Medidas de optimización para a eficiencia do sistema rectificador
Os sistemas rectificadores implican numerosos e diversos equipos, polo que moitos factores afectan á súa eficiencia. Polo tanto, é esencial un enfoque integral durante o deseño.
Aumentar a tensión de transmisión para as cargas rectificadoras
As instalacións rectificadoras son sistemas de conversión AC/DC de alta potencia que requiren gran cantidade de enerxía. As perdas de transmisión afectan directamente á eficiencia do rectificador. Aumentar adecuadamente a tensión de transmisión reduce as perdas na liña e mellora a eficiencia da rectificación. Xeralmente, para plantas que producen menos de 60.000 toneladas de soda cáustica anualmente, recoméndase unha transmisión de 10 kV (evitando os 6 kV). Para plantas superiores a 60.000 toneladas/ano, debe usarse unha transmisión de 35 kV. Para plantas que superan as 120.000 toneladas/ano, requirese unha transmisión de 110 kV ou superior.
Usar transformadores rectificadores de paso directo
Similar aos principios de transmisión, a tensión primaria (de rede) do transformador rectificador debe coincidir coa tensión de transmisión. Unha maior tensión de paso directo significa menor corrente no devandado de alta tensión, resultando en menores perdas por calor e maior eficiencia do transformador. Cando sexa posible, use maiores tensións de transmisión e transformadores rectificadores de paso directo.
Minimizar o rango de cambio de tomas do transformador rectificador
O rango de cambio de tomas ten un impacto significativo na eficiencia do transformador; un rango menor proporciona maior eficiencia. Non se aconseixa aumentar cegamente o rango (por exemplo, ao 30%-105%) para facilitar a puesta en marcha faseada. Despois da produción completa, os transformadores xeralmente operan entre o 80%-100%, deixando bobinas de toma extra que causan perdas permanentes. Un rango de 70%-105% é adecuado. Combinando o conmutador estrella-triángulo de alta tensión e a regulación de tensión mediante tiristores, pode reducirse aínda máis a 80%-100%, mellorando notablemente a eficiencia.
Usar transformadores rectificadores autoenfríados sumergidos en óleo
Usar transformadores sumergidos en óleo e autoenfriados ahorra a enerxía eléctrica consumida polos ventiladores. Aínda que os fabricantes suelen deseñar transformadores de gran capacidade con refrigeración forzada de óleo-aire, os radiadores de refrigeración poden simplemente ampliarse. Combinado cunha instalación ao aire libre para mellorar a dissipación de calor, a operación do transformador permanece fiable sen refrigeración forzada.
Adoptar unha instalación "integrada plana" para o equipo rectificador
Instalar o transformador rectificador, o armario rectificador e o electrolizador nunha disposición "integrada plana" minimiza a lonxitude das barras de distribución AC/DC, reducindo as perdas resistivas e mellorando a eficiencia do sistema. Específicamente, coloque as tres unidades no mesmo nivel e o máis preto posible, formando unha unidade compacta. Conecte a saída lateral do transformador ao armario rectificador con barras de distribución de menos de 1,2 metros de lonxitude, e dirixe a saída inferior do armario directamente ao electrolizador a través de barras de distribución subterraneas.
Evitar conexións flexibles para a instalación de barras de distribución
A disposición "integrada plana" resulta en conexións curtas de barras de distribución entre o transformador e o armario, e a través dos interruptores de cuchilla DC, minimizando a expansión térmica. As conexións rígidas son suficientes, asegurando a seguridade mentres se eliminan as perdas asociadas cos conectores flexibles e as súas uniones adicionais, mellorando así a eficiencia.
Usar unha densidade de corrente de barra de distribución menor
A densidade de corrente económica para as barras de distribución AC/DC é de 1,2–1,5 A/mm². Seleccione unha densidade menor (1,2 A/mm², ou incluso 1,0 A/mm²) para optimizar o aforro de enerxía.
