專利名稱：靜電除塵器電源控制器及其遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源控制器及其控制系統(tǒng)，尤其涉及一種靜電除塵器電 源控制器及其遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，屬環(huán)保設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電除塵器廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電、冶金、建材、垃圾處理和化工等工業(yè)部 門的煙氣除塵和物料回收。它是利用靜電力實(shí)現(xiàn)固態(tài)或液態(tài)粒子與氣流分 離，在電除塵器內(nèi)部間隔布置的放電極和收塵極之間施加以高壓直流電，形 成電場維持一個(gè)足以使氣體電離的空間，在放電極周圍的氣體就會(huì)被電離形 成氣體離子和電子。當(dāng)含塵氣體通過電場時(shí)，離子和電子在運(yùn)動(dòng)中附著在粉 塵粒子表面使其荷電，荷電粒子在電場力的作用下向收塵極運(yùn)動(dòng)并沉積在收 塵極上，從而達(dá)到粉塵粒子與氣流分離的目的，使含塵煙氣得到凈化。當(dāng)收 塵極上粉塵層達(dá)到一定厚度時(shí)，借助于振打裝置使粉塵落入灰斗，完成灰塵 收集過程。靜電除塵器與其他除塵設(shè)備相比，耗能少，除塵效率高，適用于除去煙氣中0.01-50)im的粉塵，而且可用于煙氣溫度高、壓力大的場合。但是靜電 除塵器的性能除受粉塵性質(zhì)、設(shè)備構(gòu)造和煙氣流速等三大因素的影響外，電 源輸出的電壓高低對除塵效率也有很大影響。靜電除塵器的電源由控制箱、升壓變壓器和整流器組成，靜電除塵器運(yùn) 行電壓需保持40-75kV乃至100kV以上，靜電除塵器電源的高集成度自動(dòng)控 制是實(shí)現(xiàn)供電工作模式優(yōu)化、合理的振打控制方式以及實(shí)時(shí)火花檢測和處理 的必要手段。請參閱圖l，圖1為靜電除塵器電源控制器的供電工作模式示意圖；從 圖中可以看出，其為三種間隙供電方式，第一種是傳統(tǒng)的間隔供電方式，其 充電比在l-65可調(diào)；第二種方式是充2個(gè)半波，停若干個(gè)半波；第三種方式
是充1個(gè)半波，在停止的幾個(gè)半波中充1個(gè)小電流，以適應(yīng)特殊的工況條件。 目前的國內(nèi)外用戶使用時(shí)可以根據(jù)煤質(zhì)的特性在控制過程中選擇其中一種 方式。然而，預(yù)先設(shè)定的工作模式的不足之處在子，用戶不能實(shí)時(shí)根據(jù)模擬 量限制值、火花率以及充電比等參數(shù)找到最佳的充電比以適應(yīng)當(dāng)前的運(yùn)行工 況，從而選擇最優(yōu)的控制方案。電壓控制振打是指在振打時(shí)對電除塵器的二次電壓進(jìn)行控制(限制)， 從而實(shí)現(xiàn)對集塵板灰塵的清除，提高電除塵的效率?，F(xiàn)有技術(shù)如一種基于微處理器的對靜電除塵器電源輸入調(diào)整和控制的設(shè)備ALSTOM EPIC II。該靜 電除塵器電源控制設(shè)備EPIC II用以控制氣體溫度、灰塵組成、氣流等急速 變化，從而達(dá)到合適的所要維持的火花比率。它通過測試火花比率的方式調(diào) 節(jié)整流器，可以通過靜電除塵器負(fù)載側(cè)的電流進(jìn)行穩(wěn)定火花率的修正。該項(xiàng) 現(xiàn)有技術(shù)是限制二次電流來實(shí)現(xiàn)功率控制振打，但是二次電流的大小與除塵 器電極本體的大小密不可分，因此，除塵器本體的大小直接影響了實(shí)現(xiàn)功率 控制振打的效果。然而，二次電壓與除塵器的本體大小無關(guān)，用二次電壓控 制振打的方法達(dá)到理想的振打效果是業(yè)界所需解決的問題之一?；鸹ǖ臏?zhǔn)確檢測與處理是靜電除塵供電裝置自動(dòng)控制的關(guān)鍵。如果欲使 電場達(dá)到最高效率，即電場具有最大的電暈功率，就要求供電裝置輸出的電 壓能夠隨時(shí)逼近電場本身的擊穿電壓曲線。而一旦由于各種擾動(dòng)，電場出現(xiàn) 閃絡(luò)和飛弧，引起電流沖擊時(shí)，供電裝置能夠及時(shí)通過降低或者停止輸出來 抑制閃絡(luò)與飛弧，以防損壞除塵器本體及電器設(shè)備，減少不必要的電能消耗， 但又要求在煙氣介質(zhì)恢復(fù)時(shí)能迅速恢復(fù)正常供電。因此，如何準(zhǔn)確檢測出電 場擊穿前的火花信號(hào)，及根據(jù)火花上所載信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理是控制的關(guān)鍵所 在。