СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА Российский патент 2000 года по МПК B03C3/68 

Изобретение относится к области электрической очистки газов от пылей и туманов в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве и может быть использовано в системах автоматического регулирования высоковольтных преобразовательных агрегатов питания электрофильтров.

Известны способы автоматического регулирования по максимуму среднего значения рабочего напряжения на электрофильтре, при котором угол регулирования тиристорного ключа увеличивается до достижения естественного максимума среднего значения рабочего напряжения, ограниченного либо номинальными параметрами преобразовательного агрегата, либо вольтамперной характеристикой электрофильтра (наличие "обратной короны", искровые и дуговые пробои осадительного пространства и т.п.) (см. авт.свид. СССР N 355606, опубл. 30.09.72).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ автоматического регулирования напряжения электрофильтра путем изменения угла регулирования тиристорного или симисторного ключа в цепи источника питания электрофильтра, при этом измеряют величину среднего значения тока через электрофильтр перед пробоем и устанавливают длительность паузы гашения (см. авт.свид. СССР N 1798004, опубл. 28.04.93).

Способ регулирования предусматривает гашение электрических пробоев (снятие напряжения с электрофильтра) после каждого пробоя на время t_гаш ≥ t деионизации дугового канала путем запирания тиристорного ключа.

Существенным недостатком этого способа является то, что при питании электрофильтров импульсным током (что осуществляется в подавляющем большинстве случаев при питании электрофильтров от однофазных преобразовательных агрегатов с одно- и двухполупериодными схемами выпрямления, а также при питании от специальных импульсных источников) время гашения электрических пробоев (снятие напряжения с электрофильтра) устанавливается независимо от того, протекает импульс тока через электрофильтр в момент пробоя или ток отсутствует, а также не учитывается абсолютное значение среднего тока через электрофильтр в момент пробоя, что приводит к неоправданному снижению величины среднего значения напряжения на электрофильтре и, как следствие, ухудшению степени очистки газов.

Задачей изобретения является увеличение степени очистки газов электрофильтром за счет увеличения среднего напряжения на электрофильтре в режиме искровых и дуговых пробоев.

Известно, что искровой пробой в электрофильтре может перейти в затяжной дуговой только в том случае, когда энергия, выделяющаяся в канале пробоя, способна вызвать термоэлектронную эмиссию, а время гашения (снятия напряжения с электрофильтра после пробоя) меньше времени деионизации дугового канала t_гаш < t_деион и дуговой разряд в электрофильтре подпитывается из сети. В этом случае пробой перейдет в затяжной, что приведет к снижению напряжения на электрофильтре практически до нуля и к полному нарушению нормальной его работы.

Теоретически и экспериментально установлено, что энергия, накопленная в электрическом поле электрофильтра существующего типоразмерного ряда, не превышает 100 Дж и не может инициировать термоэлектронную эмиссию, и, следовательно, при отсутствии импульса тока из питающей сети в момент пробоя вызвать дуговой разряд в электрофильтре.

Установлено также, что минимальное значение среднего тока через электрофильтр, при котором пробой может перейти в устойчивый дуговой разряд, зависит от внутреннего сопротивления высоковольтного преобразовательного агрегата (т.е. его мощности), а также абсолютного значения энергии, накопленной в электрическом поле электрофильтра
CU_ср ²/2,
где C - электрическая емкость электрофильтра;
U_ср - величина среднего напряжения на электродах электрофильтра. Если этот ток меньше некоторой критической величины I_эф.кр и накопленная энергия не превышает 100 Дж, вероятность перехода пробоя в дуговой очень мала.

При этом длительность паузы гашения может быть установлена на t_гаш = 0 без риска перехода пробоя (искрового разряда) в дуговой пробой. Тем самым повышается уровень среднего напряжения на электрофильтре и, как следствие, увеличивается степень очистки газа электрофильтром.

