铝电解供电直流控制方案的改进

铝电解供电直流控制方案的改进

永流稳定是影响铝电解产量的重要因素之一。恒流控制是铝电解行业供电系统研究的一个重要课题。青铝集团公司供电车间整流设备采用二极管整流,其直流电流调节方式为整流变压器有载调压与自饱和电抗器结合方式。原稳流控制系统为模拟控制,稳流精度低,抑制效应电压浅,故障率高,不能实现与计算机联网,对电解系列电流、系列电压曲线无法监视,遂对其进行改造。1控制系统设计按照节约投资的原则,在充分利用原有设备的前提下,满足系统可靠性和稳流控制要求。系统总体改造思路为控制独立,网络连接总体控制,即稳流控制为N+1模式,N台机组分别采用N台PLC完成单机组的小闭环稳流控制,系列电流稳流大闭环控制由一台总调PLC实现。数据处理及监控系统由工控机PC实现(见图1)。根据供电系统特点,控制系统设计分为自动控制与手动控制两种方式。自动控制主要用于实现稳流控制、恒安时控制、有载开关自动升降控制等,手动控制主要用于机组停送电和系统需要时使用。2流调节方式变化数字稳流控制系统主要为铝电解供电整流装置直流大电流稳流控制而设计,整流设备的直流电流调节方式为整流变压器有载调压与自饱和电抗器结合的方式。有载调压为直流电流的粗调,调节直流电压的范围为8~15?V;自饱和电抗器为直流电流的细调,调节直流电压的范围为50~70?V,并将饱和电抗器作为直流电流恒电流控制的执行元件。控制原理图见图2。2.1单机组稳流计算系列电流经互感器反馈至PLC与系列电流设定(数字设定)进行比较、计算,输出的结果作为单机组稳流的分调给定。一般饱和电抗器的控制深度为60?V,当其饱和截至时,PLC能自动调节整流变有载开关的升降,参加系统总调,从而使系列电流不论在多大的电压波动下,均能达到稳定的目的,扩大调压范围(见图3)。2.2单阀稳流控制将机组的直流输出电流经变换后反馈给PLC,与给定信号比较,进行PID计算,控制输出脉冲的占空比,达到稳定机组电流的目的。2.3电流累计值与本卡电流的关系将一小时中每分钟的实际电解系列电流累计值与设定标准电流累计值进行比较,根据所求得的安时差值与本小时剩余时间,自动调整设定电流,以达到安时偏差自动控制。3系统硬件准备3.1硬件配置单机组分调选用西门子S7-200PLC五套,总调选用西门子S7-300一套,稳流控制单元选用IGBT五套。3.2软件配置操作平台为Windows2000,数据库选用MicrosoftSQLSERVER2000,应用程序采用组太软件开发。4系统功能4.1数据采集功能包括断路器保护动作、报警信号、级数显示,电流、电压等遥测模拟信号的采集。4.2运行参数监控适时显示运行参数,包括单机组直流电流、电解系列电流及电解系列电压;动态显示电解系列电流、电解系列电压曲线趋势图,并可打印。4.3事件及通知的信号监控安时偏差模拟量超限报警;开关升降级报警信号发生记录。4.4对能源和外观的统计和报告进行存储功能自动生成电量时报、班报、日报表,并可随时查询、打印。5解决途径和解决方案5.1问题上位机直流系列电流输出与整流机组实际直流输出的误差经常为0~0.8?kA,超出正常误差范围。5.2次侧交流电流信号失真经分析,对稳流系统小闭环反馈控制信号取样,采取整流变一次侧交流电流信号。原因有二:①现国产直流互感器温漂不好,信号失真大。②磁放大时间常数太长,不利于即时准确地控制。6稳流控制系统的突出优势数字式稳流控制系统采用数字电路进行控制,可以很方便地调整各稳流控制系统的控制参数,使得机组每台整流柜输出的电流一致,实现控制参数的最优化控制,稳流系统的控制精度提高0.4%,极大地提高了稳流控制系统的性能,结构简单合理,便于事故处理,很好地满足了电解生产对直流电的要求,操作简便,维护量小。同时也实现了操作监控屏幕化和运行管理智能化,提高了整流所的综合自动化控制。吨铝电耗为15738?kWh/t,以电价0.31元/kWh、铝厂平均年产量25万t/年计算,一年可节省25