Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ВВЕДЕНИЕ

 

Одним из энергоемких металлургических производств является электрометаллургия. Основными направлениями интенсификации в электрометаллургии являются создание высокоэффективных процессов, повышение качества продукции, улучшение использования оборудования, площадей, сырья, материалов, топлива и энергии, комплексная механизация и автоматизация. Каждому уровню техники соответствует наиболее рациональное сочетание этих факторов, достижение которого является задачей оптимизации производства. Поиск оптимальных условий ведения электрометаллургических процессов будет успешным в том случае, если в основе его лежит правильный выбор цепи оптимизации и отражающего ее критерия, а также минимальное количество влияющих факторов и применение математических методов. Найденные оптимальные условия диктуют требования к построению той или иной системы автоматического управления и контроля. Таким, образом, при оптимизации возникает комплекс проблем, требующих участия широкого круга специалистов по технологии, энергетике, автоматике, вычислительной технике и математике.

Развитие этих проблем в известной мере условно можно разделить на два основных направления: технологическое и электроэнергетическое. Изменение технологических факторов (состава и температуры электролита, конструкции и др.) само по себе может быть достаточно эффективным, но техническая реализация их в ряде случаев затруднена по соображениям экономичности, окружающей среды и т.д. Так, получение высококачественных кристаллических осадков требуется применение специальных добавок, содержащих зачастую ядовитые или агрессивные компоненты. Присутствие в электролитах даже незначительного количества примесей может существенно влиять на протекание процесса, поэтому требуются дополнительные устройства, например, для фильтрования, очистки раствора, что значительно усложняет и удорожает технологию.

Увеличению производительности, снижению себестоимости продукции, улучшению условий труда персонала способствуют мероприятия направленные на совершенствование электрооборудования, автоматизация, применение нестационарных электрических режимов электролиза позволяет вести процесс с электролитом простого состава, менее чувствительного к примесям, не требует реконструкции ванн.

Независимое развитие каждого из этих направлений не обеспечивает оптимальных показателей работы электрометаллургических установок. Специалисты - технологи электроэнергетики выполняют круг задач, сводящихся в основном к повышению вводимой мощности и контролю технологических параметров. При этом не всегда интересуются качественной стороной влияния электрических режимов на ход технологических процессов и свойства получаемого металла. Между тем возможности энергетики и автоматики используются не полностью часто вследствие того, что специалисты - электрики недостаточно знают технологию. Рациональное сочетание этих условий направлено на повышение производительности промышленных установок, улучшение качества продукции и получение высоких экономических показателей и составляют основную задачу оптимизации работы мощных электролизных установок.

Алюминий применяется в первую очередь в авиационной промышленности, где требуется особая легкость металла, из которого изготовляются моторы и различные детали летательных аппаратов. Очень важной областью применения является машиностроение, в частности транспортное. Здесь он идет на изготовление цистерн и различных деталей для автомобилей, локомотивов, вагонов и т.д. Чрезвычайно ценным алюминий является в электротехнической промышленности, где он идет на изготовления кабелей, шин, различных проводов, на изготовление деталей для электрических машин, конденсаторов и пр.

Алюминий является очень хорошим материалом для изготовления различных аппаратов, применяемых в химической промышленности, так как он сравнительно хорошо противостоит различным кислотам. Чистый алюминий является хорошим материалом для изготовления алюминиевой краски, которая очень хорошо предохраняет железные изделия от коррозии.

Алюминий применяется как раскислитель в сталелитейном деле; с его помощью можно легко восстановить ряд материалов из оксидов. Очень распространена так называемая алюмотермия. Алюмотермия применяется при сварке рельсов и других железных, стальных изделий.

Алюминий имеет широкое применение в быту (мебель, посуда, художественные изделия и др.) и для всякого рода декоративных целей. В пищевой промышленности алюминий применяется для изготовления фольги, баков, бидонов и мн. др.