火花檢測的依據(jù)當(dāng)電場火花出現(xiàn)時(shí)，供電裝置中的一次電壓、二次電 壓、 一次電流、二次電流都會(huì)出現(xiàn)改變。目前國內(nèi)外技術(shù)采用的火花檢測方式不外乎三種按二次電流的快速上 升進(jìn)行檢測；按二次電壓的快速下降進(jìn)行檢測；根據(jù)火花發(fā)生時(shí)電場的動(dòng)態(tài) 阻抗進(jìn)行檢測，即根據(jù)二次電流信號(hào)的高次諧波進(jìn)行頻譜分析，對火花進(jìn)行 檢測。這里采用二次電壓特別是二次電流的一階導(dǎo)數(shù)來分析火花產(chǎn)生的趨 勢，上述火花的檢測與處理不足之處在于1) 根據(jù)二次電流信號(hào)的高次諧波進(jìn)行頻譜分析對火花進(jìn)行檢測時(shí)，電 場出現(xiàn)火花時(shí)，二次電流含有較多的高次諧波。這種高次諧波的檢測依賴采 樣的速率，在對二次電流進(jìn)行32點(diǎn)的采樣速率的情況下，不能可靠地檢測 到高次諧波，因此，不可能檢測出微小火花。2) 火花產(chǎn)生的臨界狀態(tài)時(shí)，采用一階導(dǎo)數(shù)來分析火花產(chǎn)生的趨勢，一 階導(dǎo)數(shù)所產(chǎn)生的結(jié)果僅僅是數(shù)值變化。因此， 一階導(dǎo)數(shù)反應(yīng)二次電壓和二次 電流的變化率，僅能用來事后捕捉火花信號(hào)，不能滿足火花預(yù)測的準(zhǔn)確性要求。此外，目前在靜電除塵電源控制器領(lǐng)域中，通常用局域網(wǎng)通過控制上位 機(jī)軟件對多臺(tái)靜電除塵電源控制器進(jìn)行本地控制，其主流的技術(shù)為采用485 串行通訊協(xié)議，然而該方法的傳輸速率較慢，僅9600bps，且通訊可靠性差。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的為提供一種靜電除塵電源控制器，實(shí)現(xiàn)靜 電除塵器電源的供電工作模式優(yōu)化、合理的振打控制方式以及實(shí)時(shí)火花檢測 和處理的必要手段。本發(fā)明的另一個(gè)目的為實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場控制器的遠(yuǎn)程控制，使技術(shù)人員在遠(yuǎn) 程控制室便可對現(xiàn)場的控制器進(jìn)行異地遠(yuǎn)程控制。本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種靜電除塵器電源控制器，該控制器包括振打控制模塊，其與靜電 除塵器電源和收塵板上的振打執(zhí)行裝置依次相連；該振打控制模塊包括振 打模式確定模塊，用以根據(jù)收塵板上的比電阻確定加載在振打執(zhí)行裝置上電 壓的幅值以及該電壓的持續(xù)時(shí)間；振打時(shí)間產(chǎn)生模塊，與所述的振打模式確 定模塊相連，用以設(shè)置和產(chǎn)生各種振打模式所需的振打周期和振打持續(xù)時(shí) 間；電壓產(chǎn)生模塊，與所述的振打時(shí)間產(chǎn)生模塊相連，用以產(chǎn)生所述的執(zhí)行 裝置在各種振打模式下所需的恒定電壓。優(yōu)選地，所述的靜電除塵器的二次電壓的幅值是依振打時(shí)間持續(xù)遞減到 零。優(yōu)選地，所述的振打持續(xù)時(shí)間分為多個(gè)時(shí)間段，且在每個(gè)時(shí)間段中所述 的電壓產(chǎn)生模塊所產(chǎn)生的電壓幅值相等，以及該電壓幅值隨時(shí)間段逐級遞減到零。優(yōu)選地，所述的振打時(shí)間產(chǎn)生模塊為定時(shí)器。優(yōu)選地，該控制器還包括電流檢測模塊，與串聯(lián)于除塵極板供電裝置 負(fù)載側(cè)的電流檢測器相連，用以檢測二次電流；電壓檢測模塊，與并聯(lián)于除塵極板供電裝置負(fù)載側(cè)的電壓檢測器相連，用以檢測二次電壓。優(yōu)選地，所述的控制器還包括火花檢測模塊，與所述的電流檢測模塊相 連，對檢測到的二次電流的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，確定各次諧波的幅度，以及根據(jù)諧波的幅度與微小火花出現(xiàn)的對應(yīng)關(guān)系，判斷微小火花的產(chǎn)生；其中， 采樣速率大于32點(diǎn)。優(yōu)選地，所述的采樣速率為64點(diǎn)。優(yōu)選地，該控制器還包括火花預(yù)測模塊，與所述的電流檢測模塊相連， 對所接收的二次電流的波形進(jìn)行二階導(dǎo)數(shù)分析，以及根據(jù)求二階導(dǎo)數(shù)波形的 變化，預(yù)先確定火花的產(chǎn)生。優(yōu)選地，所述的二階導(dǎo)數(shù)波形的變化為波形的符號(hào)變化。 