整流系統(tǒng)直流銅母線的設(shè)計(jì)與施工

耿慶魯

(山東德州實(shí)華化工有限公司，山東 德州 253007 )

離子膜整流系統(tǒng)直流銅母線是整流柜與離子膜電解槽之間連接的一段鑄銅母線，由于直流匯流母線的加工和安裝質(zhì)量對離子膜電解生產(chǎn)效益具有重要影響，所以必須進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，完善加工和安裝技術(shù)，以滿足離子膜電解生產(chǎn)的要求。

1 直流銅母線的設(shè)計(jì)

(1)離子膜法燒堿電解槽的生產(chǎn)能力大部分在(2.0～2.5)萬t/臺(tái)，直流最大運(yùn)行電流為 16.2 kA，正常運(yùn)行電流在12.0～13.6 kA，若按1.0～1.5 A/mm2的電流密度計(jì)算，13.6 kA時(shí)，銅母線要求截面積在9 666～13 600 mm2。采用2塊320 mm×20 mm的銅母線并聯(lián)使用，在13.6 kA時(shí)，電流密度為1.06 A/mm2，滿足要求；即使在16.2 kA時(shí)，電流密度為1.26 A/mm2(<1.5 A/mm2)，也滿足需求。

(2)因離子膜電解槽的銅排較長，為減少銅母線的接頭，降低接頭的接觸電阻，應(yīng)使每段母線盡量的長，可以把長度定為6～8 m。

(3)銅母線的搭接面的電流密度按不大于0.1 A/mm2計(jì)算，采用2×320 mm×20 mm的銅母線時(shí)，搭接長度在300 mm，搭接面積192 000 mm2，即使在16.2 kA時(shí)，電流密度只為0.084 A/mm2，滿足要求。

(4)選用高寬比大于12的銅排(320/20=16>12)，既可以增大散熱面積，又可以減少集膚效應(yīng)的影響，降低銅排發(fā)熱溫度。

(5)直流刀開關(guān)兩端采用軟連接，既可以減少銅排應(yīng)力對開關(guān)的影響，也容易調(diào)節(jié)安裝尺寸，可以一次安裝成功。

(6)銅母線的接頭最好進(jìn)行鍍錫處理，以降低接頭的接觸電阻。

(7)連接螺栓孔為圓孔，壓接緊密。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 施工前的準(zhǔn)備[1]

施工前的準(zhǔn)備主要是檢查土建的完工情況，具體要求是：在直流銅母線就位前，地面應(yīng)打好第一遍混凝土。待土建人員將基礎(chǔ)支墩測量資料交付后，安裝人員立即組織有關(guān)人員檢查基礎(chǔ)支墩的中心線和標(biāo)高，檢查內(nèi)容如下。

(1)基礎(chǔ)支墩是否平整，預(yù)埋件是否按設(shè)計(jì)預(yù)埋到位。

(2)支墩的縱橫中心線應(yīng)控制在±20 mm以內(nèi)。

(3)支墩的標(biāo)高應(yīng)控制在±10 mm以內(nèi)，不合格的應(yīng)提醒土建部門給予修整完善。

(4)間斷性地復(fù)測基礎(chǔ)，確認(rèn)母線基礎(chǔ)無下沉現(xiàn)象。

(5)核對離子膜電解槽與整流室之間的中心線關(guān)聯(lián)情況，使整流柜和電解槽之間連接距離最短。

2.2 確定工藝流程

檢查測量定位母線支墩→核對支墩與母線的布置情況→母線支架加工、預(yù)組裝→鍍鋅固定件校直和安裝→加工臨時(shí)卡具、支撐架→母線接頭打連接孔→研磨分支母線接頭部位→母線運(yùn)至安裝現(xiàn)場→支柱瓷瓶做抗壓試驗(yàn)→安裝直流刀開關(guān)→母線安裝和壓接→直流電流測量儀安裝→母線的調(diào)試→竣工。

