повышение U на ячейках электролизера

Здравствуйте, уважаемые профессионалы и любители!
Прошу, в силу возможности, разрешить следующую загадку по работе электролизера (хлорное производство). Система Электролизера разделена на 3 блока по 60 ячеек в каждом. На каждую ячейку подается соответствующее напряжение по технологии при измерении эл. потенциала от катода до следующего анода от 3,00 до 3,50 вольт в зависимости от нагрузки (от 8 до 12 кА). В последнее время начал происходить процесс постепенного повышения напряжения на конечных ячейках в 2-ух блоках (1-60 - 1-ый, 61-120 - 2-ой, 121-180 - 3-ий) - на 60-ой ячейке и 120-ой соответсвенно напряжение уже выходит за пределы допустимого и составляют 3,38 и 3,41 вольта соответственно при 12 кА (максимальная нагрузка 16кА). Относительно соседних ячеек разница составляет 0,3 вольта, что очень много, при допустимых значениях не более 0,05 вольта. Ячейки меняли - воз и ныне там. Скажите, пожалуйста, в какую сторону хотя бы курить? Всех благодарю за помощь.

Eugenio, для вас что важно - напряжение на ячейках или ток? Все 180 ячеек соединяются последовательно и через них протекает 12 кА? Электрические соединения надежные, не греются не подгорают? Мне только одно в голову приходит - если увеличивается падение напряжения на отдельных ячейках при заданном токе, то это может быть из-за увеличения их внутреннего сопротивления. Вариант с нарушением технологического процесса не рассматривался? Мне кажется что тут больше химией пахнет, нежели электричеством.

Важно напряжение на ячейках, ток мало интересен и нормируется дистанционно оператором. Напряжение на ячейки подается через выпрямитель и поляризатор. В правильной работе двух последних сомнений быть, по крайней мере, не должно. Никаких технологических ошибок не выдают. Эл. соединения надежные. Конечно, рассматривался вопрос о нарушении технологии, даже были вызваны для объяснений инженеры, которым принадлежал данный проект и которые занимались монтажом оборудования. Все, что они смогли выдать - это то, что, якобы, причина в низком качестве рассола NaCl, подаваемого на электролизер.
Вопрос в том, почему именно КОНЕЧНЫЕ ячейки блоков проблемные? Возможен тот факт, что причина кроется в наличии эл. или магнитного поля между блоками? Я даже не знаю, в какую сторону смотреть, поэтому и обратился за помощью.

Вопрос ... напряжение в каждую ячейку, подается от персонального источника или ячейки соединены последовательно, и у них один общий источник? Во втором случае причина в повышение сопротивления в проблемных ячейках ... т.е. в раствор там хуже проводит ток.

Сообщение отредактировал Topmo3 - 14.10.2012, 21:52

Источник тока, в любом случае один - это, трансформатор постоянного тока 35kV/0.4kV, затем запускается поляризатор (при малых нагрузках до 2кА), а дальше включается выпрямитель (от 2 до 16кА). Поднимается нагрузка и производятся замеры потенциалов НА КАЖДОЙ ЯЧЕЙКЕ (от "+" ячейки №1 до "-" ячейки №2, и т.д.). К примеру, нормальные показания на каждой ячейке 3,00 вольта при I=10kA (допускается не менее 0,05 вольта отклонений). Напряжение растет пропорционально увеличению нагрузки. На многострадальных конечных ячейках при нагрузке I=10kA уже 3,48 вольт (и только на них!). Уставка по аварийному отключению выпрямителя стоит на 4,00 вольтах. Становится ясным, что при повышении нагрузки, на ячейке нашей напряжение поднимется сверх допустимых 4,00 вольт и электролизер отключится в аварийном режиме.
Есть такая мысля, что в пространстве между блоками l=1.5 m (т.е. там, где и расположены конечные блоки), конденсируется электрическое поле E, которая повышает напряжение на ячейке, т.е. является внешним дополнительным источником электрического тока, а потому это пространство l следует заполнить неким изолятором?
Но ход Вашей мысли о повышении сопротивления тоже мне нравится... Но, тогда почему все остальные 178 ячеек нормально работают, а выпадают только конечные, причем их меняли на новые, меняли местами - бестолку?

Мне всё же кажется, что электричество тут не при кухне. И электромагнитное поле - ну как оно может увеличить сопротивление ячейки (раствора в неё, или что там у вас варится)? Качество исходных ингридиентов у вас контролируют химики или ОТК или ещё кто? И что это за инженеры у вас были, что смогли только выдать расплывчатое "якобы"? К ногтю их, и пусть докажут свои предположения! Вообще, кто-то контролирует у вас весь технологический процесс?, делают ли хим. анализы и т.п.? К примеру, уменьшение концентрации вещества в растворе (плотности его) может увеличить сопротивление ячейки и соответственно падение напряжения на ней. Так что с большой долей вероятности смотреть надо в сторону химии, имхо.

Сообщение отредактировал uvk2 - 14.10.2012, 22:43

Электромагнитное поле появляется и присутствует постоянно, везде, где имеется в наличие какой нить проводник и ток в купе с ним.
Энто самое поле, исчезает вместе с исчезновением тока, т.е. "аккумулироваться" оно не умеет ... не научили еще.
Рассмотрите вариант ... не подтекает ли извне в ячейки чистая водичка ... типа "разжижается" рассол_чик.
з.ы. еще вот ... могет температурный режим тама отличается, в каку нить сторону ... сори я не "химик" еще.

