Устройство для управления электрофильтром Советский патент 1992 года по МПК B03C3/68 

Изобретение относится к очистке газов электрофильтрами и может быть использовано в энергетической, металлургической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения концентрации и управления электрофильтром, содержащее агрегаты питания полей электрофильтра, механизмы встряхивания электродов, измеритель концентрации пыли, установленный в газоходе

Недостатком устройства является низкая эффективность очистки газов от пыли обусловленная запылением чувствительных элементов измерителя концентрации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является устройство для управления электрофильтром содержащее агрегаты питания полей электрофильтра механизмы встряхивания электродов с пылепроводом пылемер, выполненный в виде источника и двух измерителей светового излучения, при этом первый и второй измерители светового излучения расположены подлине пылепро- вода соответственно направлению потока после электродов а их выходы подключены соответственно ко входам первого и второго триггеров выход последнего соединен с входом первого триггера и через первую схему И и схему задержки подключен к первому входу первого блока вычитания второй вход которого соединен с выходом первой схемы И второй вход которой подключен к первому выходу первого триггера второй вход второго блока вычитания подключен к источнику опорного сигнала а выVI

О

ho оо vi

ход - к первому входу второй схемы И, второй вход которой соединен с генератором прямоугольных импульсов и реле, выход - с входом третьего триггера и выходом источника регулируемого напряжения, источник светового излучения подключен через параллельно соединенные, нормально замкнутый и разомкнутый контакты с выходами источника регулируемого напряжения, а второй выход первого триггера соединен через мультивибратор и счетчик импульсов с первым входом схемы сравнения, второй вход которой подключен к блоку памяти, а выход- к механизму встряхивания электродов.

Недостатком устройства является низкая надежность работы и сложность конструкции, а также необходимость периодической профилактической очистки чувствительных элементов.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощения конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для управления электрофильтром, содержащем агрегаты питания полей электрофильтра, механизма встряхивания электродов с газоходом, пылемер, излучатель и приемник которого размещены соос- но отверстиям в стенках газохода на его противоположных стенках, излучатель и приемник выполнены в виде стаканов, каждый открытый торец которых совмещен с отверстием в газоходе, а к закрытому торцу прикреплен чувствительный элемент, установленный в цилиндрической камере, к боковой стенке которой снаружи подведено тангенциально воздушная трубка, причем цилиндрическая камера, чувствительный элемент и стакан установлены концентрич- но отверстию в стенке газохода, а излучатель выполнен в виде полупроводниковых диодов с излучением в инфракрасном диапазоне, выходами, подключенными через коммутатор к генератору прямоугольных импульсов, при этом приемник излучения выполнен в виде полупроводникового диода, подключенного через фильтр, усилитель и преобразователь к элементам очистки электродов электрофильтра; диаметры воздушной трубки (D) и отверстия (d) в стенке газохода, эффективное сечение (S) цилиндрической камеры выбирают из соотношения S d D.

Признаки, касающиеся:

- выполнения излучателя и приемника в виде стаканов, каждый открытый торец которых совмещен с отверстием в газоходе, а к закрытому торцу - закреплен чувствительный элемент, установленный в цилиндрической камере, к боковой стенке которой

снаружи подведено тангенциально воздушная трубка;

-установка цилиндрической камеры, чувствительных элементов и стакана концентрично отверстию в стенке газохода;

-выполнения излучателя в виде полупроводниковых диодов, выходами, подключенными через коммутатор к генератору прямоугольных импульсов, приемника - в

0 виде полупроводникового диода, подключенного через фильтр, усилитель и преобразователь к элементам очистки электродов электрофильтра;

-выбора конструктивных параметров 5 цилиндрической камеры, стакана и воздушной трубки согласно расчетному соотношению.

Не известны из патентно-технических источников. Поэтому перечисленные при0 знаки возможно рассматривать как осуществленные.

Устройство для управления электрофильтром изображено на фиг. 1; на фиг. 2 - сечение А-А; на фиг. 3 - структурная схема

5 устройства; на фиг. 4 - блок схемы преобразователя.

Устройство содержит блок 1 элементов очистки электродов электрофильтра, агрегаты питания полей электрофильтра (на черте0 же не показаны), размещенные в газоходе 2, в отверстиях стенок которого соосно им размещены излучатель 3 и приемник 4. которые выполнены в виде стаканов 5, 6, каждый открытый торец которых совмещен с

5 отверстием 7 в газоходе, а к закрытому торцу - закреплен чувствительный элемент 8, установленный в цилиндрической камере 9. к боковой стенке которой снаружи подведена тангенциально воздушная трубка 10. Из0 лучательвыполненв виде

полупроводниковых диодов 11 с излучением в инфракрасном диапазоне, выходами, подключенными через коммутатор 12 к генератору 13 прямоугольных импульсов.