Алюминий применяют не только в чистом виде, но и в виде сплавов. Среди сплавов наиболее известны: дюралюминий, который обладает легкостью и высокой прочностью, приближающийся к некоторым сортам стали; силумин - сплав алюминия с кремнием - являющихся хорошим литейным материалом и применяется для весьма сложных отливок; алюминиевая бронза и т.д. Алюминий и его сплавы применяются в военном деле, в частности при изготовлении деталей для военных судов, подводных лодок, танков, а также для изготовления зажигательных снарядов (применяется в виде порошка). Алюминий распространен в природе в виде соединений, но получить его в чистом виде не так легко. В истории производства можно различить три основных этапа:

1. химический способ - действия натрия на соли алюминия;

2. электротермический способ - восстановление алюминиевой руды при помощи угля;

3. электрохимический способ - электролиз расплавленных солей.

Электроснабжение – это обеспечение потребителей электрической энергией. Эта отрасль играет огромное значение в современной промышленности, так как электроэнергия является основным видом энергии, которая используется сегодня во всех отраслях народного хозяйства. Столь широкое внедрение электрической энергии обусловлено ее замечательными свойствами, из которых наиболее важными являются:

- возможность передачи на значительные расстояния от мест производства к местам потребления при сравнительно малых потерях;

-  простота преобразования в другие виды энергии: тепловую, механическую, световую и так далее;

- хорошая управляемость;

Сегодня трудно представить нашу жизнь без электричества. Оно окружает нас везде. С помощью электрической энергии приводятся в движение троллейбусы и трамваи, электрички и локомотивы поездов. Дома у каждого из нас много различных бытовых приборов, работающих на электрической энергии. Современное производство также невозможно без применения электроэнергии, это и просто освещение и электропривод станков, и обеспечение технологических процессов.

Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях и передается на огромное расстояние к потребителям. При этом необходимо обеспечить надежность электроснабжения потребителей, уменьшить потери при передаче до минимума, экономить энергетические ресурсы. Все это является основными задачами ЭСН (энергоснабжения).

Наиболее перспективным и актуальным на сегодня является направление по созданию энергосберегающих технологий. Это связано с большими затратами на производство электрической энергии и экологические проблемы с этим связанные. Экономия энергетических ресурсов производится в следующих направлениях:

- ведение энергосберегающей технологии производства;

- совершенствование энергетического оборудования;

- сокращение всех видов энергетических потерь, например при передаче электроэнергии;

- реконструкция устаревшего оборудования;

- повышение уровня использования вторичных ресурсов;

- улучшение структуры производства.

Приёмники электрической энергии промышленных предприятий получают питание от системы электроснабжения, которая является составной частью энергетической системы.

На ГПП (главной понизительной подстанции) напряжение снижается с помощью трансформаторов до уровня10(6)кв. Внутризаводские сети состоят из кабельных линий и промежуточных понизительных или распределительных подстанций;

ЦТП (цеховая трансформаторная подстанция) может запитываться непосредственно со сборных шин ГПП, от промежуточных подстанций или распределительных устройств 10(6)кв, общепромышленных потребителей (насосные, компрессорные ).

На ЦТП напряжение снижается до уровня сетей общего пользования 0,4 или 0,69кв. (соответственно у потребителя 0,38 или 0,66кв).

В системе электроснабжения предприятий условно выделяется 3 уровня: внешнее электроснабжение, внутризаводское и внутрицеховое. На каждом уровне можно определить источники и потребители электрической энергии.

 

Расчет нагрузок на ПС 16

Подстанция ПС 16 питает электрооборудование второй серии электролизеров БТ-75. От этой подстанции получают питание: индивидуальные привода электролизеров, краны, освещение и вентиляция участка.

Расчет нагрузок на ПС 16 необходим для: расчетов токов КЗ, трансформаторов 10/0,4кВ, питающих кабелей, аппаратов защиты.

Расчет нагрузок щита кранов, щита освещения производим для выбора, трансформаторов 0,38/0,23кВ, питающих кабелей от ПС 16 до этих щитов и аппаратов защиты.

ЩИТ КРАНОВ 220В

 

В данном щите имеется 2 секции шин, от которых запитаны электромостовые краны и индивидуальные привода электролизеров.

