Ремонт электролизёров на месте установки

1. Проект НИОКР «Ремонт электролизёров на месте установки»

2. Наименование работ:

• Разработка технических решений
на разборные контактные
соединения стояк –анодная
ошиновка без использования
сварки и пайки.
• Разработка разборного
контактного соединения “Гибкий
катодный спуск-катодная шина. “

3. Команда проекта

От ОАО ИТЦ “Русский
алюминий”:
От ООО «НИФТИ»
Чичук Евгений
Кирко Владимир Игоревич
Николаевич
Границкий Лев Васильевич
Петров Александр
Васильев Юрий
Михайлович
Владимирович
Голоскин Евгений
Кузоро Владимир Ильич
Степанович
Галемов Тахир Талхатович Побызаков Владимир
Александрович
Мусиюк Роман
Владимирович
Кулинич Ирина
Анатольевна
Суров Валерий Иванович
Северин Владимир
Иванович
Максим Владимир

4. Существующие РКС стояк – анодная ошиновка

5. Основные недостатки существующих РКС

Различные коэффициенты линейного расширения
материалов болтов и пластин, что приводит к
остаточной необратимой пластической
деформации алюминия и образованию щелей
между токоведущими пластинами в процессе
эксплуатации, открытому доступу внешней
атмосферы и коррозии поверхности пластин .
Локализация тока вдоль болтовых соединений за
счет неравномерного прижима пластин по
плоскости контакта.
Шовная сварка – дополнительная и неизбежная
операция при условии потери контакта между
пластинами.

6. Основные требования к РКС стояк – анодная ошиновка.

Величина падения напряжения в контактном
соединении стояк– анодная шина должна
составлять не более 15 мВ. при токе 35 кА.
Многократность и простота сборки и
разборки.
Температура эксплуатации : -45 °C - +45
°C

7. Контактные соединения “катодный спуск – ошиновка.”

8. Основные требования к РКС катодный спуск – катодная шина.

• Падение напряжения на соединении не
более 5 мВ при токе 6 кА.. Т.е.
сопротивление не более 1.7 мкОМ.
• Многократность и простота сборки
• Сборка и разборка узла без понижения
токовой нагрузки на сеть
электролизеров.

9. Типовое болтовое РКС стояк-анодная ошиновка.

10. При выполнении основных требований необходимо решить следующие задачи:

При выполнении основных
требований необходимо
решить следующие задачи:
Исключить необратимые температурные
деформации контактного узла.
Защитить контактную поверхность от
коррозии внешней атмосферы.
Обеспечить равномерное протекание тока
через контактную поверхность.
Обеспечить при сборке узла эффективное
разрушение оксидной пленки.
Обеспечить возможность многократной
разборки и сборки узла.

11. Болтовые соединения.

• С обычной шайбой и шайбой Беллевиля
P
P
Средн
х
ее
давлен
ие
Сред
нее
давле
ние
6
1
1
I
2
5
3
4
I
2
5
3
4

12. . Внутренняя контактная поверхность в области болтового соединения.

13. Зависимость контактного сопротивления от усилия сдавливания.

Зависимость
контактного
сопротивления от
НБ
усилия
сдавливания.
R c
k
N
в
с – коэффициент, зависящий от чистоты и состояния поверхности.
При грубо обработанной поверхности, когда высота микронеровностей h m
= 10 …20 мкм, с = 2, а при чисто обработанной поверхности (h m = 0,8 … 3
мкм) с = 1.
НБ – поверхностная твердость по Бринеллю,
N – контактное усилие (кгс),
В= 0.33 (для шероховатых поверхностей).

14. Зависимость сопротивления контакта алюминий-алюминий от давления.

Контактная поверхность,
мкОм/см2
Зависимость
сопротивления
контакта алюминийалюминий от давления.
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0
2
4
6
8
10
12
Давление заж има, МПа
пов ышение дав ления
понижение дав ления
14

15. Соединения,основанные на создании дополнительной контактной поверхности.

Соединения,основа
нные на создании
дополнительной
контактной
поверхности.

16. Варианты реализации соединений с дополнительной контактной поверхностью

17. Схема контактного соединения двух шин с цилиндрической вставкой

Схема контактного
соединения двух шин с
цилиндрической
Шина
вставкой
I
I
Распорная
втулка
Для пропускания тока 3 кА необходимая
площадь сечения
вставки 15 см².При использовании 2х

18. Схема соединения с двумя расклинивающими втулками и одной разрезной.

19. Фотография соединения с двумя распорными втулками при сборке пакета пластин с шиной

20. Фотография соединения с двумя распорными втулками при сборке бобышки с шиной

21. Стенды для измерений электротехнических характеристик РКС

22. Вольт-амперная характеристика контактного соединения с одной расклинивающей втулкой.

0,0025
U (B)
0,002
0,0015
Кривая 1
Кривая 2
0,001
0,0005
I (A)
0
240
330
480
Кривая 1 – диаметр стальной шпильки 8
мм;
Кривая 2 – диаметр стальной шпильки 10

23. Результаты испытаний контактных соединений с двумя распорными и одной разрезной втулками

Результаты испытаний
контактных соединений с двумя
распорными
и одной разрезной
R
мкОм
втулками
6
I
3,2
без
протяжки
1,5
0,83
I
с
протяжкой
=I
с
протяжкой
=I
с двукратной
протяжкой
Стадия

24. Результаты термоциклических испытаний соединения с двумя распорными втулками и одной разрезной

Результаты
термоциклических
испытаний соединения с
R,
двумя
распорными
втулками
мкО
м
и одной разрезной
1
50
100
T,°C
Двукратная протяжка разрезной
втулки

25. Варианты РКС с разрезной втулкой стояк – анодная ошиновка.

26. Варианты РКС с разрезной втулкой стояк- анодная ошиновка.

27. Заключение:

1. Разработан новый класс электротехнических разъемных
соединений ,основанных на создании дополнительной
контактной поверхности.
2. Сконструированы РКС“ стояк – анодная ошиновка”,
позволяющие достичь падение напряжения не более 2 мВ,
при токе до 40 кА.
3. Разработаны и экспериментально испытаны РКС“ катодный
спуск – катодная ошиновка”, позволяющие достичь
падение напряжения не более 3 мВ, при токе 3 кА.

28.

БЛАГОДАРИМ
ЗА
ВНИМАНИЕ!

29. Схема контактного соединения с одной разрезной и одной расклинивающей втулками (без протяжки)

Катодная шина
Контактный
«башмак»
Распорная
втулка
Разрезная
втулка
Схема сборки контактного соединения

30. Схема измерений контактного сопротивления РКС на постоянном токе

Милливольтметр В7-40/1
Зонды
V
Контактный
узел
12 V
Балласт
Проточная вода
Аккумулятор
(150 а/час)
Шунт
Охлаждающая
рубашка
вода
вода +15 С
V
вода
Милливольтметр В7-40/1

31. Разъемные электрические соединения,основанные на дополнительной контактной поверхности.

ФГНУ
Научно-
исследовательский фи-зикотехнический институт
ООО Инженернотехнологический центр
ОАО“Русский алюминий”.

32. Схема измерений контактного сопротивления РКС на переменном токе.

амперметр
А
Трансформатор
тока УТТ-6м1
Тр3
Управляющий
трансформатор
Тр1
зонды
~ 220 V
Тр2
Понижающий
трансформатор
Контактный
узел
V
Милливольтметр
В7-40/1

33. РКС двух монолитных блоков.