Usar barras de distribución cunha relación altura-largura superior a 12
As barras de distribución cunha relación altura-largura superior a 12 teñen unha superficie de dissipación de calor maior, resultando en temperaturas de funcionamento máis baixas, mellor conductividade, menores perdas resistivas e maior eficiencia unitaria.
Aplicar vaselina nas unions de compresión das barras de distribución
Assegúrese dunha área de contacto adecuada nas unions das barras de distribución (mantendo a densidade de corrente por debaixo de 0,1 A/mm²), e mantéñaa plana e lisa. Aplique vaselina para evitar a oxidación do cobre e un mal contacto, que aumenta a perda de potencia. Non use graxa condutora, xa que a base de óleo evapórase a altas temperaturas, facendo que o composto semimetalico endureza e perca conductividade, provocando un calentamento adicional.
Seleccionar adequadamente os armarios rectificadores de silicio
Os armarios rectificadores de diodos de silicio son un 3-4% máis eficientes que os armarios de tiristores. Cando múltiples armarios rectificadores operan en paralelo, a inclusión dun armario de silicio pode reducir aínda máis o consumo e mellorar a eficiencia.
Usar armarios rectificadores con dispositivos de alta corrente
Usar 2-3 dispositivos de alta corrente por brazo de puente mellora a compartición de corrente, reduce as perdas de potencia do dispositivo e aumenta a eficiencia da rectificación.
Adoptar armarios de control rectificador de control numérico (CN)
El control numérico permite un disparo de rectificador máis preciso, un menor ripple de tensión CC e unha maior estabilidade da corrente CC. Isto beneficia a operación do electrolizador e mellora a eficiencia da electrólise.
Operar os tiristores en modo de conducción completa
Durante a operación, mantenga o ángulo de disparo do tiristor por debaixo de 10° para manter unha conducción case completa. Isto minimiza as perdas internas do rectificador de tiristores e maximiza a súa eficiencia.
Reducir o ángulo de margem do armario rectificador de tiristores
O ángulo de margem (ángulo de superposición) está estreitamente relacionado co factor de potencia natural do sistema rectificador. Un ángulo de margem menor resulta nun factor de potencia maior (especialmente cando o ángulo de disparo α é pequeno). Durante a puesta en marcha, minimize o ángulo de margen asegurando unha operación fiable. Un α pequeno mantiñe os tiristores preto da conducción completa.
Usar dous ou máis transformadores rectificadores en paralelo
Para cargas CC de alta potencia, use dous ou máis transformadores rectificadores en paralelo. Isto reduce a reactancia equivalente e a corrente circulante durante a transferencia de transformador, diminuindo as perdas totais e mellorando a eficiencia.
Usar interruptores de cuchilla DC con correntes nominais máis altas
Os interruptores de cuchilla DC xeran unha cantidade significativa de calor baixo carga total. Seleccione un interruptor cunha corrente nominal unha clase superior para obter aforros de enerxía. Por exemplo, use un interruptor de 31.500 A para unha carga de 25.000 A, ou un interruptor de 40.000 A para unha carga de 30.000 A.
Usar sensores de corrente DC grandes e eficientes en enerxía
Algunhos sensores DC grandes requiren unha alimentación AC para a comparación de fluxo nulo, consumindo enerxía adicional. Os sensores de efecto Hall son preferibles; eles emiten directamente unha señal CC de 0-1 V ao instrumento de visualización sen consumir enerxía adicional.
Deseñar para a rectificación multiphase
Use a rectificación multiphase sempre que sexa posible. Empregue a rectificación de 6 pulsos (puente trifásico ou dual inverso-estrela con reactor de equilibrio, ambos en paralelo inverso de fase común) en transformadores únicos. Para dous ou máis transformadores, use a rectificación equivalente de 12 ou 18 pulsos. Isto suprime eficazmente os harmónicos de baixo orde, mellorando a eficiencia do rectificador.
