鋁電解槽陰極母線熔斷過程仿真研究.pdf

1、陰極母線熔斷事故會(huì)給電解鋁廠造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，本文在充分收集現(xiàn)場信息和資料的基礎(chǔ)上，對母線熔斷事故的原因進(jìn)行了初步推斷，進(jìn)而以ANSYS商業(yè)軟件為平臺，以事故槽的母線系統(tǒng)為研究對象，建立了正常母線、實(shí)際有缺陷的母線以及三槽導(dǎo)電體系的三維電熱仿真模型，對整個(gè)事故過程中母線電熱平衡過程進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及結(jié)論如下： （1）運(yùn)用ANSYS建立了陰極母線的物理模型和數(shù)學(xué)模型，確定了其邊界條件。同時(shí)根據(jù)同系列

2、槽在相同工況下的實(shí)測數(shù)據(jù)，確定了母線與周圍環(huán)境之間的換熱系數(shù)，修正了母線對流換熱公式； （2）對正常陰極母線的電熱場進(jìn)行了仿真計(jì)算，結(jié)果表明母線的壓降（558mV）與同系列槽的實(shí)測值（560mV）非常接近；在母線中段偏出電端的部位，壓降梯度稍大于其它位置，與實(shí)測情況吻合，證明計(jì)算模型和計(jì)算方法是可靠的，獲得的換熱系數(shù)修正值也是合理的； （3）對實(shí)際有空洞的陰極母線進(jìn)行電熱平衡過程仿真研究，計(jì)算了母線電流、換熱系數(shù)、環(huán)境溫

3、度以及母線載流量對母線平衡電壓和最高溫度的影響。得到的結(jié)論是：母線電流和母線的載流量是影響母線達(dá)到電熱平衡時(shí)的電壓和溫度的顯著因素，相比之下，換熱系數(shù)和環(huán)境溫度的影響則較小； （4）根據(jù)事故過程中實(shí)測的母線電壓變化將事故劃分為兩個(gè)階段，分別對各階段電熱平衡過程進(jìn)行了仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際記錄的數(shù)據(jù)吻合。另外還對母線在當(dāng)時(shí)所受的電磁力進(jìn)行了估算。通過綜合分析，得到了母線熔斷的原因，解決了實(shí)際的問題，為工廠以后的安全生產(chǎn)提供了科學(xué)