Номинальная мощность одного электромостового крана[15]: Р_ном=52кВт, на каждую секцию приходится по 2 крана, значит ∑Р_{ном.кранов}=52 · 4=208кВт

В конструкции электролизера имеется три асинхронных двигателя, а именно:

- двигатель лицевой шторы;

- двигатель задней шторы;

- двигатель подъема и опускания анодного массива.

Как правило двигатели лицевой и задней штор имеют одинаковую мощность по 2,2кВт, а двигатель для подъема и опускания анодного массива – 4кВт.

В цехе имеется 128 электролизеров, для расчета Р_ном индивидуальных приводов, необходимо знать максимальное количество одновременно включенных приводов, в нашем случае эта цифра 16. Итак общая мощность привода одного электролизера равна Р_{ном.1эл-ра}=2,2 + 2,2 + 4 =8,4кВт.

Р_{ном.инд.прив.} = 8,4 · 16 = 134,4кВт. [15]

Находим среднесменную нагрузку Р_см по формуле[2]:

 

åР_см = åР_{ном.инд.прив.} ∙ К_{инд.прив.} + åР_{ном.кран.} ∙ К_и.кран.:

 

Где:

Р_{ном.инд.прив.} – номинальная мощность инд.прив(кВт) [15].

Р_{ном.кран.} – номинальная мощность крана(кВт) [15].

К_И – коэффициент использования [16].

åР_см=134,4 · 0,5 + 208 · 0,4 = 150,4кВт.

Находим средневзвешенный коэффициент использования К_и.ср.вз [2]:

 

;

.

 

Находим средневзвешенный коэффициент мощности cosj_ср.вз.[2]:

 

;

= 0,56

 

отсюда tqj_СР.ВЗ = 1,47

Находим среднесменную реактивную мощность по формуле [2]:

 

;

åQ_СМ =(83,2 · 1,73 + 67,2 · 1,16) = 221,8кВар

 

Находим полную максимальную мощность Sмакс [2]

 

 

Находим максимальный ток Iмакс [2]

 

 

ЩИТ ОСВЕЩЕНИЯ 220В

В данном щите имеется 2 секции шин, от которых запитаны: рабочее, аварийное освещение цеха, а также освещение самой подстанции.

Находим среднесменную мощность Р_см по формуле[2]:

 

åР_см = åР_{раб.осв.} ∙ К_и.осв. + åР_{авар.осв.} ∙ К_{и.авар.осв.} +åР_осв.пс.∙ К_{и.осв.пс.}

 

Где:

Р_{раб.осв.} – номинальная мощность ламп рабочего освещения [15]

Р_{авар.осв.} – номинальная мощность ламп аварийного освещения [15]

Р_осв.пс. – номинальная мощность ламп освещения подстанции [15]

К_и – коэффициент использования [16]

åР_см=50 · 0,9 + 24 · 0,5 + 1 · 1 = 58кВт.

Находим средневзвешенный коэффициент использования К_и.ср.вз [2]:

;

.

 

Находим средневзвешенный коэффициент мощности cosj_ср.вз[2]:

 

;

= 0,93

 

отсюда tqj_СР.ВЗ = 0,37

Находим среднесменную реактивную мощность по формуле [2]:

 

;

åQ_СМ =(45 · 0,48 + 12 · 0 + 1 · 0) = 21,6кВар

 

Находим полную максимальную мощность Sмакс [2]

 

 

Находим максимальный ток Iмакс [2]

 

 

 

Расчет и выбор кабеля 10кВ

 

При проектировании внутризаводских сетей расчет линий сводится к выбору марки и сечения кабеля.

Марку кабеля выбирают по рекомендациям литературы [9]. Сечение выбирают из четырех условий:

1) По длительно допустимому нагреву I_{р max} [9]

 

I_{дл. доп.}³I_{р max} [9]

, А [9]

, кВА [9]

 

2) По экономической плотности:

 

 , мм² [9]

 

где:

 - расчетный ток в нормальном режиме, А;

 - экономическая плотность тока определяется по справочным таблицам в зависимости от типа проводника и числа часов использования максимальной активной нагрузки в год (А/мм²). Число часов использования максимальной активной нагрузки по Тм приводится в литературе [16].