優(yōu)選地，該控制器還包括充電比優(yōu)化模塊，與所述的電流檢測模塊和電 壓檢測模塊分別相連，用于根據(jù)充電比、負(fù)載側(cè)的二次電流和二次電壓，計(jì) 算除塵極板的品質(zhì)因數(shù)，從而用遺傳篩選算法獲得靜電除塵器電源所需的充 電比。本發(fā)明還提供一種用于控制靜電除塵器電源控制器的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括主控服務(wù)器；至少一臺(tái)現(xiàn)場服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)與所述的主控服務(wù) 器相連接，至少一臺(tái)靜電除塵器電源控制器，其通過局域網(wǎng)與所述的現(xiàn)場服 務(wù)器相連接。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明利用了二次電壓與靜電除塵器的本體 大小無關(guān)的特性，用二次電壓控制振打的方法達(dá)到理想的振打效果，其根據(jù) 鍋爐負(fù)荷的高低，采用不同的電壓控制振打方式對集塵板和放電電極進(jìn)行清 灰，即該控制器擁有的多個(gè)振打定時(shí)器，可以靈活地組合出多種不同的電壓 控制振打方案，可以靈活實(shí)現(xiàn)振打時(shí)間內(nèi)分多個(gè)階段的不同電壓控制。上述 模式會(huì)自動(dòng)斷續(xù)采用，既達(dá)到清灰的目的，又不會(huì)使灰塵排放超標(biāo)。本發(fā)明還根據(jù)二次電流信號(hào)的高次諧波進(jìn)行頻譜分析，對火花進(jìn)行檢 測。當(dāng)電場出現(xiàn)火花時(shí)，二次電流含有較多的高次諧波。這種高次諧波的檢 測依賴采樣的速率，在對二次電流進(jìn)行64點(diǎn)甚至更高采樣速率的情況下， 能可靠地檢測到高次諧波，從而檢測出微小火花。本發(fā)明還采用二次電流的二階導(dǎo)數(shù)，來分析火花產(chǎn)生的趨勢，從而實(shí)現(xiàn) 火花預(yù)控制?；鸹óa(chǎn)生的臨界狀態(tài)時(shí)，二階導(dǎo)數(shù)會(huì)發(fā)生符號(hào)上的變化，而不 僅僅是數(shù)值變化。這在工程實(shí)踐上將大大提高火花預(yù)測的準(zhǔn)確性。此外，本發(fā)明的對現(xiàn)場靜電除塵器電源控制器的遠(yuǎn)程控制，采用的是標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議，速率可達(dá)10/100Mbps，速率快，且通訊可靠性有了極大的 提高，特別是實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場控制器的異地遠(yuǎn)程控制，使技術(shù)人員在異地遠(yuǎn)程 控制室便可對現(xiàn)場的控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。


圖1為靜電除塵器電源控制器的工作模式示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的靜電除塵器電源控制器系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3本發(fā)明實(shí)施例的靜電除塵器電源控制器系統(tǒng)的功能方框圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的靜電除塵器電源控制器振打控制模塊的振打方式 示意圖；圖5為無火花產(chǎn)生時(shí)二次電流波形及其一階、二階導(dǎo)數(shù)圖形； 圖6為有火花產(chǎn)生時(shí)二次電流波形及其一階、二階導(dǎo)數(shù)圖形； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例的充電比優(yōu)化程序流程框圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的靜電除塵器電源控制器遠(yuǎn)程控制結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為控制器與PC機(jī)數(shù)據(jù)交換工作流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。