СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА Российский патент 2005 года по МПК B03C3/68 

Изобретение относится к области электрической очистки газов от пыли и тумана 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 № 355606 опубл. 30.09.72).

Другой 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 снижают напряжение на 1,5-2,0% после каждого пробоя и плавно его восстановливают до пробивного уровня (см. авт. свид. СССР № 12821000 опубл. 07.01.87. Бюл. № 1).

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. 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 после каждого пробоя величина снижения напряжения автоматически устанавливается в зависимости от среднего значения тока электрофильтра, а плавное его восстановление до пробивного уровня устанавливается в зависимости от угла регулирования или от величины амплитудного значения напряжения на электрофильтре (Патент на изобретение № 2166999. Гос. реестр РФ 20 мая 2001 г.).

Существенным недостатком этого способа является то, что величина снижения напряжения и скорость восстановления после пробоя устанавливаются при фиксированном коэффициенте усиления петли положительной обратной связи системы регулирования, а настройка осуществляется вручную 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, наличие обратной короны 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 установленного коэффициента усиления петли положительной обратной связи системы регулирования, 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, а также при наличии безыскровой обратной короны.

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, прабои, как правило, носят дуговой характер. Поэтому глубина снижения напряжения после пробоя должна быть большей, а скорость увеличения - меньшей. Это обеспечивает минимальную частоту пробоев.

В режимах безыскровой обратной короны необходимо поддержание среднего значения напряжения на электрофильтре на максимально возможном уровне.

Для достижения устойчивой работы системы преобразовательный агрегат - электрофильтр в этих условиях и, следовательно, наиболее эффективной его работы необходимо автоматическое изменение коэффициента усиления петли положительной обратной связи системы регулирования.

Технический результат достигается тем, что в способе 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, при котором после каждого пробоя величина снижения напряжения автоматически устанавливается в зависимости от среднего значения тока электрофильтра, а плавное его восстановление до пробивного уровня устанавливается в зависимости от угла регулирования или от величины амплитудного значения напряжения на электрофильтре, согласно изобретению измеряют величину среднего значения напряжения электрофильтра перед пробоем, и коэффициент усиления системы регулирования устанавливают в зависимости от этой величины, большему значению среднего напряжения электрофильтра соответствует меньшее значение коэффициента усиления системы, меньшему значению среднего напряжения электрофильтра - большее значение коэффициента усиления.

Другим отличием предлагаемого способа регулирования является то, что измеряют величину угла регулирования перед пробоем, и коэффициент усиления системы устанавливают в зависимости от этой величины, меньшему значению угла регулирования соответствует больший коэффициент усиления системы регулирования, большему значению угла регулирования - меньший коэффициент усиления системы регулирования.

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 реализации заявляемого способа.

Блок-схема (фиг.1) содержит тиристорный ключ 1, токоограничивающий дроссель 2, высоковольтный преобразовательный агрегат 3, электрофильтр 4, датчик 5 напряжения электрофильтра, интегратор 6 напряжения электрофильтра, управляемый нелинейный усилитель 7, блок управления 8, фазосдвигающее устройство 9, формирователь 10 импульсов управления тиристорным ключом 1.

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 10, фазовое положение которых задается фазосдвигающим устройством 9. 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 интегратора 6 напряжения электрофильтра. С выхода интегратора 6 напряжения электрофильтра сигнал, пропорциональный среднему значению напряжения электрофильтра, подается на вход 11 нелинейного управляемого усилителя 7 и вход 12 блока управления 8. С выхода блока управления 8 сигнал подается на вход 13 нелинейного усилителя 7, коэффициент усиления которого устанавливается в зависимости от уровня напряжения с выхода блока управления 8. С выхода управляемого нелинейного усилителя 7 подается сигнал на вход 14 фазосдвигающего устройства 9 и далее на вход 15 формирователя импульсов управления 10, с выхода которого импульсы управления подаются на тиристорный ключ 1. Это приводит к увеличению регулирования тиристоров и, следовательно, к увеличению напряжения на электрофильтре.

