрегата для управления температурой электролизров можно одновременно автоматически управлять температурой нескольких электролизров, повысить точность управления температурой электролизров, в результате чего повышается эффективность электрического тока,уменьшается удельный расход металлического магния. Температура всех электролизров может одновременно показываться на одном экране, с помощью компьютера,осуществляется концентрированное управление температурой всех электролизров. Имеет функцию нагревания переменным током на случай отсечения постоянного тока. В результате электролит не затвердевает, что предотвращает ущерб.(73) ЦИНХАЙ НОРМУН ТЕКНОЛОДЖИ КО.,ЛТД(54) АГРЕГАТ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА(57) Данная новая прикладная полезная модель относится к управлению температурой в ходе эксплуатации электролизра по технологии электролиза расплавленных солей, в частности, к автоматическому агрегату для управления температурой электролизров. Агрегат для автоматического управления температурой электролизров включает термопару,шкаф управления трансформатором,центробежный Данная новая прикладная полезная модель относится к управлению температурой в ходе эксплуатации электролизра по технологии электролиза расплавленных солей, в частности, к агрегату для автоматического управления температурой электролизров,который автоматически поддерживает температуру нескольких электролизров в стандартных пределах. Уровень техники Ближайшим аналогом для заявленной полезной модели является агрегат для электролиза хлористого магния, раскрытый в документеЕР 0060048 А 1. В указанном документе раскрыта электролитическая ячейка для производства металла при производстве магния путем электролиза расплавленной соли, при этом металл собирается по массе расплавленной соли под сильно изолированным покрытием для снижения тепловых потерь от расплавленного металла, по существу, в условиях неокислительной атмосферы. Посредством теплообменника, который врезается в расплавленный электролит и расположен так, чтобы избежать значительного поглощения тепла от всплывающего расплавленного металла,поддерживается контролируемая температура электролита приблизительно выше точки плавления магния. Такое расположение позволяет контролировать температуру электролита со снижением степени формирования шлама и увеличения срока службы ячейки путем недопущения воздействия влаги атмосферы на электролит. Указанный агрегат для контроля температуры обладает следующими недостатками,например, он не может отслеживать или контролировать температуру ряда устройств. Соответственно, настоящая полезная модель предлагает агрегат для автоматического управления температурой для магниевой электролитической ячейки, который получен в результате устранения вышеуказанных трудностей. Предпосылки к созданию полезной модели Технология электролиза расплавленных солей одна из двух технологий по производству металлического магния. Несколько электролизров соединяются последовательно с источником постоянного тока,хлористый магний,содержащийся в расплавленной соли (электролите) в электролизре, подвергается реакции электролиза и разлагается на металлический магний и хлор, при этом магний в жидком состоянии на поверхности электролизра. Температура электролизра должна сохраняться в штатном пределе. Температура электролизера не должна быть ниже температуры плавления магния 650 С,так магний не застывает и извлекается ковшом для магния. Температура электролизера не должна быть слишком высокой. Высокая температура увеличивает обратное взаимодействие магнии и хлора (вторая реакция),снижает выход магния и хлора, а также эффективность тока, повышает удельный расход электроэнергии. Это тоже увеличивает расход энергии электролизра. В реальном производстве,температура электролизера зачастую чрезмерно высокая, то есть электролизр нагревается. 2 Температура электролизра является одним из основных требований контроля, температура электролизра не должна быть ниже 650 С к тому же,чем ближе к 650 С,тем выше производительность тока электролизра и меньше удельный расход электроэнергии. В случае нагревания электролизера, добавить твердый хлористый магний в электролизер или снизить постоянный ток, так снижают температуру электролизера. Однако добавление тврдого хлористого магния мешает порядку производства,снижение постоянного тока сокращает производительность, таким образом оба метода влияют на производство, снижают эффективность тока, увеличивают удельный расход металлического магния. В настоящее время пределы температуры электролизра составляют 660 С 690 С. При отсечении постоянного тока электролит затвердеет в электролизере и повредит электролизер, что приведт к большому ущербу. Содержание полезной модели Целью данной новой прикладной полезной модели является предоставление агрегат для автоматического управления температурой электролизров,осуществление концентрированного контроля температуры и автоматического управления температурой нескольких электролизров. Агрегат, применяемый по данной новой прикладной полезной мод еле, таков агрегат для автоматического контроля температуры электролизров, включая