Технический результат достигается тем, что в способе автоматического регулирования напряжения электрофильтра, заключающемся в изменении угла регулирования тиристорного или симисторного ключа в цепи источника питания электрофильтра, при этом измеряют величину среднего значения тока через электрофильтр перед пробоем и устанавливают длительность паузы гашения, согласно изобретению, длительность паузы гашения устанавливают равной нулю, если величина среднего значения тока через электрофильтр перед пробоем меньше некоторой критической величины, или импульс тока из сети отсутствует.

Другим отличием предлагаемого способа регулирования является то, что при значениях тока через электрофильтр, превышающих некоторую критическую величину, длительность паузы гашения устанавливают в зависимости от абсолютной величины среднего значения тока - большему значению тока соответствует большая длительность паузы гашения - при увеличении тока длительность паузы увеличивается, при уменьшении тока длительность паузы уменьшается.

На чертеже представлена блок-схема устройства для осуществления заявляемого способа.

Блок-схема содержит тиристорный ключ 1, токоограничивающий дроссель 2, высоковольтный выпрямительный агрегат 3, электрофильтр 4, датчик 5 напряжения электрофильтра, датчик 6 тока электрофильтра, масштабный усилитель 7, селектор 8 пробоев в электрофильтре, интегратор 9 напряжения электрофильтра, фазосдвигающее устройство 10, ключ 11, формирователь 12 импульсов управления тиристорным ключом 1, интегратор 13 тока электрофильтра, формирователь 14 сигнала длительности бестоковой паузы, масштабный усилитель 15 с изменяемым коэффициентом усиления триггер 16, логическое устройство 17, первый компаратор 18, задатчик 19 величины критического значения тока, генератор 20 зарядного тока постоянной величины, интегратор 21 зарядного тока, второй компаратор 22, задатчик 23 максимальной величины длительности паузы гашения.

Работает схема следующим образом.

При отсутствии пробоев в электрофильтре напряжение электрофильтра с датчика 5 поступает на входы селектора 8 пробоев и интегратора 9 напряжения на электрофильтре. Ток электрофильтра с датчика 6 через масштабный усилитель 7 подается на входы интегратора 13 тока электрофильтра и формирователя 14 длительности бестоковой паузы. Элементы схемы 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 и 13 - составляют основной контур регулирования, который обеспечивает увеличение напряжения на электрофильтре до уровня пробоев осадительного пространства и поддержание его на этом уровне (величины напряжения и тока, при которых происходят пробои, определяются технологическими параметрами очищаемого газа и изменяются в широких пределах).

Высоковольтные выпрямительные агрегаты 3, выпускаемые нашей промышленностью, а также зарубежными фирмами, производятся на различные номинальные значения выпрямленных токов от 10 до 1600 мА и более. А величины сопротивления датчиков тока выбираются таким образом, что величина напряжения, пропорциональная выпрямленному току, имеет одно и то же значение, например, для агрегатов, выпускаемых нашей промышленностью, при 100% выпрямленного тока (номинальном токе) величина среднего значения напряжения составляет 25 В, для зарубежных фирм - 1 В. Таким образом, измерение выпрямленного тока осуществляется в процентах от номинального тока выпрямительного агрегата.

Для преобразования процентного значения тока в абсолютную величину в схеме предусмотрен масштабный усилитель 15 с изменяемым коэффициентом усиления.

При нормальной работе электрофильтра, т.е. без пробоев, напряжение на выходе усилителя 15, в определенном масштабе пропорционально абсолютному значению тока электрофильтра.