5 Приемник излучения выполнен в виде полупроводникового диода 14, подключенного через фильтр 15, усилитель 16 и преобразователь 17 к блоку 1 элементов очистки электродов электрофильтра.

0 Коммутатор 12 позволяет регулировать чувствительность измерений в соответствии с измеряемыми значениями концентрации твердых частиц, а также увеличивать мощность излучения для обеспечения про5 хождения электромагнитной волны контролируемую среду до приемника 14.

Преобразователь возможно выполнить в виде схемы 1/1-18, управляющий вход которой подключен к выходу реле времени 19 и через инвертор 20, схему задержки 21 к выходу блока 1, который соединен со входом реле времени 19, причем второй вход схемы И-18 подключен к выходу усилителя 16, а выход через интегратор 22 - к выходу преобразователя.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

По газоходу 2 пропускаются дымовые газы, очищенные в электрофильтрах, через отверстие 7 в стенке газохода в его полость проникает рассеянный пучок электромагнитного излучения в инфракрасном диапазоне на длине волны 1 мкм, формируемый светодиодом 11. Число последних подбирается по измеряемой концентрации и расстоянию между стенками газохода, т.е. чем выше эти величины тем большее число све- тодиодов монтируется в пакете излучателя. Например, для газохода с расстоянием между стенками 3 м после 2-х польного электрофильтра достаточно монтировать один светодиод АЛ-107. работающий в импульсном режиме с током 0,8 а и длительностью импульса 5 мкс. Частоту следования импульсов выбирают, по крайней мере, на порядок выше низкочастотной составляющей выходного сигнала измерителя.

На другой стороне газохода через отверстие в его стенке полупроводниковым диодом 14 измеряется интенсивность рассеянного инфракрасного излучения со све- тодиода 11, которая зависит от концентрации твердых частиц дымовых газов. Фильтром 15 и усилителем 16 полученный сигнал выделяется из фонового сигнала и после преобразования направляется в блок 1 для регулирования работы электрофильтра.

Усилитель 16 выполняется с регулируемым коэффициентом усиления, т.к. для увеличения чувствительности в выбранном диапазоне концентрации (затухания излучения) необходимо иметь возможность не только грубой подстройки под шкалу измерений - измерением числа подключаемых светодиодов, но и точной подстройки - плавным регулированием коэффициента усиления. Например, (см. фиг. 5) рассмотрим градуировочные характеристики U f(k), где:

U - выходной сигнал с усилителя 16 (мв.),

к - относительное значение концентрации твердых частиц в дымовых газах.

Выполнение излучателя с коммутатором 12, т.е. с возможностью подключения нескольких светодиодов и с регулируемым коэффициентом усиления приемника 4, позволяет повысить чувствительность измерений концентрации пыли и, следовательно, качество управления электрофильтром.

Для исключения возможности запыле- ния чувствительных элементов 8 излучателя

и приемника, введена цилиндрическая камера 9 с воздушной трубкой 10. Причем, последняя введена тангенциально через внешнюю стенку камеры 9, что позволяет создать закрученный вихревой поток возду0 ха из атмосферы за счет отрицательного давления в газоходе. В результате опытной эксплуатации на ЧГРЭС были выбраны оптимальные соотношения эффективного сечения (S) цилиндрической камеры

5 (внутреннее сечение камеры минус сечение чувствительного элемента), внутреннего диаметра воздушной трубки (D) и отверстия (d) в стенке газохода, которые соответствовали: S d D. Действительно, в случае,

0 когда диаметр отверстия в газоходе больше или равен эффективному сечению камеры, в полости последней скорость истечения воздуха больше (или равна) скорости в отверстии 7, т.е. практически исключается при

5 этих скоростях оседание частиц на торце чувствительного элемента. Выбор диаметра воздушной трубки больше (или равным) диаметра отверстия в газоходе исключает возможность поджатия воздушного потока в

0 трубке, т.е. создания дополнительного гидравлического сопротивления перед цилиндрической камерой. Торец чувствительного элемента 8 необходимо размещать между открытым торцом цилиндрической камеры и

5 местом ввода в последнюю воздушной трубки. Это определяется необходимостью предварительного распыления (конденсации) капель воды, попадающих в цилиндрическую камеру из атмосферы, для

0 исключения оседания (периодического) капель на торце чувствительного элемента, а также для исключения прямого воздействия на торец чувствительного элемента потока воздуха.