электролизр, электролит,сборную ячейку, электролитическую ячейку,охлаждающий теплообменник, термопару, электрод переменного тока, переменный ток, однофазный трансформатор,шкаф управления трансформатором, источник питания переменного тока, центробежный вентилятор высокого давления,программируемый контроллер, и компьютер. Указанная термопара устанавливается в сборной ячейке электролизра, е нижнюю часть помещают в электролит, выход соединяется со входом программируемого контроллера. Указанный электрод переменного тока устанавливается в электролите сборной ячейки электролизра, вход электрода переменного тока соединяется с выходом однофазного трансформатора. Указанный выход шкафа управления трансформатором соединяется со входом однофазного трансформатора,шкаф управления трансформатором соединяется с источником переменного тока, вход контроля шкафа управления трансформатором соединяется с выходом программируемого контроллера, шкаф управления трансформатором имеет функцию управления на месте. Вышеуказанный охлаждающий теплообменник устанавливается в электролите сборной ячейки электролизра, его вход соединяется с выходом центробежного вентилятора высокого давления с помощью трубопровода, выход трубопровода идт в атмосферу. Указанный вход контроля центробежного вентилятора высокого давления соединяется с выходом обработки программируемого контроллера, центробежный вентилятор высокого давления имеет функцию управления на месте. Выход программируемого контроллера электрически соединяется с входом компьютера,выход обработки компьютера электрически соединяется с входом обработки программируемого контроллера, выход обработки программируемого контроллера отдельно электрически соединяется со шкафом управления трансформатором,шкаф управления трансформатором соединяется с центробежным вентилятором высокого давления. По сравнению с имеющейся технологией преимущества данной новой прикладной полезной модели таковы агрегат для автоматического контроля температуры нескольких электролизров состоит из термопары, электрода переменного тока,однофазного трансформатора, шкафа управления трансформатором, охлаждающего теплообменника,центробежного вентилятора высокого давления,программируемого контроллера,компьютера. Термопара передат сигнал температуры программируемому контроллеру и компьютеру,программируемый контроллер и компьютер управляют электродом переменного тока, ток идет в электролизер и производит реакции теплообразования, сопротивления, так повышается температуру электролита. Или программируемый контроллер и компьютер управляют запуском центробежного вентилятора высокого давления,после впуска воздуха в охлаждающий теплообменник, происходит теплообмен воздуха более низкой температуры с электролитом более высокой температуры, так снижается температура электролита. Электролизер состоит из сборной ячейки и электролитической камеры, проектная мощность переменного тока в сборной ячейке составляет 600 кВт, а в электролитической камере 400 кВт. Программируемый контроллер принимает температурный сигнал из термопары, управляет шкафом управления трансформатором,центробежным вентилятором высокого давления,обменивается информацией с компьютером. Компьютер обменивается информацией с программируемым контроллером,исправляет программу управления температурой, выявляет температуру электролизера, записывает кривую истории температуры электролитической камеры,печатает отчт. Шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА и центробежный вентилятор высокого давления имеют функции управления по месту, ручной контроль температуры электролизра превращается в автоматический контроль. Можно одновременно включить два электрода переменного тока в сборной ячейке и электролитической ячейке или включить только один из них. Данная новая прикладная полезная модель управляет температурой электролизра, чем ближе к 650 С, тем лучше. Пределы управления должны составлять 651 С 659 С . При применении данного агрегата для автоматического контроля температуры электролизров можно одновременно автоматически управлять температурой нескольких электролизров, повысить точность контроля температуры электролизров, в результате чего повышается эффективность электрического тока,снижается удельный расход металлического магния. Функция нагревания переменным током в случае отсечения постоянного тока, электролит не затвердевает. Температуры всех электролизров могут быть одновременно показаны на одном экране, с помощью компьютера осуществляется концентрированное управление температурой электролизров. Описание графических материалов К данному агрегату для автоматического управления температурой электролизров прилагаются следующие рисунки. Фиг.1 показывает схему конструкции системы данного агрегата для автоматического управления температурой электролизров. Фиг.2 показывает схему подробной конструкции системы данного агрегата для автоматического управления температурой электролизров, в том числе, схемы узлов автоматического управления одним электролизром. В том числе 1. электролизр 2. электролит 3. сборная ячейка 4. электролитическая ячейка 5. электрод переменного тока 600 кВт 6. охлаждающий теплообменник 