8.1.3 Электросварочные установки
Организационно-технические мероприятия по экономии электроэнергии в электросварочных установках (ЭСУ) можно условно разделить на две основные группы: технологические и энергетические. Наибольшие возможности экономии электроэнергии имеются в технологии сварочного производства, и только 20–30% дают энергетические мероприятия. Основные мероприятия по снижению удельных расходов электроэнергии на сварку:
оптимальный выбор способа сварки;
совершенствование технологии электросварки;
снижение электрических и тепловых потерь;
устранение холостого хода сварочных агрегатов.
Оптимальный выбор способа сварки. Здесь возможны следующие пути:
замена ручной дуговой сварки на переменном токе автоматической под флюсом (позволяет получить 5–7% экономии электроэнергии);
переход от ручной электросварки на постоянном токе к полуавтоматической в среде углекислого газа (уменьшает удельный расход электроэнергии в 2–2,5 раза);
замена ручной дуговой электросварки точечной контактной (уменьшает .уд в 2–2,5 раза);
замена дуговой электросварки на шовную контактную (снижает расход электроэнергии на 15%);
перевод ручной дуговой сварки c постоянного тока на переменный (уменьшает расход электроэнергии в 2–3 раза).
При контактной сварке наиболее экономичной является точечная, поэтому расширение применения точечной сварки дает большую экономию электроэнергии.
Совершенствование технологии электросварки возможно за счет
использования электродов с покрытием, в которое введен железный порошок (позволяет увеличить силу сварочного тока, повысить производительность и снизить удельные расходы электроэнергии на 8–12%);
применения присадки в виде металла в порошке (при сварке под флюсом .уд снижается на 30– 40%);
применения электрошлаковой сварки при сварке металлов большой толщины;
ведения контактной сварки на жестких режимах;
правильного выбора режима работы.
Точечную и рельефную сварку изделий можно производить на мягких и жестких режимах.
Расчеты показывают, что при сварке на жестких режимах (повышенный ток, но уменьшенное время сварки) расходы электроэнергии снижаются в 1,5–4,0 раза. Поэтому при выборе режимов сварки надо ориентироваться на жесткие.
Внедрение ограничителей холостого хода сварочных преобразователей и трансформаторов дает экономию электроэнергии в размере 15–20% на каждой установке.
Наряду с перечисленными мероприятиями можно также рекомендовать:
замену контактных однофазных машин переменного тока машинами постоянного тока, позволяющую экономить электроэнергию за счет уменьшения мощности машин и индуктивного сопротивления вторичного контура;
периодическую проверку сопротивления вторичных контуров и состояния их контактов, особенно у подвесных сварочных машин;
применение электрошлаковой сварки для соединения деталей толщиной более 30–40 мм вместо дуговой сварки.
8.1.4 Электролизные установки
Рассмотрим факторы, влияющие на эффективное использование электролизеров, на примере получения первичного алюминия. Эффективность ведения электролизного процесса (%) оценивается величинами выхода по току Вт и по энергии Вэ:
(8.3)
где qф – фактическое выделившееся количество вещества; qт – количество вещества, которое должно выделиться теоретически по закону Фарадея; qэх – электрохимический эквивалент; Uв – напряжение на ванне.
Термин "выход по энергии" обозначает количество алюминия, выделяемое 1 кВт·ч электроэнергии постоянного тока. "Выход по току" зависит от ряда факторов: температуры электролита, плотности тока, расстояния между электродами и состава электролита. Так как выход по энергии находится в прямой зависимости от выхода по току, то, очевидно, на выход по энергии влияют эти же факторы и в такой же мере.
Кроме выхода по току интенсификация процесса электролиза может быть достигнута:
1) снижением греющего сопротивления в результате увеличения ширины анодов, увеличением сечения катодных стержней и анодных штырей; повышением электропроводности подовых блоков путем применения добавок графита; уменьшением частоты и длительности анодных эффектов;
2) понижением междуполюсного расстояния до определенного предела, при котором еще сохраняется высокое значение выхода по току;
3) повышением удельных потерь тепла за счет увеличения частоты обработок, повышения уровня металла, применения кожухов с днищами;
4) уменьшением удельного сопротивления электролита вследствие применения более электропроводных солей;
5) понижением э.д.с. поляризации за счет применения более активных углеродистых материалов, снижающих анодное перенапряжение.
Для электролизеров большой мощности с верхним подводом тока особенно актуальна задача снижения сопротивления анода путем улучшения технологии анода и подбора соответствующих составов анодной массы.