大功率电解电源及其监控系统研究与设计

论文摘要

针对目前电化学制碱工业中大功率整流电源普遍存在可靠性不高、没有监视环节、不能够实时掌握系统运行状况及记录数据的缺点,设计了一种采用PLC控制保护、数字触发控制晶闸管、智能监视的大功率电解整流装置。装置主电路采用同相逆并联三相桥式电路,通过有载调压变压器的粗调和晶闸管整流微调,增加系统的整流精度。并通过实验确定了大电流系统中快速熔断器的选择要求,为该类电源装置保护器件参数的选择提供了实验依据。大功率整流机组采用同相逆并联接线,有效地减少变压器二次引线电抗压降、显著地提高输出效率,同时有效地降低整流柜体的温升。电源触发系统采用美国ENERPRO公司的FCOG630D大规模数字触发系统,设计为两组触发器热备用。实现对整流电流的控制。触发系统具有同步电源自动锁相、软启动和软停止及故障自诊断等功能,提高了电源的可靠性。由于在小范围内移相（5°-30°）,提高了系统的功率因数。针对电解电源大功率、大电流的特点,本文详细分析了整流器件并联的均流问题,进行了均流系数的测定。讨论并给出了针对大功率电解电源的均流措施。智能保护监控系统以PLC为核心,配以工控机作为终端。所有故障、保护和控制信号均通过Profibus标准通讯接口供综合自动化系统PLC和工控机进行监视和控制。系统能够完成数据采集、过程控制、报警、图形数据显示、统计报表打印等功能。本大功率整流电源是为山东华阳农药集团的离子膜烧碱装置设计的电解电源,实际运行情况表明,该大功率整流电源能够满足电解氯碱化工生产中的连续性,可靠性、稳定度、高效率等指标要求。大大提高整流设备的整体利用率,降低了操作人员的工作强度和误操作率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究发展现状
• 1.1.1 课题的来源及研究装置的主要技术指标
• 1.1.2 电化学用大功率电解电源的发展现状
• 1.1.3 电解行业整流监控保护系统的现状
• 1.2 课题研究的内容和意义
• 1.2.1 本课题的研究内容
• 1.2.2 课题研究的主要目的和意义
• 第二章 大功率电解整流电源系统的分析与设计
• 2.1 大功率电解整流电源系统概述
• 2.1.1 大功率电解整流装置的特点
• 2.1.2 大功率电解整流装置的系统组成
• 2.1.3 大功率电解整流电源装置的联结型式和调压方式选择
• 2.2 大功率电解整流电源分析及设计
• 2.2.1 整流主电路的分析
• 2.2.2 整流主电路的元件选择
• 2.2.3 整流主电路保护技术
• 2.3 晶闸管触发系统分析与选择
• 2.3.1 晶闸管触发控制系统的要求
• 2.3.2 数字触发器的选择
• 2.3.3 晶闸管触发控制电路的可靠性
• 2.4 快速熔断器电阻值与电流、温度的实验
• 2.4.1 实验方法与分析
• 2.4.2 实验的结论
• 2.4.3 本课题选用的快速熔断器
• 2.5 冷却方式
• 2.6 信号采样的研究
• 2.6.1 信号的采样
• 2.6.2 交流信号的快速采样
• 2.6.3 直流信号的采样
• 第三章 硅整流装置的均流分析
• 3.1 均流问题及均流系数
• 3.1.1 稳态均流和瞬态均流
• 3.1.2 均流系数的求法
• 3.2 均流系数的实际测定
• 3.3 影响均流系数的主要因素
• 3.3.1 主电路配置对均流的影响
• 3.3.2 并联硅器件通态（或正向）伏安特性差异对均流的影响
• 3.4 常用的提高均流系数的措施
• 3.5 本课题所采取的均流措施
• 第四章 谐波的产生和抑制
• 4.1 谐波的概念、产生、危害及研究的目的
• 4.1.1 谐波的概念和谐波的产生
• 4.1.2 谐波的危害及影响
• 4.2 谐波的补偿和抑制
• 4.2.1 谐波含量表达式
• 4.2.2 谐波的补偿
• 4.2.3 抑制和消除谐波的措施
• 4.3 本课题所采取的谐波补偿和抑制措施
• 第五章 大功率整流电源的监控及保护系统设计
• 5.1 大功率整流电源的监控保护系统构成
• 5.1.1 JX-300X DCS概述
• 5.1.2 系统整体结构
• 5.1.3 控制站硬件
• 5.2 监控及保护系统设计
• 5.2.1 监控系统构成
• 5.2.2 大功率整流电源装置的PLC控制设计
• 5.2.3 监控系统与整流装置的通讯连接
• 5.2.4 监控系统的工作流程
• 5.2.5 监控及保护系统界面设计
• 5.2.6 电源装置的现场调试
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果