7. термопара 8. электрод переменного тока 400 кВт 9. источник питания переменного тока 10. однофазный трансформатор мощностью 600 кВА 11. переменный ток 600 кВт 12. однофазный трансформатор мощностью 400 кВА 13. переменный ток 400 кВт 14. центробежный вентилятор высокого давления 15. шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА 16. шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА 17. трубопровод 18. программируемый контроллер 19. компьютер. Конкретный способ осуществления Дальше фигура сверяется примером осуществления и описывается данный агрегат для автоматического управления температурой электролизров. Как показывают фиг.1 и 2, данный агрегат для автоматического управления температурой электролизров включает в себя компьютер (19) и узел автоматического управления одним электролизром, при этом узел автоматического управления одним электролизром включает в себя электролизр(1), электролит(2), сборную ячейку(3),электролитическую ячейку(4),электрод переменного тока 600 кВт(5), охлаждающий теплообменник(6),термопару(7),электрод переменного тока 400 кВт(8), источник питания переменного тока(9), однофазный трансформатор мощностью 600 кВА(10), переменный ток 600 кВт(11), однофазный трансформатор мощностью 400 кВА(12), переменный ток 400 кВт(13),центробежный вентилятор высокого давления(14),шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА(15), шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА(16),трубопровод(17),программируемый контроллер(18), компьютер(19). 3 Указанная термопара(7) устанавливается на электролизре(1), е нижняя часть погружают в электролит(2),и термопара электрически соединяется с программируемым контроллером(18) электрод переменного тока 600 кВт(5) электрически соединяется с однофазным трансформатором мощностью 600 кВА(10) шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА(15) электрически соединяется с однофазным трансформатором мощностью 600 кВА(10), шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА(15) электрически соединяется с источником питания переменного тока(9), вход контроля шкафа управления трансформатором мощностью 600 кВА(15) электрически соединяется с выходом обработки программируемого контроллера(18) электрод переменного тока 400 кВт(8) устанавливается в электролите сборной ячейки в электролизре, электрод переменного тока 400 кВт(8) электрически соединяется с однофазным трансформатором мощностью 400 кВА(12) шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) электрически соединяется с однофазным трансформатором мощностью 400 кВА(12), шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) электрически соединяется с источником питания переменного тока(9), вход контроля шкафа управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) электрически соединяется с выходом обработки программируемого контроллера(18) центробежный вентилятор высокого давления(14) погружают в электролит электролизра, его вход соединяется с выходом центробежного вентилятора высокого давления(14) с помощью трубопровода(17), выход трубопровода идт в атмосферу вход контроля центробежного вентилятора высокого давления(14) соединяется с выходом обработки программируемого контроллера(18),выход программируемого контроллера(18) электрически соединяется с входом компьютера(19), выход обработки компьютера(19) электрически соединяется с входом обработки программируемого контроллера(18),выход обработки программируемого контроллера( 18) отдельно электрически соединяется с шкафом управления трансформатором мощностью 600 кВА(15), шкафом управления трансформатором мощностью 400 кВА(16),центробежным вентилятором высокого давления(14). Указанный программируемый контроллер(18) соединяется с несколькими электролизрами(1),термопарами(7),шкафом управления трансформатором мощностью 600 кВА, шкафом управления трансформатором мощностью 400 кВА и центробежным вентилятором высокого давления. Указанный шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА,шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА и центробежный вентилятор высокого давления имеют функции управления на месте. Можно одновременно включить два электрода переменного тока в сборной ячейке и электролитической ячейке или включить только один из них. Пределы контроля температуры электролизра составляют 651659. 1 Пример осуществления 1 Принцип применения агрегата по данному новому прикладному полезной модели таков при этом присутствует агрегат для автоматического управления температурой электролизров, включая компьютер (19) и узел автоматического управления одним электролизром,при этом узел автоматического управления одним электролизром включает в себя электролизр(1), электролит(2),сборную ячейку(3), электролитическую ячейку(4),электрод переменного тока 600 кВт(5),охлаждающий теплообменник(6), термопару(7),электрод переменного тока 400 кВт(8), источник питания переменного тока(9),однофазный трансформатор мощностью 600 кВА(10),переменный ток 600 кВт(11), однофазный трансформатор мощностью 400 кВА(12),переменный ток 400 кВт(13), центробежный вентилятор высокого