請參閱圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的靜電除塵器電源控制器系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；靜電除塵器電源控制器內(nèi)部包含一塊電路板，其包括24V直流電源、控制用的單片機(jī)1、時(shí)鐘電路、存儲(chǔ)電路、采樣控制電路、多路模擬量的輸入、多路數(shù)字量的輸入以及控制可控硅A和可控硅B工作的脈沖信 號(hào)A和脈沖信號(hào)B輸出電路等。靜電除塵器的電源由控制箱、升壓變壓器和 整流器組成，可控硅A和可控硅B用以控制靜電除塵器的電源(圖中未顯示) 的供電模式和供電幅度。該控制器還包括電流檢測模塊，與串聯(lián)于除塵極板 供電裝置負(fù)載側(cè)的電流檢測器相連，用以檢測二次電流；電壓檢測模塊，與 并聯(lián)于除塵極板供電裝置負(fù)載側(cè)的電壓檢測器相連，用以檢測二次電壓。靜 電除塵器電源的供電回路中的一次電流和一次電壓，直接控制了靜電除塵器 的除塵極板(負(fù)載)回路中的二次電流和二次電壓，從而使控制器完成對靜 電除塵器電源的高集成度自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了工作模式優(yōu)化、電壓控制振打的 方式以及火花檢測和處理。請參閱圖3，圖3本發(fā)明實(shí)施例的靜電除塵器電源控制器系統(tǒng)的功能方 框圖；該控制器包括振打控制模塊、火花檢測模塊、火花預(yù)測模塊以及充電 比優(yōu)化模塊。振打控制模塊與靜電除塵器電源和收塵板上的振打執(zhí)行裝置依 次相連，用以產(chǎn)生各種振打模式所需的振打周期、振打持續(xù)時(shí)間以及執(zhí)行裝 置在各種振打模式下所需的恒定電壓；火花預(yù)測模塊對二次電流波形進(jìn)行二 階導(dǎo)數(shù)分析，預(yù)先確定火花的產(chǎn)生；火花檢測模塊對二次電流進(jìn)行采樣速率 為64點(diǎn)的頻譜分析判斷微小火花的產(chǎn)生；充電比優(yōu)化模塊根據(jù)充電比、負(fù) 載側(cè)的二次電流和二次電壓，計(jì)算除塵極板的品質(zhì)因數(shù)，從而用遺傳篩選法 獲得靜電除塵器電源所需的充電比。本發(fā)明提出的有別于功率控制振打的方式為電壓控制振打，該振打控制 模塊包括在控制器中。該振打控制模塊與靜電除塵器電源和收塵板上的振打 執(zhí)行裝置依次相連；該振打控制模塊包括振打模式確定模塊，用以根據(jù)收 塵板上的比電阻確定加載在振打執(zhí)行裝置上電壓的幅值以及該電壓的持續(xù) 時(shí)間；振打時(shí)間產(chǎn)生模塊，與所述的振打模式確定模塊相連，用以設(shè)置和產(chǎn)
生各種振打模式所需的振打周期和振打持續(xù)時(shí)間；電壓產(chǎn)生模塊，與所述的 振打時(shí)間產(chǎn)生模塊相連，用以產(chǎn)生所述的執(zhí)行裝置在各種振打模式下所需的 恒定電壓。本發(fā)明可根據(jù)不同燃燒的煤質(zhì)得到的不同灰塵的比電阻，可以采 用不同的電壓控制振打模式。請參閱圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例的靜電除塵器電源控制器振打控制模塊的振打方式示意圖。在實(shí)際的靜電除塵器的振打控制過程中，可以預(yù)設(shè)電壓振打周期，例如為圖4a所示的為常規(guī)的電壓振打方式，其通過定時(shí)提供 恒定的二次電壓控制振打除灰過程；也可以根據(jù)需要在某一時(shí)間段增加一次 以如圖4b所示方式的振打，這種振打方式稱為部分激活電壓控制振打方式， 適用于灰塵比電阻較低的情況。為避免二次揚(yáng)塵，在振打時(shí)間的A階段，不 對二次電壓進(jìn)行限制，在B階段，對二次電壓進(jìn)行限制。優(yōu)選地，可以采用如圖4c所示的減電壓控制振打清灰方式，其通過分 階段地準(zhǔn)確測量并控制二次電壓，靜電除塵器的二次電壓的幅值可以是依振 打時(shí)間持續(xù)遞減到零，或者，振打持續(xù)時(shí)間分為多個(gè)時(shí)間段，且在每個(gè)時(shí)間 段中所述的電壓產(chǎn)生模塊所產(chǎn)生的電壓幅值相等，以及該電壓幅值隨時(shí)間段 逐級遞減到零。振打持續(xù)時(shí)間例如由8組定時(shí)器組合提供，這樣能更好地控 制振打除灰過程。這種電壓控制振打方式，在鍋爐負(fù)荷較低時(shí)采用。鍋爐負(fù) 荷較低時(shí)流經(jīng)電除塵器的煙氣和灰塵較少，采用電壓控制振打方式對集塵板 和放電電極進(jìn)行清灰， 一般在夜間鍋爐負(fù)荷為額定負(fù)荷的60%時(shí)，采用這種 模式。此模式會(huì)自動(dòng)斷續(xù)采用，既達(dá)到清灰的目的，又不會(huì)使灰塵排放超標(biāo)。也就是說，在粉塵比電阻較小時(shí)，可以先采用非減壓振打，再結(jié)合減壓 振打的方式。而在中高粉塵比電阻情況下，則采用前置減電壓的方式，即在 振打前先降低極板電壓，減電壓一段時(shí)間后再開始振打。電壓的降低可以分 成不同的臺(tái)階，電壓分階段控制并實(shí)施振打，從而最大限度地達(dá)到清灰效果 并節(jié)約能耗。不同階段電壓控制振打的時(shí)間可以根據(jù)灰塵的量(這里指集塵 板上灰塵的厚度)、振打錘的沖擊力以及灰塵的比電阻(決定灰塵的導(dǎo)電性 從而影響灰塵在集塵板上的吸附力)來優(yōu)化配置。集塵板上灰塵的厚度及灰 塵的比電阻可以采用現(xiàn)有傳感器技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量或者根據(jù)以往測量的經(jīng)
