СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА ПО ПРОБОЯМ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2001 года по МПК B03C3/68 G05F1/56 

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

Известен способ 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 вольт-амперной 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 ключа в зависимости от величины рабочего напряжения на электрофильтре, при котором с целью предотвращения затяжных пробоев (что ведет к снижению среднего значения рабочего напряжения и может приводить к пережогу электрической дугой коронирующих электродов и, как следствие, к короткому замыканию в электрофильтре) способ предусматривает снижение напряжения на 1,5 -2,0% после каждого пробоя и плавное его восстановление до пробивного уровня (см. авт. свид. СССР N 12821000, опубл. 07.01.87. Бюл. N 1).

Существенным недостатком этого способа является то, что величину снижения напряжения и скорость восстановления после пробоя устанавливают вручную и при существующем в момент настройки пробивном уровне осадительного пространства электрофильтра.

Известно, что пробивной уровень осадительного пространства электрофильтра изменяется в широких пределах от 15 до 80 кВ и зависит от целого ряда параметров очищаемого газа (степень запыленности, влажность, температура, удельное электрическое сопротивление улавливаемой пыли и др.).

Изменение параметров газа связано с нестабильностью работы технологического оборудования (печь, мельница, котел и др.).

Таким образом, точность настройки степени снижения и скорости подъема напряжения после пробоя зависит от опыта наладчика и может быть удовлетворительно соблюдена только в некоторой узкой области вольт-амперной характеристики электрофильтра, существующей в момент наладки. Это приводит к неоправданному снижению величины среднего значения напряжения на электродах фильтра и, как следствие, к ухудшению степени очистки газов.

Целью настоящего изобретения является улучшение степени очистки газов электрофильтром за счет увеличения среднего напряжения на электродах в режимах с резким изменением пробивных уровней, связанных с нестабильностью технологических процессов.

Аналитически и экспериментально установлено, что для поддержания оптимального уровня среднего значения напряжения на электрофильтре при низких пробивных напряжениях необходимо допускать значительное количество пробоев (100 и более пробоев в минуту), т.е. допускать небольшое снижение напряжения после пробоя и достаточно быстрое его увеличение. Это связано с тем, что при низких пробивных уровнях, т. е. небольших углах регулирования и, следовательно, небольших токах нагрузки, пробои носят искровой характер и переход их в дуговой разряд маловероятен.

Напротив, при высоких пробивных напряжениях, т.е. больших углах регулирования и больших токах нагрузки, пробои, как правило, носят дуговой характер. Поэтому глубина снижения напряжения после пробоя должна быть большей, а скорость увеличения - меньшей. Это обеспечивает минимальную частоту пробоев и более устойчивую работу системы преобразовательный агрегат - электрофильтр, а следовательно, максимальное напряжение на электрофильтре и наиболее эффективную его работу.

Технический результат достигается тем, что в способе автоматического регулирования напряжения электрофильтра по пробоям, заключающемся в изменении угла регулирования тиристорного или симисторного ключа в силовой цепи высоковольтного преобразовательного агрегата питания электрофильтра путем изменения глубины снижения напряжения и плавного его восстановления после каждого пробоя осадительного пространства, согласно изобретению измеряют величину среднего значения тока электрофильтра перед пробоем, и глубину снижения напряжения устанавливают в зависимости от этой величины, большему значению тока соответствует большая глубина снижения напряжения на электрофильтре, меньшему значению тока - меньшая глубина снижения напряжения.

Другим отличием предлагаемого способа регулирования является то, что измеряют величину угла регулирования перед пробоем, и скорость увеличения напряжения на электрофильтре после пробоя до пробивного уровня устанавливают в зависимости от этой величины, меньшему значению угла регулирования соответствует большая скорость увеличения напряжения на электрофильтре, большему значению угла регулирования - меньшая скорость.

Третьим отличием предлагаемого способа регулирования является то, что измеряют величину амплитудного значения напряжения на электрофильтре перед пробоем, и скорость увеличения напряжения после пробоя устанавливают в зависимости от этой величины, меньшему значению амплитуды напряжения на электрофильтре соответствует большая скорость увеличения напряжения, большему значению амплитуды напряжения - меньшая скорость увеличения напряжения.