Так как коэффициент усиления управляемого усилителя 7 нелинеен и зависит от величины сигнала на входе 13, т.е. от величины напряжения на электрофильтре, меньшему значению среднего напряжения соответствует больший коэффициент усиления, а большему значению напряжения - меньший коэффициент усиления. Начинается нелинейный разгон системы преобразовательный агрегат - электрофильтр. При малых значениях напряжения на электрофильтре скорость нарастания напряжения будет большей, а при больших значениях - меньшей. Это повышает устойчивость работы системы, что приводит к увеличению среднего напряжения на электрофильтре и, следовательно, к увеличению эффективности его работы.

Так как у системы регулирования нелинейный коэффициент усиления, процесс разгона системы агрегат - электрофильтр происходят с переменной скоростью, т.е. меньшему значению среднего значения напряжения электрофильтра соответствует большая скорость, большему значению напряжения - меньшая скорость.

Процесс разгона продолжается до тех пор, пока не возникнет одна из следующих ситуаций:

1. Угол регулирования в процессе разгона достигнет своего максимального значения. 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.

4. В режиме безыскровой обратной короны напряжение на электрофильтре достигнет точки перегиба вольт-амперной характеристики электрофильтра.

Блок-схема фиг.2 отличается от блок-схемы фиг.1 тем, что блок управления 8 преобразует угол регулирования - ϕ фазосдвигающего устройства 9 в напряжение управления нелинейного усилителя 7. И введена нелинейная обратная связь не по величине среднего значения напряжения электрофильтра - Ucp., а по величине угла регулирования - ϕ. Таким образом реализуется нелинейная обратная связь по углу регулирования - ϕ. Меньшему значению угла регулирования соответствует больший коэффициент усиления, большему значению угла ϕ - меньший коэффициент усиления.

Такая замена правомерна, т.к. Ucp=f(ϕ), а ϕ=π-α.

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

Изобретение относится к области очистки газов от пыли и тумана и используется в высоковольтных выпрямительных агрегатах для питания электрофильтров газоочистки выпрямленным током высокого напряжения. 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. С целью поддержания напряжения на электрофильтре на максимально возможном уровне система автоматического регулирования измеряет среднее напряжение электрофильтра и величину угла регулирования и устанавливает в зависимости от их значений величину коэффициента усиления петли положительной обратной связи. Большему значению среднего напряжения электрофильтра соответствует меньший коэффициент усиления, меньшему значению - больший коэффициент усиления. Меньшему значению угла регулирования соответствует больший коэффициент усиления, большему значению угла регулирования - меньший коэффициент усиления. 2 н.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, при котором после каждого пробоя величина снижения напряжения автоматически устанавливается в зависимости от среднего значения тока электрофильтра, а плавное его восстановление до пробивного уровня устанавливается в зависимости от угла регулирования или от величины амплитудного значения напряжения на электрофильтре, отличающийся тем, что измеряют величину среднего значения напряжения электрофильтра перед пробоем и коэффициент усиления системы регулирования устанавливают в зависимости от этой величины, большему значению среднего напряжения электрофильтра соответствует меньшее значение коэффициента усиления системы, меньшему значению среднего напряжения электрофильтра - большее значение коэффициента усиления.2. 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, при котором после каждого пробоя величина снижения напряжения автоматически устанавливается в зависимости от среднего значения тока электрофильтра, а плавное его восстановление до пробивного уровня устанавливается в зависимости от угла регулирования или от величины амплитудного значения напряжения на электрофильтре, отличающийся тем, что измеряют величину угла регулирования перед пробоем и коэффициент усиления системы устанавливают в зависимости от этой величины, меньшему значению угла регулирования соответствует больший коэффициент усиления системы регулирования, большему значению угла регулирования - меньший коэффициент усиления системы регулирования.