3) По допустимой потере напряжения

 

 [1]

 [1]

 [9]

 

где:

P_p и Q_p – мощности передаваемые по линии в кВт и кВар (табл.1);

U_{ср ном} – средне-номинальное напряжение сети;

R=r_o*l – активное сопротивление;

X=x_o*l – индуктивное сопротивление;

r_o, x_o - удельное сопротивление кабелей из литературы [3];

l – длина линии, в км.

4) Проверка на термическую стойкость КЗ[9]:

 

 [9]

 

где: B_к – тепловой импульс, А·с

 

 [9]

 

где  - действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в начале и конце линии (табл.4);

 - приведенное или расчетное время КЗ складывается из времени релейной защиты и собственного времени отключения;

С_Т – термический коэффициент, учитывающий разницы нагрева в нормальных условиях и в условиях КЗ, с учетом допустимой температуры и материала проводника, из литературы [16].

Четвертое условие можно проверить только после расчета токов КЗ.

Расчетная часть:

Выбираем марку кабеля: АПвП.

1) Выбираем сечение кабеля для ПС 16, S_тр = 1600кВА

 

 

Из таблицы 1.3.16 ПУЭ выбираем:

 

I_{дл. доп.}=170А; S=95мм², I_{дл. доп.}³I_{р max}

 

2) Предприятие металлургическое с непрерывным режимом работы Т_м= 7000 часов в год.

 

=1,6А/мм²; I_р= 92,3 А;

 

Оставляем сечение 95мм²

 

3) r_o=0,329 Ом/км; x_o=0,083 Ом/км (l=0,147км);

 

R=0,329 · 0,147=0,048 Ом; X=0,083 · 0,147=0,01 Ом;

4) С_Т=95; t_привед=2+0,055=2,055 сек;

=8027,7

По всем условиям выбранный кабель подходит.

Расчет заземления ПС 16

 

Сопротивление заземляющего устройства R_Э складывается из сопротивлений растеканию отдельных электродов заземлителя (труб, уголков, полос) и сопротивлений заземляющих проводников.

Сопротивление растеканию каждого отдельного электрода зависит от удельного сопротивления грунта с учетом его сезонных изменений; формы, размеров и материала электрода; расположения электрода и глубины погружения его в землю, а также наличия вблизи него других электродов, электрически соединенных с ним.

Удельное сопротивление грунта ρ принимается по данным замеров, а при отсутствии таких данных – по табл. 7.6 – 7.8 [19].

Сопротивление одного вертикального электрода R_Э определяется по формулам, приведенным в табл. 7.9 [19].

Суммарное сопротивление части заземлителя, состоящей из вертикальных электродов, электрически связанных между собой, без учета сопротивления соединяющей их полосы

 

;

 

Где:

n – число вертикальных электродов;

η_В – коэффициент, учитывающий экранирование электродов соседними, табл. 7.10 [19].

Сопротивление растеканию горизонтально проложенной полосы, связывающей вертикальные электроды между собой, может быть взято из табл. 7.9. Экранирование полосы другими электродами учитывается коэффициентом η_Г, который может быть взят из табл. 7.11 и 7.12.

Сопротивление растеканию полосы с учетом экранирования:

 

 

Полное сопротивление растеканию заземлителя:

 

 

Исходные данные: почва – суглинок ρ = 100 Ом · м.

Выбираем в качестве вертикальных заземлителей сталь оцинкованную диаметром 16мм.

Расчет вертикальных заземлителей:

t – глубина залегания электродов:

 

t = = = 1,5 + 0,4 = 1,9 м.

 

Находим сопротивление одного вертикального заземлителя:

 

R_З.В =  · (lg )

R_З.В = = 0,976 Ом

 

Находим сопротивление всех вертикальных заземлителей:

 

 =  = 1,21 Ом.

Находим сопротивление горизонтального заземлителя:

 

R_з.г =

R_з.г =  = 2,37 Ом.

