1、前言
青铜峡铝业集团公司是以电解铝为产品的有着40多年历史的大型企业。铝电解生产是一个耗电大的工业，有“电老虎”之称，生产1t铝消耗15000～18000 kW.h直流电，约占成本的1/3。降低铝电解生产的电能消耗，不仅对降低铝成本是个重要因素，而且在目前我国电力需求量日益增加的情况下，对于节约能源有极其重大的意义。
随着电解铝技术的不断发展，我公司电解铝产量发生了突飞猛进的变化，由建厂的年3.2万t，发展至现在的年43万t，电解铝所用的直流电流系统也由原来1个80 kA系列，扩大至120 kA、150 kA、350kA3个系列，凼此减少电能消耗，降低生产成本，提高经济效益就成了我公司工程技术人员长期研究的课题，而最有效的措施之一就是合理用电，设备经济运行，硅整流装置稳流系统的上阵，满足了电解铝对直流电流的要求。
2、论述
电解法制铝所采用的直流电，是将接收的110 kV交流电经变压器降压后，由硅整流设备转换为lkV直流电提供给电解生产用电，直流电是否平稳直接影响了电解铝的质量、产量。提高电解铝质量、产量的途径，一是提高甲均电流强度，二是提高电流效率。
2.1、提高平均电流强度
在般情况下是不允许系列全停电的，因为这样会降低平均电流强度，减少铝的产量，必须停电时，应尽量减少停电时间和次数，避免降低过多的电流强度而导致产量减少。在期80 kA电流条件下，每增加1000A电流，通过计算，在160台电解槽生产的情况下，每年可增产400t铝锭。
2.2、提高电流效率
在期80kA电流条件下，160台电解槽生产，每增1％的电流效率，相当于系列增加2台电解槽的产量。电流效率是决定铝产量的重要因素。
由此，电解锚生产对供电系统的供电质量、可靠性及稳定性有较高要求，而硅整流柜稳流控制系统起到了稳定电流，实现平稳供电的目的，为此，我公司技术人员经过不断的研究和分析，多次对硅整流稳流系统进行改造，使直流供电更加平稳、经济。
稳流原理框图如附图所示。
附图 稳流原理框图
该稳流控制系统在整流装置正常工作时，如果电网电压或负荷发生变化，则整流装置输出电流会发生相应的变化，从直流电流测量回路中提取反馈电压信号与稳流装置的给定电压进行比较，其差值经调节放大器放大，限幅后经缓冲级放大送至集成电路，由脉冲变压器发出脉冲信号使饱和电抗器的控制导通角发生变化，调节饱和电抗器的控制绕组电流，使饱和电抗器的感抗发牛变化，改变整流装置的输出电流，从而实现稳流的目的。
3、改造分析
3.1、第一次改造
1995年采用晶体管稳流装置，运行至2003年时，出现很多问题。
1）元件老化 运行时间长，晶体管性能下降，参数发生变化，各元件间匹配失调，稳流效果下降，经常出现稳流失调的现象。
2）可靠性低 晶体管元件受损率高，经常因元件损坏导致稳流系统瘫痪，使电解生产遭到严重的损失。
3）稳流精度低，灵敏度差 由于饱和电抗器的控制特性足非线性变化的，采用模拟电路控制，环节多，调节复杂，反应速度受到限制，同步信号不能及时反馈并进行比较，控制精度低，在系统波动时，反应速度慢，调节灵敏度差，电流返回速度长，稳定时间长达2～3min。
由于以上原因，我们对稳流系统进行了改造，选用一套西门子S7-200 PLC稳流控制系统，用综合控制方式，将所有的电抗器控制绕组串联起来，通过改变控制绕组的电流来调节电抗器的电抗值，达到稳流的目的。改造后有以下特点。
1）系统构成灵活，可靠性高 PLC可编程序控制器是将传统的继电器技术、计算机技术和通信技术融合为一体的新型通用自动控制装置，采用模块化结构，I/O点数多，采样速度快，分析能力强，反应灵活。
2）稳流精度高，速度快 可编程控制器能提供上千条指令，直接完成数据计算功能，PLC自动识别饱和电抗器非线性工作范围，执行速度快，时间极短，只为0.lμs，使系统电流的回归速度相应提高，从而提高控制精度。
经济效益：
1）此次改造大大提高了电流效率，电流效率由原91％提高至97％，因为每增1％的电流效率，相当于系列增加2台电解槽的产量，由此推算，相当于增加了12台电解槽，年增产2400t铝，按16000元/t价格计算，年增效3.84千万元。
2）因电流效率的提高，交流电量节约0.41亿kW.h，按0.31/kW.h计算．节约电费1.271千万元。
3.2、第二次改造
2005年3月，公司将一期规模扩大，将原80 kA电流提升至120 kA，增加1组整流机组，因新增整流机组容量比原4组整流机组容量大I.5倍，原稳流装置不能对其进行有效的调节，故对稳流系统进行第二次改造。
采用5+1的结构方式，实现5组单机组各自的小闭环稳流控制和1台总稳流大闭环控制。小闭环控制将每组机组的直流输出电流经变换后，反馈给PLC，与上位机给定的信号比较，PLC进行计算后，控制IGBT占空比，改变饱和电抗器的位移绕组电流，从而达到稳定电流的目的。大闭环调节，由上位机设定系列电流总量，总调PLC将从总电流互感器反馈来的电流与给定电流比较，进行PID调节，并平均分配给各机组，最终实现系列直流电流的恒定。
经济效益：
1）此次改造直流电流由80 kA升高至120 kA，电流增加40 kA，按一期160台电解槽生产计算，每年可增产16000t铝锭，按16000元/t价格计算，年增效2.56亿儿。
2）电流效率由原97％提高至98％，提高了1％，因每增1％的电流效率，相当于系列增加2台电解槽的产量，年增产400t铝，按16000元/t价格计算，年增效640万元。
4、结论
稳流系统技术的改进，减少了机组停电次数，平稳了电解供电，节约了交流电量，电解铝增产可观，达到了节能降耗，提高经济效益的目的。