Если это значение тока меньше некоторой критической величины, устанавливаемой задатчиком 19, сигнал на выходе компаратора 18 отсутствует. Известно, что ток электрофильтра носит импульсный характер с переменной скважностью, зависящей от угла регулирования тиристорного ключа 1. Формирователь 14 предназначен для формирования сигнала, равного логической единице при прохождении импульса тока электрофильтра и равного логическому нулю - при его отсутствии. Таким образом, на выходе логического устройства 17 сигнал всегда отсутствует, когда величина среднего значения тока меньше некоторой критической величины. Если среднее значение тока больше критической величины, а сигнал на входе 24 логического устройства 17 равен нулю, сигнал на его выходе также равен нулю. Это приводит к запрету запуска триггера 16, а следовательно, и формированию сигнала гашения триггером 16. При возникновении пробоев в осадительном пространстве электрофильтра 4 селектор 8 пробоев генерирует импульс положительной полярности с крутым фронтом. Этот импульс поступает на вход 25 (вход "C" D-триггера), и, если на входе 26 (вход D) триггера 16 присутствует положительный сигнал логической единицы, триггер 16 начинает формирование импульса гашения, длительность которого определяется устройством 27, состоящим из генератора 20 зарядного тока постоянной величины, интегратора 21, компаратора 22 и задатчика 23 максимальной величины длительности паузы гашения. Как было сказано выше, сигнал разрешения формирования паузы гашения возможен только тогда, когда среднее значение тока электрофильтра больше некоторой критической величины I_эф.кр и пробой в электрофильтре произошел в течение времени прохождения импульса тока из сети. При таком сочетании на выходе триггера 16 появится сигнал положительной полярности, который воздействуя на ключ 11, прервет подачу импульсов управления на формирователь 12 и тиристорный ключ 1, который снимает напряжение с высоковольтного выпрямительного агрегата 3 и электрофильтра 4. Одновременно с выхода триггера 16 сигнал подается на вход генератора 20 зарядного тока постоянной величины. С выхода генератора 20 ток постоянной величины подается на вход интегратора 21 зарядного тока, который формирует линейно нарастающий сигнал напряжения положительной полярности. На входах компаратора 22 сравниваются сигналы напряжения, пропорционального току электрофильтра, и линейно нарастающее напряжение с выхода интегратора 21. В момент, когда величина линейно нарастающего напряжения превысит сигнал напряжения, пропорционального среднему значению тока электрофильтра, на выходе компаратора 22, входе 28 триггера 16 появится сигнал "сброса", который прервет паузу гашения. Ключ 11 закроется и восстановится нормальная работа электрофильтра. Так как на выходе усилителя 15 величина напряжения пропорциональна среднему значению тока, то при увеличении тока длительность паузы гашения будет увеличиваться, а при уменьшении - уменьшаться. Задатчиком 23 диапазон увеличения паузы гашения можно ограничить некоторым значением T_max.гаш.

При любом значении среднего тока электрофильтра - больше или меньше критической величины и пробое осадительного пространства в бестоковую паузу, т. е. импульс тока из сети отсутствует, пауза гашения не формируется t_гаш = 0.

Изобретение используется в системах автоматического регулирования высоковольтных выпрямительных агрегатов питания электрофильтров газоочистки выпрямленным током высокого напряжения и обеспечивает повышение качества очистки газов. Для поддержания среднего значения напряжения на электрофильтре на максимально возможном уровне система автоматического регулирования определяет возможность перехода пробоя в дуговой разряд и осуществляет его гашение посредством закрытия силовых тиристоров агрегата на определенное время. При этом измеряется величина среднего значения тока через электрофильтр непосредственно перед пробоем и, если этот ток меньше некоторой критической величины, длительность паузы гашения устанавливается равной нулю. Если ток равен или превышает критическое значение, то длительность паузы гашения устанавливается в зависимости от абсолютного значения величины среднего тока - большему значению тока соответствует большая длительность паузы гашения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ автоматического регулирования напряжения электрофильтра путем изменения угла регулирования тиристорного симисторного ключа в цепи источника питания электрофильтра, при этом измеряют величину среднего значения тока через электрофильтр перед пробоем межэлектродного пространства и устанавливают длительность паузы гашения, отличающийся тем, что длительность паузы гашения устанавливают равной нулю, если величина среднего значения тока через электрофильтр перед пробоем меньше некоторой критической величины или импульс тока из сети отсутствует. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при значениях тока через электрофильтр, превышающих некоторую критическую величину, длительность паузы гашения устанавливают в зависимости от абсолютной величины среднего значения тока - большему значению тока соответствует большая длительность паузы гашения, при этом при увеличении тока длительность паузы увеличивают, при уменьшении тока длительность паузы уменьшают.