 

Находим общее сопротивление горизонтальных заземлителей:

 

R_Г =  =  = 3,8 Ом.

 

Находим полное сопротивление заземления:

 

 =  = 0,91 Ом.

 

0,91 Ом<4 Ом [1], условие выполняется.

 

Энергосбережение

 

В современных условиях рациональное использование топливно-энергетических ресурсов становится одним из важнейших факторов рентабельности и конкурентоспособности промышленных предприятий. По сей день одной из основных причин низкой эффективности использования ТЭР является распространенное заблуждение о незначительности доли энергетических затрат в себестоимости продукции. Вместе с тем, в ряде отраслей эта доля составляет от 15 до 40% себестоимости продукции (без учета стоимости сырья и материалов), а в отдельных случаях достигает 75%.

В то же время снижение конкурентоспособности отечественной продукции связано как с постоянным удорожанием энергоносителей, так и с устаревшим подходом к управлению и контролю за использованием энергоресурсов в промышленности. Следует также подчеркнуть, что в масштабах всей страны экономия ТЭР имеет значительно более высокую рентабельность по сравнению с увеличением объемов добычи топлива и строительством новых мощностей по производству энергии.

Наряду с системами контроля и управления использованием энергоресурсов в технологических процессах и смежных производственных нуждах существенная роль в повышении энергоэффективности эксплуатации промышленного оборудования, принадлежит установкам компенсации реактивной мощности.

Экономический эффект внедрения КРМ

Реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Экономический эффект от внедрения автоматической конденсаторной установки складывается из следующих составляющих:

1. Экономия на оплате реактивной энергии. Оплата за реактивную энергию составляет от 12% до 45% от активной энергии в различных регионах России.

2. Для действующих объектов уменьшение потерь энергии в кабелях за счет уменьшения фазных токов.

3. Для проектируемых объектов экономия на стоимости кабелей за счет уменьшения их сечения.

4. В среднем в действующих объектах в подводящих кабелях теряется 10…15% расходуемой активной энергии.

Рассчитаем экономический эффект внедрения КРМ.

Для расчетов примем коэффициент потерь: Кп=12%. Потери пропорциональны квадрату тока, протекающего по кабелю. Рассмотрим эту составляющую на примере ПС16.

До внедрения автоматической конденсаторной установки cosφ=0,80.

После внедрения автоматической конденсаторной установки cosφ=0,98.

Относительную активную составляющую тока (совпадающую по фазе с напряжением) примем равной единице.

Относительный полный ток составляет до внедрения[14]: I₁ = = 1,22

Относительный полный ток составляет после внедрения[14]: I₂ = = 1,02

Снижение потребления активной энергии составит[14]:

 

W_c = W₁ [ ] К_п = W₁ · [ ] 0,12 = W₁ · 0,036

 

Т.е. в этом примере затраты на активную энергию: уменьшились на 3,6%. В общем случае для действующего объекта годовое снижение потребления активной энергии за счет увеличения cos(φ) составит[14]:

W_c = W₁ {[ ]} · К_п ;

 

где,

cos(φ1) – cos(φ) до компенсации

cos(φ2) – cos(φ) после компенсации

К_п – коэффициент потерь К_п = 0,12

W₁ – годовое потребление энергии до компенсации

 

W_c = W₁ · {[ ]} · К_п = =15841584 · {[ ]} · 0,12 = 570297кВт

 

Годовая экономия С в оплате энергии составит[14]:

 

С = W_c · Т;

 

где,

Т – тариф на активную энергию

С = 570297 · 1,05 = 598811,85 руб.

Годовой экономический эффект[14]:

 

Э_г = ;

где,

С_ту – Стоимость конденсаторной установки;

С_рк – Срок службы конденсаторной установки;

С – экономия на оплате электрической энергии.

Э_г = = 8519,19

Коэффициент эффективности[14]:

 

ε = ;

 

где,

К – капитальные вложения (стоимость конденсаторной установки)

 

ε = = 1,27

ε >ε_н (0,3)

 

Срок окупаемости капитальных вложений[14]:

 

Т_ок =  = = 0,78 года = 9,4мес.