驗(yàn)值進(jìn)行估算?？刂破鞯奈⑿』鸹z測一般是根據(jù)二次電流信號(hào)的高次諧波進(jìn)行頻譜 分析，對火花進(jìn)行檢測。理論研究表明電場出現(xiàn)火花時(shí)，二次電流含有較 多的高次諧波。采用公式丄,f〖 - 分析波形畸變。從以上公式可以得出有關(guān)二次、三次等各高次諧波的幅度。采用基于傅立葉變換的諧波分析，測量出二次電流信號(hào)中各次諧波含 量，波形畸變越嚴(yán)重，高次諧波含量越高。本發(fā)明的控制器包括的火花檢測 模塊，與所述的電流檢測模塊相連，對檢測到的二次電流信號(hào)進(jìn)行頻譜分析， 確定各次諧波的幅度，以及根據(jù)諧波的幅度與微小火花出現(xiàn)的對應(yīng)關(guān)系，判 斷微小火花的產(chǎn)生；其中，采樣速率大于32點(diǎn)。優(yōu)選地，實(shí)驗(yàn)表明，這種 高次諧波的檢測依賴采樣的速率，在對二次電流進(jìn)行64點(diǎn)甚至更高采樣速 率的情況下，能可靠地檢測到高次諧波，從而檢測出微小火花。本發(fā)明的控制器包括的火花預(yù)測模塊，與所述的電流檢測模塊相連，對 所接收的二次電流的波形進(jìn)行二階導(dǎo)數(shù)分析，以及根據(jù)求二階導(dǎo)數(shù)波形的變 化，預(yù)先確定火花的產(chǎn)生?；鸹óa(chǎn)生的臨界狀態(tài)時(shí)，二次電流波形二階導(dǎo)數(shù) 會(huì)發(fā)生符號(hào)的變化，而不僅僅是數(shù)值變化。假設(shè)以可控硅180度角全導(dǎo)通時(shí)為例，請參閱圖5，圖5為無火花產(chǎn)生 時(shí)二次電流波形及其一階、二階導(dǎo)數(shù)圖形；其中，二次電流的波形為正半周 期的正弦波圖形(如圖5a所示)，其一階導(dǎo)數(shù)為余弦波圖形(如圖5b所示)， 二階導(dǎo)數(shù)為負(fù)半周期的正弦波圖形(如圖5c所示)。請參閱圖6，圖6為有火花產(chǎn)生時(shí)二次電流波形(如圖6a所示)及其一 階(如圖6b所示)、二階導(dǎo)數(shù)(如圖6c所示)圖形；從圖6中可以看出， 當(dāng)有火花產(chǎn)生時(shí)，tl時(shí)刻無火花脈沖，t2時(shí)刻為火花產(chǎn)生臨界點(diǎn)，t3時(shí)刻為 火花產(chǎn)生最大值處。這種狀況反映在一階導(dǎo)數(shù)上便是一階導(dǎo)數(shù)在t2時(shí)刻突然 變大，t3時(shí)刻為零；反映在二階導(dǎo)數(shù)上便是在t2時(shí)刻，二階導(dǎo)數(shù)波形的符號(hào) 由負(fù)號(hào)變成了正號(hào)，t3時(shí)刻二階導(dǎo)數(shù)達(dá)到負(fù)的最大值。當(dāng)火花產(chǎn)生時(shí)，一階導(dǎo)數(shù)僅僅是數(shù)值大小發(fā)生了改變，在t2和t3時(shí)刻 之間的t4時(shí)刻，出現(xiàn)一個(gè)尖峰。要分析火花是否產(chǎn)生，需要在較寬的數(shù)值采 樣范圍內(nèi)進(jìn)行跟蹤，遞推計(jì)算，而采樣過程不可避免存在由于噪聲帶來的數(shù) 值偏差，使這種計(jì)算變得并不十分可靠，必然導(dǎo)致分析過程有一定的誤差。 而且， 一階導(dǎo)數(shù)反應(yīng)二次電流的變化率，僅能用來事后捕捉火花信號(hào)。比較圖5和圖6二階導(dǎo)數(shù)的圖形，可以清楚地發(fā)現(xiàn)，在火花產(chǎn)生臨界點(diǎn) t2， 二階導(dǎo)數(shù)的數(shù)值不僅發(fā)生了變化，其符號(hào)也由負(fù)號(hào)變成了正號(hào)，即t2和 t4時(shí)刻間，波形產(chǎn)生了一個(gè)正尖峰。這樣通過對波形的二階導(dǎo)數(shù)的分析，只 要發(fā)現(xiàn)波形二階導(dǎo)數(shù)的符號(hào)發(fā)生了改變，便可預(yù)知有火花將要產(chǎn)生，這一時(shí) 刻早于火花最大值發(fā)生處，從而可靠地預(yù)測了火花的發(fā)生。