2.3 安裝前的準(zhǔn)備工作

(1)依據(jù)標(biāo)高和母線中心線把支架組裝完畢，然后焊接在預(yù)埋件上。

(2)從加工現(xiàn)場將銅母線堆放在兩端的就近位置。

(3)將支架上的瓷瓶和托架裝好。

(4)用吊車將母線放置在鋪好的托架上，按照順序，依次放置好銅母線，用臨時(shí)卡具固定。

(5)先安裝整流柜出線和直流刀開關(guān)兩端的銅排，再安裝其他支線銅排。

3 直流銅母線的加工

3.1 銅母線的加工工藝

銅母線加工制作是母線安裝的第一道工序，銅母線加工如何，將影響銅母線安裝，在一定程度上影響直流損耗。銅母線加工工藝流程如下：外觀檢查→驗(yàn)尺→校直→平端面→劃線→鋸切→劃線→鉆孔→平面加工→質(zhì)量檢查→運(yùn)至安裝現(xiàn)場。

3.2 銅母線的外觀檢查

銅母線表面應(yīng)平整，無夾渣、氣孔、粗大鑄瘤等缺陷，其允許缺陷應(yīng)符合下列規(guī)定：①垂直于母線電流方向無明顯鑄造冷隔;②平行電流方向無裂紋;③不加工表面水波紋高度不超過1.5 mm;④從斷面檢查，銅母線內(nèi)部應(yīng)致密、均勻，無裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。

3.3 驗(yàn)尺

銅母線供貨尺寸及幾何形狀應(yīng)符合下列規(guī)定：①銅母線長度允許偏差3～10 mm，大平面對角線偏差≤5 mm;②進(jìn)出電端頭、中間過道母線長度允許偏差±5 mm;③銅母線不應(yīng)有扭曲，其平面允許偏差≤±2 mm/m;④高、寬允許偏差-2～4 mm。

3.4 銅母線加工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

(1)應(yīng)按圖紙要求進(jìn)行加工，壓接面粗糙度應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

(2)銅母線鉆孔時(shí)鉆孔中心線應(yīng)垂直，中心線的傾斜度不得大于0.5 mm，孔中心距的誤差不大于0.5 mm。

(3)經(jīng)加工的零件應(yīng)分類存放，注意保管，防止變形。加工面應(yīng)用塑料布覆蓋或包裹，做好保護(hù)。

(4)校直銅母線。銅母線經(jīng)校直后直線度允許偏差：安裝的銅母線任意處1 m的允許偏差≤3 mm，全長≤3 mm。

(5)經(jīng)過校直的母線，應(yīng)銑削母線端頭平面，其垂直度允許偏差：±2 mm。

4 直流銅母線的安裝

安裝直流銅母線時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①中心偏差和標(biāo)高誤差允許±5 mm;②可從任一端向另一端安裝，母線下料前應(yīng)合理安排接頭位置,不能將接頭放在母線的固定金具上;③掛好l t倒鏈,用2 t尼龍吊帶綁住母線,將其吊至絕緣子上的金具,然后進(jìn)行安裝緊固;④在接頭的搭接面涂上電力復(fù)合脂或凡士林，防止接觸面氧化;⑤母線的固定金具不能形成閉合磁路，其夾緊螺栓應(yīng)為不銹鋼螺栓；⑥用力矩扳手檢查每個(gè)螺栓是否完全緊固，不能有絲毫遺漏。

5 直流銅母線刷相色漆

直流銅母線安裝緊固后,應(yīng)刷相色漆,正極為褐色,負(fù)極為藍(lán)色。相色漆選用質(zhì)量較好的瓷漆,母線的螺栓連接及支持連接處,母線與電器連接處以及距所有連接處10 mm 以內(nèi)的地方不應(yīng)刷相色漆。母線涂漆要均勻,無起皮、皺皮等缺陷。

6 檢查驗(yàn)收

安裝完成后的銅母線應(yīng)進(jìn)行檢查驗(yàn)收，經(jīng)過調(diào)試后，接頭發(fā)熱溫度在允許范圍內(nèi)，即可滿足離子膜燒堿生產(chǎn)的需要。