Т_ок(0,78) < Т_ок(3года)

 

Расчет экономического эффекта показывает, что применение в электросетях установок компенсации реактивной мощности КРМ позволяет обеспечить значительную экономию денежных средств на оплату электроэнергии при низком сроке окупаемости капитальных вложений.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Дипломное проектирование по электроснабжению серии электролизеров БТ – 75 завершил, выполнив расчеты по электрической части расчетом электрических нагрузок по участку, выбрал тип и мощность силовых трансформаторов, расчет и выбор кабелей, автоматических выключателей, произвел расчет токов короткого замыкания.

Также были произведены расчеты контура заземления на подстанции 16.

Рассмотрел мероприятия по охране труда и технике безопасности при выводе в ремонт силовых трансформаторов.

 

БИБЛИОГРАФИЯ

 

1. Правила устройства электроустановок. 7-е издание Санкт-Петербург, 2002

2. Коновалова Л.Л., Рожкова Л.Д. Энергоснабжение промышленных предприятий и установок. Учебное пособие для техникумов. М.,Энергоатомиздат, 1989

3. И.И. Алиев Электротехнический справочник. 3-е издание исправленное и дополненное. М., изд. предприятие «РадиоСофт», 2000

4. Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. - М., Изд-во НЦ ЭНАС, 2001

5. Электроустановки промышленных предприятий. Под общей редакцией Н.С. Мовсесова, A.M. Храмушина. М.,«Энергия», 1980

6. Р. А. Кисаримов Справочник электрика. М., РадиоСофт, 1999

7. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. М., Металлургия, 1971

8. Е.Н. Беляев. Как рассчитать ток короткого замыкания. М., Энергия,1871

9. Справочник по расчету проводов и кабелей, изд. 2-е. М., «Энергия», 1964

10. М.Р. Найфельд Заземление, защитные меры электробезопасности, изд. 4-е, пререпаб. и доп. М., «Энергия», 1971

11. И.И. Токарчук, Д.А. Колпаков, Р.А. Шиманский Справочник энергетика. М., «Недра», 1976

12. П.И. Головкин Энергосистема и потребители электрической энергии. - 2-е изд., перераб. и доп., М., Энергоатомиздат, 1984

13. Е.А. Конюхова Электроснабжение объектов. М., изд. «Мастерство», 2000

14. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. Под редакцией Ю.Г. Барыбина и др. М., Энергоатомиздат, 1991

15. Приложение к заданию

16. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию СИПИ, 1990

ВВЕДЕНИЕ

 

Одним из энергоемких металлургических производств является электрометаллургия. Основными направлениями интенсификации в электрометаллургии являются создание высокоэффективных процессов, повышение качества продукции, улучшение использования оборудования, площадей, сырья, материалов, топлива и энергии, комплексная механизация и автоматизация. Каждому уровню техники соответствует наиболее рациональное сочетание этих факторов, достижение которого является задачей оптимизации производства. Поиск оптимальных условий ведения электрометаллургических процессов будет успешным в том случае, если в основе его лежит правильный выбор цепи оптимизации и отражающего ее критерия, а также минимальное количество влияющих факторов и применение математических методов. Найденные оптимальные условия диктуют требования к построению той или иной системы автоматического управления и контроля. Таким, образом, при оптимизации возникает комплекс проблем, требующих участия широкого круга специалистов по технологии, энергетике, автоматике, вычислительной технике и математике.

Развитие этих проблем в известной мере условно можно разделить на два основных направления: технологическое и электроэнергетическое. Изменение технологических факторов (состава и температуры электролита, конструкции и др.) само по себе может быть достаточно эффективным, но техническая реализация их в ряде случаев затруднена по соображениям экономичности, окружающей среды и т.д. Так, получение высококачественных кристаллических осадков требуется применение специальных добавок, содержащих зачастую ядовитые или агрессивные компоненты. Присутствие в электролитах даже незначительного количества примесей может существенно влиять на протекание процесса, поэтому требуются дополнительные устройства, например, для фильтрования, очистки раствора, что значительно усложняет и удорожает технологию.