該控制器包括的充電比優(yōu)化模塊，與所述的電流檢測模塊和電壓檢測模 塊分別相連，用于根據(jù)充電比、負(fù)載側(cè)的二次電流和二次電壓，計(jì)算除塵極 板的品質(zhì)因數(shù)，從而用遺傳篩選法獲得靜電除塵器電源所需的充電比。本發(fā)明的充電比優(yōu)化模塊例如可以通過控制器中的單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)。請 參閱圖7，圖7為本發(fā)明實(shí)施例的充電比優(yōu)化程序流程框圖；所述的確定最佳充電比步驟如下歩驟l:啟動(dòng)充電比優(yōu)化程序；歩驟2:通過當(dāng)前的充電比、電流檢測模塊檢測到的二次電流以及電壓檢測模塊檢測到的二次電壓，計(jì)算除塵極板的品質(zhì)因數(shù)Q (N)，其中，當(dāng)前的充電比為N， N為奇數(shù)；步驟3:把充電比增加2，等除塵器工作穩(wěn)定后，對二次電壓、二次電流進(jìn)行采樣，重新計(jì)算得到一個(gè)新的品質(zhì)因數(shù)Q (N+2);步驟4:比較前后兩個(gè)品質(zhì)因數(shù)，判斷Q (N+2)是否比HQ (N)大， 其中，k為大于零而小于1的系數(shù)；步驟5:如果條件為真，則繼續(xù)增大充電比，即N再加2，繼續(xù)上述過 程，直到充電比達(dá)到上限設(shè)定值，執(zhí)行歩驟9;否則步驟6;步驟6:將充電比減小2，等除塵器工作穩(wěn)定后，對二次電壓、二次電
流采樣，重新計(jì)算得到一個(gè)新的品質(zhì)因數(shù)Q (N-2);步驟7:比較前后兩個(gè)品質(zhì)因數(shù)，判斷Q (N-2)是否比PQ (N)大； 步驟8:如果條件為真，判斷N是否為1，執(zhí)行步驟9，否則，執(zhí)行步驟6;步驟9:確定此時(shí)的充電比即為最佳充電比。上述的品質(zhì)因數(shù)Q是同充電比、二次電壓、二次電流以及灰塵的比電阻等性質(zhì)有關(guān)的物理量，通過采樣得到新的二次電壓和二次電流值，而同時(shí)延 續(xù)了前一次計(jì)算時(shí)遺傳下來的某些特征(如二次電流有效值)，這里既有部 分參數(shù)的繼承和遺傳，也有部分參數(shù)的變異。這里采用的遺傳算法的表達(dá)函 數(shù)，我們稱之為品質(zhì)因數(shù)，它反映了除塵極板的本征特性。在本實(shí)施例中品質(zhì)因數(shù)Q計(jì)算公式可以為其中，U和It中分別為二次電壓和二次電流的采樣值，V^為參考電平，其為一個(gè)完整的充、放電周期內(nèi)二次電壓的平均值，例如充電比為1: N， 則V,.ef為N個(gè)半波內(nèi)二次電壓的平均值。流程圖中的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)k取為1。請參閱圖8，圖8為本發(fā)明實(shí)施例的靜電除塵器電源控制器遠(yuǎn)程控制結(jié) 構(gòu)示意圖；如圖所示，該系統(tǒng)包括主控服務(wù)器PC;多臺(tái)現(xiàn)場服務(wù)器PC， 通過網(wǎng)絡(luò)與所述的主控服務(wù)器相連接；多臺(tái)靜電除塵器電源控制器，其通過 局域網(wǎng)與所述的現(xiàn)場服務(wù)器相連接，現(xiàn)場控制通過控制上位機(jī)軟件對控制器 進(jìn)行控制，如修改參數(shù)值、監(jiān)測控制器聯(lián)線狀態(tài)、報(bào)警控制等?？刂破飨到y(tǒng)集成工業(yè)以太網(wǎng)相關(guān)軟硬件，采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊，傳輸速率10/100Mbps。通過互聯(lián)網(wǎng)專線和接入加密軟件實(shí)現(xiàn)異地遠(yuǎn)程監(jiān)控。a.遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)方法實(shí)現(xiàn)靜電除塵器電源控制器異地遠(yuǎn)程控制，分為兩個(gè)步驟第一步，根據(jù)現(xiàn)場控制PC的IP地址，通過密碼驗(yàn)證，將遠(yuǎn)程控制辦公室中主控PC與 現(xiàn)場控制PC在因特網(wǎng)中連接。連接建立好之后，遠(yuǎn)程控制辦公室工作人員