Сопоставительный анализ показывает, что отличия предлагаемого способа по сравнению с прототипом являются существенными. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 и фиг. 2 представлены возможные варианты блок-схем устройства для осуществления заявляемого способа.

Блок-схема (фиг. 1) содержит тиристорный ключ 1, токоограничивающий дроссель 2, высоковольтный преобразовательный агрегат 3, электрофильтр 4, датчик 5 напряжения электрофильтра, датчик 6 тока электрофильтра, интегратор 7 тока электрофильтра, селектор 8 пробоев в электрофильтре, интегратор 9 зарядного тока, фазосдвигающее устройство 10, формирователь 11 импульсов управления тиристорным ключом 1, управляемый преобразователь 12 напряжение электрофильтра - зарядный ток интегратора 9, преобразователь 13 угол включения - напряжение, преобразователь 14 ток электрофильтра - длительность импульса, генератор 15 разрядного тока интегратора 9, задатчик 16 максимальной глубины снижения напряжения после пробоя, задатчик 17 максимальной скорости увеличения напряжения на электрофильтре после пробоя.

Работает схема следующим образом. При подаче на преобразовательный агрегат и регулятор напряжения питающей сети и осуществлении операции "Пуск" на тиристорном ключе 1 появляются импульсы управления с формирователя 11, фазовое положение которых задается фазосдвигающим устройством 10. Начальный угол регулирования - Φ имеет минимальное значение. Тиристорный ключ открывается. На электрофильтре 4 появляется напряжение, величина которого несколько ниже напряжения начала коронирования. Ток электрофильтра - отсутствует.

Одновременно, напряжение электрофильтра с датчика 5 подается на вход селектора 8 пробоев в электрофильтре и вход 18 управляемого преобразователя 12. На вход 19 управляемого преобразователя 12 с выхода преобразователя 13 поступает напряжение, пропорциональное углу включения, задаваемому фазосдвигающим устройством 10. В момент пуска величина напряжения на выходе преобразователя 12 максимальна, т. к. величина угла включения α = π-Φ (Φ - угол регулирования) имеет наибольшее значение. Величина зарядного тока на выходе преобразователя 12 (на входе 20 интегратора 9) также максимальна и, следовательно, скорость увеличения напряжения на электрофильтре имеет наибольшее значение. Величину максимального значения скорости можно регулировать задатчиком 17.

По мере увеличения напряжения на интеграторе 9 угол регулирования - Φ увеличивается, а угол включения - α уменьшается, следовательно, уменьшается величина напряжения на входе 19 преобразователя 12, уменьшается также величина зарядного тока на входе 20 интегратора 9. В результате уменьшается скорость увеличения напряжения на электрофильтре.

Процесс разгона системы агрегат - электрофильтр происходит с переменной скоростью, т. е. меньшему значению угла регулирования соответствует большая скорость, большему значению угла - меньшая скорость, и продолжается до тех пор, пока не возникнет одна из следующих ситуаций:
1. Угол регулирования - Φ достигнет своего максимального значения. Значение угла включения - α при этом равно нулю. Скорость увеличения напряжения также равна нулю, т.к. напряжение на электрофильтре достигнет наибольшего значения и процесс разгона остановится.

2. Значение тока электрофильтра достигнет номинальной величины тока преобразовательного агрегата.

3. В электрофильтре, при некотором уровне напряжения, начнутся пробои осадительного пространства.

Когда напряжение на электрофильтре превысит напряжение начала коронирования, через фильтр потечет ток, величина которого будет возрастать по мере увеличения угла регулирования Φ.
Мгновенное значение тока преобразовательного агрегата с датчика 6 подается на вход интегратора 7, с выхода которого напряжение, пропорциональное среднему значению тока, поступает на вход 21 преобразователя 14 ток электрофильтра - длительность импульса.

При возникновении пробоев в осадительном пространстве фильтра на выходе селектора 8 появляются импульсы напряжения, которые подаются на вход 22 преобразователя 14 и на вход 23 генератора 15 разрядного тока. Одновременно, на вход 24 генератора 15 с выхода преобразователя 14 подается импульс напряжения, длительность которого меньше длительности импульса селектора 8 и определяется величиной среднего значения тока электрофильтра. Большему значению тока соответствует большая длительность, меньшему значению - меньшая длительность. Импульс с выхода преобразователя 14 запускает генератор 15 разрядного тока, выходной сигнал которого подается на вход 25 интегратора 9.