Увеличению производительности, снижению себестоимости продукции, улучшению условий труда персонала способствуют мероприятия направленные на совершенствование электрооборудования, автоматизация, применение нестационарных электрических режимов электролиза позволяет вести процесс с электролитом простого состава, менее чувствительного к примесям, не требует реконструкции ванн.

Независимое развитие каждого из этих направлений не обеспечивает оптимальных показателей работы электрометаллургических установок. Специалисты - технологи электроэнергетики выполняют круг задач, сводящихся в основном к повышению вводимой мощности и контролю технологических параметров. При этом не всегда интересуются качественной стороной влияния электрических режимов на ход технологических процессов и свойства получаемого металла. Между тем возможности энергетики и автоматики используются не полностью часто вследствие того, что специалисты - электрики недостаточно знают технологию. Рациональное сочетание этих условий направлено на повышение производительности промышленных установок, улучшение качества продукции и получение высоких экономических показателей и составляют основную задачу оптимизации работы мощных электролизных установок.

Алюминий применяется в первую очередь в авиационной промышленности, где требуется особая легкость металла, из которого изготовляются моторы и различные детали летательных аппаратов. Очень важной областью применения является машиностроение, в частности транспортное. Здесь он идет на изготовление цистерн и различных деталей для автомобилей, локомотивов, вагонов и т.д. Чрезвычайно ценным алюминий является в электротехнической промышленности, где он идет на изготовления кабелей, шин, различных проводов, на изготовление деталей для электрических машин, конденсаторов и пр.

Алюминий является очень хорошим материалом для изготовления различных аппаратов, применяемых в химической промышленности, так как он сравнительно хорошо противостоит различным кислотам. Чистый алюминий является хорошим материалом для изготовления алюминиевой краски, которая очень хорошо предохраняет железные изделия от коррозии.

Алюминий применяется как раскислитель в сталелитейном деле; с его помощью можно легко восстановить ряд материалов из оксидов. Очень распространена так называемая алюмотермия. Алюмотермия применяется при сварке рельсов и других железных, стальных изделий.

Алюминий имеет широкое применение в быту (мебель, посуда, художественные изделия и др.) и для всякого рода декоративных целей. В пищевой промышленности алюминий применяется для изготовления фольги, баков, бидонов и мн. др.

Алюминий применяют не только в чистом виде, но и в виде сплавов. Среди сплавов наиболее известны: дюралюминий, который обладает легкостью и высокой прочностью, приближающийся к некоторым сортам стали; силумин - сплав алюминия с кремнием - являющихся хорошим литейным материалом и применяется для весьма сложных отливок; алюминиевая бронза и т.д. Алюминий и его сплавы применяются в военном деле, в частности при изготовлении деталей для военных судов, подводных лодок, танков, а также для изготовления зажигательных снарядов (применяется в виде порошка). Алюминий распространен в природе в виде соединений, но получить его в чистом виде не так легко. В истории производства можно различить три основных этапа:

1. химический способ - действия натрия на соли алюминия;

2. электротермический способ - восстановление алюминиевой руды при помощи угля;

3. электрохимический способ - электролиз расплавленных солей.

Электроснабжение – это обеспечение потребителей электрической энергией. Эта отрасль играет огромное значение в современной промышленности, так как электроэнергия является основным видом энергии, которая используется сегодня во всех отраслях народного хозяйства. Столь широкое внедрение электрической энергии обусловлено ее замечательными свойствами, из которых наиболее важными являются:

- возможность передачи на значительные расстояния от мест производства к местам потребления при сравнительно малых потерях;

-  простота преобразования в другие виды энергии: тепловую, механическую, световую и так далее;

- хорошая управляемость;

Сегодня трудно представить нашу жизнь без электричества. Оно окружает нас везде. С помощью электрической энергии приводятся в движение троллейбусы и трамваи, электрички и локомотивы поездов. Дома у каждого из нас много различных бытовых приборов, работающих на электрической энергии. Современное производство также невозможно без применения электроэнергии, это и просто освещение и электропривод станков, и обеспечение технологических процессов.

Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях и передается на огромное расстояние к потребителям. При этом необходимо обеспечить надежность электроснабжения потребителей, уменьшить потери при передаче до минимума, экономить энергетические ресурсы. Все это является основными задачами ЭСН (энергоснабжения).

Наиболее перспективным и актуальным на сегодня является направление по созданию энергосберегающих технологий. Это связано с большими затратами на производство электрической энергии и экологические проблемы с этим связанные. Экономия энергетических ресурсов производится в следующих направлениях:

- ведение энергосберегающей технологии производства;

- совершенствование энергетического оборудования;

- сокращение всех видов энергетических потерь, например при передаче электроэнергии;

- реконструкция устаревшего оборудования;

- повышение уровня использования вторичных ресурсов;

- улучшение структуры производства.

Приёмники электрической энергии промышленных предприятий получают питание от системы электроснабжения, которая является составной частью энергетической системы.

На ГПП (главной понизительной подстанции) напряжение снижается с помощью трансформаторов до уровня10(6)кв. Внутризаводские сети состоят из кабельных линий и промежуточных понизительных или распределительных подстанций;

ЦТП (цеховая трансформаторная подстанция) может запитываться непосредственно со сборных шин ГПП, от промежуточных подстанций или распределительных устройств 10(6)кв, общепромышленных потребителей (насосные, компрессорные ).

На ЦТП напряжение снижается до уровня сетей общего пользования 0,4 или 0,69кв. (соответственно у потребителя 0,38 или 0,66кв).

В системе электроснабжения предприятий условно выделяется 3 уровня: внешнее электроснабжение, внутризаводское и внутрицеховое. На каждом уровне можно определить источники и потребители электрической энергии.

 

Описание технологического процесса

Процесс электролиза расплавленных солей заключается в выполнении следующих основных технологических операций:

1. Питание электролизеров глиноземом: в нормальном работающем электролизере расплав на границе с воздухом закрыт слоем застывшего электролита - электролитовой коркой. Наибольшую толщину корка имеет возле стенок шахты; чем ближе к аноду, тем корка меньше. Поверх корки находится глинозем, который до загрузки в шахту прогревается на корке и просушивается. Глинозем на корке служит дополнительным теплоизолирующим элементом электролизера. Для питания электролизера глиноземом пробивают электролитную корку, чтобы погрузить в электролит, находящийся на ней, глинозем. На вновь образующуюся корку вновь загружают глинозем. Весь комплекс операций питания глиноземом называется обработкой электролизера. Обеднение электролита глиноземом ведет к появлению анодного эффекта - «вспышки». Пробивку электролитной корки осуществляют специальными машинами для пробивки корки электролита (МПК). Загрузка глинозема в электролизер с боковым токоподводом, производится с помощью глиноземных бункеров.

2. Замена анода: угольная масса анода электролизера окисляется кислородом, выдающимся на нем и анод постепенно срабатывается, в результате чего анод приходится опускать, чтобы выдержать межполисное расстояние.

3. Выливка металла: алюминий накапливается в процессе электролиза на падине ванны, его выбирают ежесуточно при помощи вакуум - ковша. В начале выливки холодный вакуум - ковш и заборная труба должны быть просушены и прогреты до 150 - 200 ^оС.

4. Поддержание необходимого состава и уровня электролита: в процессе электролиза электролит не только обедняется глиноземом, но и убывает сам и изменяется его состав, т.е. изменяется соотношение между составляющими электролита NaF и AlF₃. Основные причины потери электролита: испарение фтористых солей, пропитывание ими футеровки, разложение электролита примесями, попадающими в расплав с сырьем, механические потери. При установившемся режиме из электролита теряется главным образом фтористый алюминий - испаряется, разлагается влагой, оксидами, сульфатами, попадающими в расплав вместе с сырьем. Поэтому в процессе нормальной работы уровень электролита поддерживают, добавляя криолит, обогащенный фтористым алюминием. Если этого недостаточно, то для поддержания нужного криолитового отношения корректировку состава электролита ведут фтористым алюминием.