可以通過主控軟件，對現(xiàn)場的各個(gè)控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制辦 公室中主控PC將各種控制命令發(fā)送給現(xiàn)場的控制PC。第二步，現(xiàn)場的主控 PC接收到遠(yuǎn)程控制命令后，通過控制軟件，分析遠(yuǎn)程控制命令針對的是所 有現(xiàn)場控制器還是某一控制器，遠(yuǎn)程命令為何種命令，確認(rèn)命令類型后，現(xiàn) 場控制PC通過控制上位機(jī)軟件將控制命令發(fā)送到所制定的控制器中，待控制器完成操作，現(xiàn)場控制PC發(fā)送相應(yīng)的回復(fù)包給主控制PC，確認(rèn)操作完成。請參閱圖9，圖9為控制器與PC機(jī)數(shù)據(jù)交換工作流程圖?？刂破髟谂c PC機(jī)通訊時(shí)，首先等待接收數(shù)據(jù)包。當(dāng)接收到網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包后，判斷數(shù) 據(jù)包是否為發(fā)給自己的，是則進(jìn)行后面的操作，不是便回到等待步驟。如果 是發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包，還要先判斷是局域網(wǎng)中PC機(jī)發(fā)的包還是遠(yuǎn)程PC發(fā) 送的包。判斷完主機(jī)后，判斷為主機(jī)的何種命令，是寫參數(shù)還是讀取參數(shù)。 響應(yīng)命令后等待操作完成，如果操作完成便回到等待步驟，等待接收下一個(gè) 數(shù)據(jù)包，如果操作沒有完成，判斷是否超時(shí)，沒有超時(shí)則繼續(xù)等待操作完成， 超時(shí)便發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告給主機(jī)。在與PC機(jī)、遠(yuǎn)程測控終端(Remote Terminal Unit簡稱RTU)進(jìn)行數(shù)據(jù) 交換過程中，控制器通過以太網(wǎng)交換機(jī)與PC機(jī)、RTU連在同一個(gè)以太網(wǎng)中 (RTU也可以直接與控制器相連)。經(jīng)過控制主CPU處理的各種數(shù)據(jù)與信 號(hào)通過通訊用CPU傳遞給PC機(jī)與RTU，相應(yīng)的，PC機(jī)與RTU的各種命令 也通過控制器通訊用CPU傳遞給主CPU進(jìn)行響應(yīng)?，F(xiàn)場的油溫、 一次電壓、二次電壓等信號(hào)通過隔離濾波，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換， 將數(shù)據(jù)傳送到主CPU上，主CPU對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并發(fā)出信號(hào)，對不 同范圍的數(shù)值發(fā)出不同的動(dòng)作指令。主CPU控制著高壓柜的開關(guān)機(jī)，對高壓柜進(jìn)行跳閘保護(hù)。對于現(xiàn)場由 于短路、開路、過壓、超溫等引起的報(bào)警，主CPU通過通訊用CPU在RTU 或PC機(jī)上進(jìn)行顯示，告訴用戶引起報(bào)警的原因所在。接收到外界給控制器的開機(jī)信號(hào)，控制電除塵器的開關(guān)機(jī)，以及當(dāng)外界 監(jiān)控向控制器發(fā)出復(fù)位信號(hào)后，控制器將所有報(bào)警恢復(fù)。同時(shí)，主CPU還 控制著電除塵器的可控硅(semiconductor Controlled Rectifies簡稱SCR)觸發(fā)。 本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任 何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng) 與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種靜電除塵器電源控制器，其特征在于，該控制器包括振打控制模塊，其與靜電除塵器電源和收塵板上的振打執(zhí)行裝置依次相連；該振打控制模塊包括振打模式確定模塊，用以根據(jù)收塵板上的比電阻確定加載在振打執(zhí)行裝置上電壓的幅值以及該電壓的持續(xù)時(shí)間；振打時(shí)間產(chǎn)生模塊，與所述的振打模式確定模塊相連，用以產(chǎn)生各種振打模式所需的振打周期和振打持續(xù)時(shí)間；電壓產(chǎn)生模塊，與所述的振打時(shí)間產(chǎn)生模塊和所述的靜電除塵器電源相連，用以產(chǎn)生所述的執(zhí)行裝置在各種振打模式下所需的恒定電壓。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電除塵器電源控制器，其特征在于，所述 的靜電除塵器的二次電壓的幅值是依振打時(shí)間持續(xù)遞減到零。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電除塵器電源控制器，其特征在于，所述 的振打持續(xù)時(shí)間分為多個(gè)時(shí)間段，且在每個(gè)時(shí)間段中所述的電壓產(chǎn)生模塊所 產(chǎn)生的電壓幅值相等，以及該電壓幅值隨時(shí)間段逐級遞減到零。