Сообщение отредактировал Topmo3 - 15.10.2012, 0:10

а как же плоский конденсатор?
В общем, народ, становится ясным: что в любом случае электрика отходит на второстепенный план и напряжение на ячейке повышается из-за качества подаваемого на нее анолита и католита. Анализы конечно все делаются и по концентрации и по температуре, но вот думаю, что только на входе и выходе, т.е. общий. Скажу аппаратчикам, если есть возможность, то пусть отберут анализ именно на проблемной ячейке. Кстати, мой препод по физике из Томска тоже говорил о проблемном рассоле, тоже самое и итальянские инженеры-электрики.

На уровне бреда:
Технология позволяет исключить из схемы первую и последнюю? Ну что бы вторая и предпоследняя стали "крайними", и измерить на них напряжение?
ps не уверен, но помоему мы имеем некоторое подобие Вольтова столба, проще батарейка химическая.

Однозначно нет. В этом случае, во избежание перекосов по току, придется снимать по 2 ячейки с каждого блока, в итоге исключается 6 ячеек. И при подаче Iном неизбежно возрастет WΣ и упадет UΣ на систему (вроде так кажется). В любом случае симметрия должна быть выдержана с условием распределения нагрузки на определенное количество ячеек. Кстати, забыл упомянуть, что ячейки мембранные из сплава TiPd (титанопалладиевые), если это имеет какое-то значение.

Для общего представления добавлю пару фото ячеек, электролизера и подводящих рассол трубок

Вот это мне не понятно, ток зависит от сопротивления и напряжения. Ну, это пока не важно, а может и важно, но суть не в том.
Я правильно понял?:
Есть установка смешанного подключения. Несколько "батарей" подключены к источнику питания параллельно друг другу, и каждая "батарея" (по отдельности) состоит из последовательно включенных в сеть сопротивлений. Так?

А Вы попробуйте (если есть возможность), поменяйте полюса, на одну группу, т.е. у Вас 1_ая ячейка станет 60_ой, и наоборот. Вдруг "проблема" тоже изменит свой "адрес".

Ток общий для всех ячеек, значит и эта емкость будет проявляться на всех одинаково (если она еще есть). Да еще, конденсатор, в цепи постоянного тока, никак не может повлиять ни на напряжение, ни на ток.

Я просто хотел сказать, что регулируется удаленно оператором только ток I, U распределяется в зависимости от выставленной нагрузки по ячейкам: суммарно ок. 560-580V т.е. по 3,05-3,10V на каждую ячейку.



Тут, простите, я уже не понял ничего.



Нет, дружище, полдня простая электролизера стоит n-ную кучу бабла, и врятли руководство подпишется на остановку ради простого эксперимента. К тому ж, ячейки уже меняли местами и ни к чему это не привело.

ИМХО смешанное соединение - три "батареи"(ячейки) подключены к источнику питания 560-580В, причем каждая ячейка состоит из последовательных "ванн" (сопротивлений).
Если проще, это как три новогодних гирлянды из 10 лампочек 2.5В в одной розетке 220В

Ищите короткое замыкание (либо очень маленькое напряжение) где то среди "средних" ячеек, в одной из батарей.
Все догадки, ибо с ТС говорим на разных языках, да и с технологией\процессом никто не знакомил.

Я предложил поменять "плюс" с "минусом" ... неужто долго это, две шинки перенаправить? Понятно, что я не в курсе всего ... извините.

Eugenio, набросайте упрощенную схему питания этих ячеек. Я пока тоже не особенно въезжаю. И что означает Что это за нагрузка, и как её выставляют? А трубочки на фотке красивые.

Вот непонятки:Может это все таки трансформатор с выпрямителем?
Откуда берётся 580В, если всего 400?

Сообщение отредактировал uvk2 - 15.10.2012, 18:45

Исключено. Замеры на ячейках производятся дважды в сутки, на все ячейки подается соответствующее напряжение без исключения.
Парни, согласен, что говорим на разных языках, поэтому и создал тему в разделе "для чайников". Я не энергетик по образованию.



Да, это весьма долго. Процесс "перезагрузки" электролиза занимает около 5-6 часов. Т.к. необходимо останавливать весь процесс синтеза соляной кислоты, натриевой щелочи и проч. Только по электрике необходимо, отключать выпрямитель, поляризатор, выжидая пока с него "стекут" поляризованные токи, снимать цикл ошибок с ШУ по 35 кВ, перезапускать весь цикл регенераций и проч. и проч.

, и чистая натривая щелочь (он же каустик, он же каустическая сода) NaOH.



Почему всего 400 вольт?

С выпрямленным напряжением все верно (так как ванны с электролитом это емкость). Ранее Вам уже говорили, что проблема не в электрике, а в хим растворе или износе титано-паладиевых электродов.Износ в следствии случайного нарушения режима (температурного или состава электролита). Касаемо элктрической части то возможно только наличие разного переходного сопротивления на вводных контактах ванн.

Присоединяюсь ... и скорее всего "наличие разного переходного сопротивления на вводных контактах"(с) на "проблемных" ячейках, раз они подключены последовательно. Иначе получается как на примере...

Сообщение отредактировал Topmo3 - 17.10.2012, 23:39

Eugenio нарисуйте схему, как можете, хоть на коленке и выложите ее сюда.
А то мало того что на "разных языках" говорим, так еще и гадать приходится.