5Размещение торца чувствительного

элемента на открытом торце цилиндрической камеры или вне ее, обусловливает возможность периодического запыления торца чувствительного элемента частицами, сры0 ваемыми за счет разряжения с внутренних стенок стакана и внешних стенок камеры.

Излучатель 3 может быть выполнен в виде мультивибратора 13 (генератора прямоугольных импульсов), выход которого

5 подключен к электронному ключу 12 (коммутатор), причем последний формирует мощный прямоугольный импульс для питания нескольких светодиодов.

С изменением числа светодиодов изменяется напряжение и ток на выходе ключа

12, соответственно паспортным данным на светодиоды. Причем, последние могут работать в рабочем режиме, т,к. охлаждаются в потоке атмосферного воздуха.

Для исключения влияния изменений те-мпературы атмосферного воздуха на мощность излучения и приема сигнала в ;ух;-:му вводится температурные компенсационное элементы.

Напряжение питания на излучатель и приемник подводится от общего источника (не показан), размещенного в месте уста- ковки регистрирующего прибора и преобразователя 17. Нулевой сигнал с блока 1, соответствующий началу паузы через схе- му задержки 21 и инвертор 20 определяет включение схемы И-18, через которую про- хоцл на интегратор 22 измеряемый сигнал г усилителя 16, После окончания режима паузы и приходом импульса отряхивания на pe. ie йремени 19, последнее формирует сигнал длительного цикла отряхивания для включения схемы 1/1-18. Схема задержки 21 формирует паузу между процессами интегрирования.

Таким образом, за счет введения дополнительной цилиндрической камеры в стакане и воздушной трубки, исключается запыление чувствительных элементов, а за счет введения в излучателе генератора пря- моугольных импульсов с коммутатором, подключенному к светодиодам. достигается упрощение конструкции и повышение надежности, т.к. сравнительно с прототипом исключаются более десятка элементов и обеспечивается повышение ресурса работы предложенной схемы.

Формула изобретения

1. Устройство для управления электрофильтром, содержащее агрегаты питания полей электрофильтра, элементы встряхи

с

вания электродов с газоходом, пылемер, излучатель и приемник которого размерены соосно отверстиям в стенках газохода на его противоположных стенках, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции устройства, излучатель и приемник выполнены в виде стаканов, каждый открытый торец которых совмещен с отверстием в газоходе, и к каждому закрытому торцу прикреплен чувствительный элемент, установленный в цилиндрической камере, к боковой стенке которой снаружи подведена тангенциально воздушная трубка, при этом цилиндрическая камера, чувствительный элемент и стакан установлены концентрично отверстию в стенке газохода, чувствительные элементы закреплены между открытым торцом цилиндрической камеры и местом ввода воздушной трубки, излучатель выполнен в виде полупроводниковых диодов с излучением в инфракрасном диапазоне, подключенных выходом через коммутатор к генератору прямоугольных импульсов, а приемник излучения выполнен в виде полупроводникового диода, подключенного через фильтр, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и преобразователь к элементам очистки электродов электрофильтра.

2. Устройство по п. 1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем. что диаметр воздушной трубки, отверстия в стенке газохода и эффективное сечение цилиндрической камеры выбирают из соотношения

S d D. где D - диаметр воздушной трубки:

d - диаметр отверстия в стенке гэзохо- да:

S - эффективное сечение цилиндрической камеры.

Изобретение относится к очистке газов электрофильтрами может быть использовано в разных отраслях промышленности и позволяет повысить надежность и упростить конструкцию устройства Устройство для управления электрофильтром содержит излучатель 3 приемник 4, выполненный в виде стаканов 5, 6 К закрытому торцу каждого из них прикреплен чувствительный элемент 8, установленный в цилиндрической камере 9 к боковой стенке которой снаружи подведена тангенциально воздушная трубка 10 Излучатель выполнен в виде полупроводниковых диодов 11 с излучением в инфракрасном диапазоне, выходами, подключенными через коммутатор 12 к генератору 13 прямоугольных импульсов приемник выполнен в виде полупроводникового диода 14 подключенного через фильтр 15 усилитель 16 и преобразователь 17 к блоку 1 элементов очистки электродов электрофильтра 1 з п ф-лы 4 ил (Л С

А-А

8

Фиг. 2

//

16

18

Фие.З

72