В результате этого снижается величина напряжения на входе фазосдвигающего устройства 10, величина угла регулирования на входе формирователя 11 и на управляющих электродах тиристорного ключа 1. Это приводит к снижению напряжения на электродах фильтра на некоторую величину, пропорциональную среднему значению тока электрофильтра. Максимальное значение глубины снижения напряжения на электрофильтре устанавливается задатчиком 16.

Таким образом, глубина снижения напряжения на электрофильтре зависит от величины среднего значения тока перед пробоем, большему значению тока соответствует большая глубина снижения напряжения, меньшему значению тока - меньшая глубина снижения напряжения.

Блок-схема фиг. 2 отличается от блок-схемы фиг. 1 тем, что преобразователь 13 угол включения - напряжение заменен амплитудным детектором 13 напряжения на электрофильтре. Введена обратная связь не по углу включения - α, а по величине амплитудного значения напряжения на электрофильтре, т.е. скорость увеличения напряжения на электрофильтре устанавливают в зависимости от амплитудного значения напряжения. Меньшему значению напряжения соответствует большая скорость, большему значению напряжения - меньшая скорость.

Такая замена правомерна, т.к. U_max =f(α).

Проведены лабораторные и промышленные испытания предлагаемого способа и получены положительные результаты.

Способ предназначен для использования в CAP высоковольтных выпрямительных агрегатов для питания электрофильтров газоочистки выпрямленным током высокого напряжения. Технический результат заключается в улучшении степени очистки газов электрофильтром. При работе системы выпрямительный агрегат - электрофильтр в режимах с резким изменением технологических параметров очищаемого газа (запыленность, влажность, температура, удельное электрическое сопротивление, дисперсный состав улавливаемой пыли и др.) пробивной уровень напряжения осадительного пространства электрофильтра изменяется в широких пределах - от 15 до 80 кВ. Для поддержания напряжения на электрофильтре на максимально возможном уровне система автоматического регулирования измеряет величину среднего значения тока и амплитудного значения напряжения, при котором произошел пробой, и устанавливает, в зависимости от этих значений, глубину снижения и скорость увеличения напряжения после пробоя. Большему значению тока электрофильтра соответствует большая глубина снижения напряжения после пробоя, меньшему значению - меньшая глубина снижения. Меньшему амплитудному значению напряжения перед пробоем соответствует большая скорость увеличения напряжения, большему амплитудному значению напряжения - меньшая скорость увеличения напряжения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ автоматического регулирования напряжения электрофильтра посредством изменения угла регулирования тиристорного или симисторного ключа в силовой цепи высоковольтного преобразовательного агрегата питания электрофильтра путем изменения глубины снижения напряжения и плавного его восстановления после каждого пробоя осадительного пространства, отличающийся тем, что измеряют величину среднего значения тока электрофильтра перед пробоем и глубину снижения напряжения после пробоя устанавливают в зависимости от этой величины, большему значению тока соответствует большая глубина снижения напряжения на электрофильтре, меньшему значению тока - меньшая глубина снижения напряжения, измеряют величину угла регулирования перед пробоем и скорость увеличения напряжения на электрофильтре после пробоя до пробивного уровня устанавливают в зависимости от этой величины, меньшему значению угла регулирования соответствует большая скорость увеличения напряжения на электрофильтре, большему значению угла регулирования - меньшая скорость. 2. Способ автоматического регулирования напряжения электрофильтра посредством изменения угла регулирования тиристорного или симисторного ключа в силовой уцепи высоковольтного преобразовательного агрегата питания электрофильтра путем изменения глубины снижения напряжения и плавного его восстановления после каждого пробоя осадительного пространства, отличающийся тем, что измеряют величину среднего значения тока электрофильтра перед пробоем и глубину снижения напряжения после пробоя устанавливают в зависимости от этой величины, большему значению тока соответствует большая глубина снижения напряжения на электрофильтре, меньшему значению тока - меньшая глубина снижения напряжения, измеряют величину амплитудного значения напряжения на электрофильтре перед пробоем и скорость увеличения напряжения после пробоя устанавливают в зависимости от этой величины, меньшему значению амплитуды напряжения на электрофильтре соответствует большая скорость увеличения напряжения, большему значению амплитуды напряжения - меньшая скорость увеличения напряжения.