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電除塵器電源控制器，其特征在于，所述 的振打時(shí)間產(chǎn)生模塊為定時(shí)器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電除塵器電源控制器，其特征在于，該控 制器還包括電流檢測模塊，與串聯(lián)于除塵極板供電裝置負(fù)載側(cè)的電流檢測器相連， 用以檢測二次電流；電壓檢測模塊，與并聯(lián)于除塵極板供電裝置負(fù)載側(cè)的電壓檢測器相連， 用以檢測二次電壓。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電除塵器電源控制器，其特征在于，所述 的控制器還包括火花檢測模塊，與所述的電流檢測模塊相連，對檢測到的二 次電流的信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，確定各次諧波的幅度，以及根據(jù)諧波的幅度與 微小火花出現(xiàn)的對應(yīng)關(guān)系，判斷微小火花的產(chǎn)生；其中，頻譜分析的采樣速 率大于32點(diǎn)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的靜電除塵器電源控制器，其特征在于，所述的采樣速率為64點(diǎn)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電除塵器電源控制器，其特征在于，該控 制器還包括火花預(yù)測模塊，與所述的電流檢測模塊相連，對所接收的二次電 流的波形進(jìn)行二階導(dǎo)數(shù)分析，以及根據(jù)求二階導(dǎo)數(shù)波形的變化，預(yù)先確定火花的產(chǎn)生。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電除塵器電源控制器，其特征在于，所述 的二階導(dǎo)數(shù)波形的變化為波形的符號(hào)變化。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電除塵器電源控制器，其特征在于，該控 制器還包括充電比優(yōu)化模塊，與所述的電流檢測模塊和電壓檢測模塊分別相 連，用于根據(jù)充電比、負(fù)載側(cè)的二次電流和二次電壓，計(jì)算除塵極板的品質(zhì) 因數(shù)，從而用遺傳篩選法獲得靜電除塵器電源所需的充電比。
11、 -種用于控制權(quán)利要求1一10任一所述的靜電除塵器電源控制器的異地遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 主控服務(wù)器；至少一臺(tái)現(xiàn)場服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)與所述的主控服務(wù)器相連接； 至少一臺(tái)靜電除塵器電源控制器，其通過局域網(wǎng)與所述的現(xiàn)場服務(wù)器相連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靜電除塵器電源控制器及其遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，該控制器包括振打控制模塊、火花檢測模塊、火花預(yù)測模塊以及充電比優(yōu)化模塊。振打控制模塊與靜電除塵器電源和收塵板上的振打執(zhí)行裝置依次相連，用以產(chǎn)生各種振打模式所需的振打周期、振打持續(xù)時(shí)間以及執(zhí)行裝置在各種振打模式下所需的恒定電壓；火花預(yù)測模塊對二次電流波形進(jìn)行二階導(dǎo)數(shù)分析，預(yù)先確定火花的產(chǎn)生；火花檢測模塊對二次電流進(jìn)行采樣速率為64點(diǎn)的頻譜分析判斷微小火花的產(chǎn)生；充電比優(yōu)化模塊根據(jù)充電比、負(fù)載側(cè)的二次電流和二次電壓，計(jì)算除塵極板的品質(zhì)因數(shù)，從而用遺傳篩選法獲得靜電除塵器電源所需的充電比。此外，本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場靜電除塵器電源控制器的遠(yuǎn)程控制。
文檔編號(hào)B03C3/68GK101152637SQ20061015408
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月25日
發(fā)明者孫多春, 才秀君, 蔣允輝 申請人:北京信實(shí)德環(huán)?？萍加邢薰?