давления(14),шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА(15), шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА(16), трубопровод (7),программируемый контроллер(18), компьютер(19). Электрод переменного тока 600 кВт(5) соединяется с однофазным трансформатором мощностью 600 кВА(10), однофазный трансформатор мощностью 600 кВА(10) соединяется со шкафом управления трансформатором мощностью 600 кВА (15). Электрод переменного тока 400 кВт(8) соединяется с однофазным трансформатором мощностью 400 кВА (12), однофазный трансформатор мощностью 400 кВА (12) соединяется со шкафом управления трансформатором мощностью 400 кВА(16). Охлаждающий теплообменник (6) соединяется с центробежным вентилятором высокого давления(14) термопара(7), шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА (15), шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) и центробежный вентилятор высокого давления(14) отдельно соединяются с программируемым контроллером(18) и компьютером(19). Так устроен агрегат автоматического управления температурой электролизров. Указанный шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА(15), шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) и центробежный вентилятор высокого давления (14) оснащены функцией управления по месту,существует ручное управление температурой электролизра. Установленный программируемый контроллер(18) принимает сигнал температуры из термопары(7),сравнивает со стандартной температурой в предварительной программе, издает команду контроля выключателей шкафа управления трансформатором мощностью 600 кВА(15), шкафа управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) и запуска центробежного вентилятора высокого(14),регулирует температуру электролизера. Одновременно обменивается информацией с компьютером. Установленный компьютер (19) обменивается информацией с программируемым контроллером(18), изменяет программу управления температурой,показывает температуру электролизера, записывает кривую истории и печатает отчт. Как показано на фигуре 1, термопары (7) нескольких электролизеров, шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА (15), шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) и центробежный вентилятор высокого давления (14) отдельно соединяются с компьютером(19). Как показано на фигуре 2, в электролизере( 1) хранится электролит(2) для производства,термопара(7) погружается в электролит(2), электрод переменного тока 600 кВт (5) устанавливается в сборной ячейке(3) и погружается в электролит(2),электрод переменного тока 400 кВт (8) устанавливается в электролитической ячейке (3) и погружается в электролит (2). Источник питания переменного тока (9) поставляет ток шкафу управления трансформатором мощностью 600 кВА (15) и шкафу управления трансформатором мощностью 400 кВА (16). Центробежный вентилятор высокого давления(14) поставляет охлаждающему теплообменнику охлаждающий воздух с помощью трубопровода. Термопара (7) передат сигнал температуры программируемому контроллеру(18),в производственных условиях температура электролита (2) в электролизере (1) снижается вплоть до нижнего предела, программируемый контроллер (18) издает сигнал включения шкафа управления трансформатором мощностью 600 кВА(15) и шкафа управления трансформатором мощностью 400 кВА (16), питание переменного тока(9) поступает в электрод переменного тока 600 кВт(5) и электрод переменного тока 400 кВт (8) через однофазный трансформатор мощностью 600 кВА(15) и однофазный трансформатор мощностью 400 кВА (16). Проводя переменный ток, электролит нагревается,и температура электролита повышается, вплоть до максимальной температуры,программируемый контроллер (18) издает сигнал выключения шкафа управления трансформатором мощностью 600 кВА (15) и шкафа управления трансформатором мощностью 400 кВА (16). Так температура электролита в электролизере поддерживается в штатных пределах. В случае, если температура электролита в электролизере повышается до максимальной,программируемый контроллер (18) издает сигнал запуска центробежного вентилятора высокого давления(14). Воздух входит в охлаждающий теплообменник (6) через трубопровод (17). После теплообмена температура электролита понижается вплоть до минимальной. Программируемый контроллер (18) издает сигнал выключения центробежного вентилятора высокого давления (14) и поддерживает температуру электролита (2) в электролизре (1) в штатных пределах. В случае отсечения тока или при ремонте,осуществляется ручное управление шкафом управления трансформатором мощностью 600 кВА(15),шкафом управления трансформатором мощностью 400 кВА (16) и центробежным вентилятором высокого давления (14) на месте, и температура электролита (2) в электролизре (1) удерживается в штатных пределах. В случае отсечения постоянного тока,программируемый контроллер (18) управляет подачей электричества электроду переменного тока 600 кВт(5) и электроду переменного тока 400 кВт(6),так поддерживается температура электролита (2) в электролизере (1), электролит не застывает. Можно одновременно включить электроды переменного тока в сборной ячейке(3) и в электролитической ячейке(8) или включить один из них. Компьютер(19) принимает сигнал из программируемого контроллера (18), показывает величину температуры, записывает кривую истории,предоставляет функции исправления экрана управления температурой и печатает отчт. С применением агрегата для автоматического управления температурой электролизров, пределы управления температуры электролизра уменьшаются, составляют 651 С 659 С. Данный агрегат для автоматического управления температурой электролизров включает в себя несколько узлов автоматического управления одним электролизром. Благодаря применению данного прикладного агрегата для автоматического управления температурой электролизров,температура электролизра устанавливается и поддерживается в пределах 651 С 659 С, в результате чего, эффективность тока повышается приблизительно на 11, а удельный расход электроэнергии приблизительно уменьшается на 800 кВтч/т-. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Агрегат для автоматического управления температурой электролизра,содержащий электролизр,электролит,электролитическую ячейку и охлаждающий теплообменник,отличающийся тем, что включает в себя компьютер (19) и узел автоматического управления одним электролизром,при этом узел автоматического управления одним электролизром включает в себя сборную ячейку (3), термопару (7),источник питания переменного тока(9),центробежный вентилятор высокого давления (14),трубопровод (17), программируемый контроллер(18), два электрода переменного тока, два однофазных трансформатора, два шкафа управления трансформатором, причм указанная термопара (7) устанавливается на электролизр (1), е нижняя часть погружается в электролит (2), и термопара 5 электрически соединяется с программируемым контроллером (18) один электрод переменного тока устанавливается на электролите (2) сборной ячейки(3) электролизра (1), другой электрод переменного тока устанавливается на электролите(2) электролитической ячейки (3) электролизра (1), два электрода отдельно соединяются с источником питания переменного тока посредством одного однофазного трансформатора и одного шкафа управления трансформатором вход контроля шкафа управления трансформатором электрически соединяется с выходом обработки программируемого контроллера (18) охлаждающий теплообменник (6) погружается в электролит (2) электролизра (1), его вход соединяется с выходом центробежного вентилятора высокого давления (14) с помощью трубопровода (17), выход трубопровода идт в атмосферу вход контроля центробежного вентилятора высокого давления (14) соединяется с выходом обработки программируемого контроллера(18), выход программируемого контроллера (18) электрически соединяется с входом компьютера(19) электрически соединяется с входом обработки программируемого контроллера (18). 2. Агрегат для автоматического управления температурой электролизра по п.1, отличающийся тем, что узел автоматического управления одним электролизром также включает в себя переменный ток 600 кВт (11) и переменный ток 400 кВт (13),всего 2 типа электродов переменного тока 400 кВт(8) и 600 кВт (5), два типа однофазных трансформаторов 600 кВА (10) и 400 кВА (12) и два типа шкафов управления трансформатором 600 кВА (15) и 400 кВА (16), причм электрод переменного тока 600 кВт (5) электрически соединяется с однофазным трансформатором мощностью 600 кВА (10) шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА (15) электрически соединяется с однофазным трансформатором мощностью 600 кВА (10), шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА(15) электрически соединяется с источником питания переменного тока (9), вход контроля шкафа управления трансформатором мощностью 600 кВА(15) электрически соединяется с выходом обработки программируемого контроллера (18) электрод переменного тока 400 кВт (8) устанавливается в электролите электролитической ячейки электролизра, электрод переменного тока 400 кВт(8) электрически соединяется с однофазным трансформатором мощностью 400 кВА (12) шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) электрически соединяется с однофазным трансформатором мощностью 400 кВА (12), шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) электрически соединяется с питанием переменного тока (9), вход контроля шкафа управления трансформатором мощностью 400 кВА(16) электрически соединяется с выходом обработки программируемого контроллера (18). 3. Агрегат для автоматического управления температурой электролизра по п.1, отличающийся тем, что он включает в себя несколько узлов автоматического управления одним электролизром. 4. Агрегат для автоматического управления температурой электролизра по п.1, отличающийся тем,что указанный шкаф управления трансформатором мощностью 600 кВА, шкаф управления трансформатором мощностью 400 кВА и центробежный вентилятор высокого давления имеют функции управления по месту. 5. Агрегат для автоматического управления температурой электролизра по п.1, отличающийся тем, что можно одновременно включить два электрода переменного тока в сборной ячейке и электролитической ячейке или включить только один из них. 6. Агрегат для автоматического управления температурой электролизра по п.1, отличающийся тем,что пределы контроля температуры электролизра составляют 651 С 659 С.