專利名稱：零火花高壓靜電除塵供電的控制方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓靜電除塵供電的控制方法和系統(tǒng)，特別是一種零火花高壓靜電除塵供 電的控制方法和系統(tǒng)，具體為一種通過增加附加采樣電極實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)煙氣介質(zhì)臨界擊穿 電壓，并且可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)除塵電場(chǎng)電壓，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、除塵 電場(chǎng)無火花等特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
高壓靜電除塵的基本原理為高壓靜電除塵器是由兩個(gè)極性相反的電暈極和集塵極組 成的。工作時(shí)在電暈極和集塵極之間施加直流高電壓使電暈極發(fā)生電暈放電，在電暈極附 近形成電暈區(qū)。電暈放電使電暈區(qū)內(nèi)生成大量的自由電子、正離子和負(fù)離子(自由電子附 著而帶負(fù)電的氣體分子)，充滿到兩極間的絕大部分空間。當(dāng)污染氣體通過這一電場(chǎng)空間 時(shí)，充滿在空間的自由電子和負(fù)離子將與污染氣體中的氣溶膠粒子碰撞并附著在汽溶膠粒 子上使之帶電，形成帶負(fù)電的粒子。由于在靜電場(chǎng)中作用在荷電粒子上的電場(chǎng)力比重力大 得多，所以在電場(chǎng)力的作用下,這些帶負(fù)電的離子將被驅(qū)往集塵極,放出所帶電荷而沉積在 集塵極上。
除塵效率由多依奇公式= e""G表示，其中:A為集塵極的面積;Q為氣體流量;v 為塵粒有效驅(qū)進(jìn)速度，與電暈功率成正比，即正比于電暈電流和極間電壓的乘積。電暈電 流、電暈功率通常在接近火花放電狀態(tài)時(shí)，隨著電壓的升高而急劇增加。因此，為了保證 最高的除塵效率，必須盡量提高除塵電場(chǎng)的電壓，但隨著電場(chǎng)電壓的增加，會(huì)出現(xiàn)火花擊 穿的現(xiàn)象，對(duì)電極造成損傷，降低除塵效率?；鸹óa(chǎn)生后，必須由控制電路對(duì)電場(chǎng)電壓調(diào) 壓進(jìn)行降壓保護(hù)，此后的電壓慢慢上升至工作電壓。為保證最高除塵效率同時(shí)減小對(duì)電極 的損傷，必須盡量提高電場(chǎng)電壓但不能出現(xiàn)火花擊穿，因而需尋求一個(gè)最佳的電源電壓控 制規(guī)律，即電壓控制曲線，這條電壓控制曲線越接近介質(zhì)擊穿曲線，除塵效率越高。
靜電除塵電源有手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出和自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出兩種控制方式。前者對(duì)于煙塵介質(zhì)的變 化沒有自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，需要人工干預(yù)，除塵效率低、能耗高，后者具有根據(jù)煙塵介質(zhì)自動(dòng) 調(diào)節(jié)輸出的能力，高效節(jié)能，是主流的除塵電源控制方式。
目前自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出的除塵電場(chǎng)電壓控制一般采用兩種控制方式
1)火花跟蹤控制。采用試探的方法慢慢升高除塵電場(chǎng)電壓，當(dāng)檢測(cè)到火花擊穿時(shí)， 迅速降低電場(chǎng)電壓并記下此時(shí)擊穿電壓，待介質(zhì)恢復(fù)后，升高電場(chǎng)電壓至小于上次擊穿的 一個(gè)電壓值，過一定時(shí)間周期后重復(fù)上述過程，周而復(fù)始，形成一個(gè)有固定火花率的除塵
電場(chǎng)?；鸹ǜ櫩刂拼嬖谌缦聠栴}(1)由于除塵電場(chǎng)火花的存在，造成火花出現(xiàn)時(shí)除塵效率大大下降，因而導(dǎo)致總的除塵效率的下降；
(2) 由于除塵電場(chǎng)火花的存在，對(duì)電極造成一定的損傷；
(3) 為了提高除塵電壓的跟蹤速度必須提高火花率，而提高火花率又造成除塵效率的 下降和電極的損壞，因而出現(xiàn)了矛盾；
(4) 當(dāng)由于煙氣成份、濃度、濕度、溫度等參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，除塵電壓無法快速隨著 做出相應(yīng)調(diào)整。
2)煙氣溫度采樣控制(CN 03116015.8)煙氣溫度變化時(shí)，采取跟蹤電除塵器入口煙 氣溫度來判定并控制除塵電壓運(yùn)行在預(yù)先實(shí)驗(yàn)測(cè)得的最佳設(shè)定值上，可有效提高除塵效 率。這種控制存在如下問題由于煙氣成份、濃度、濕度、溫度等參數(shù)發(fā)生變化均會(huì)造成
介質(zhì)擊穿電壓的變化，所以只檢測(cè)煙氣入口溫度無法得到準(zhǔn)確的除塵電壓最佳設(shè)定值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種零火花高壓靜電除塵供電的控制方法和系統(tǒng)，可以克服現(xiàn) 有技術(shù)的不足，通過自動(dòng)檢測(cè)煙氣介質(zhì)臨界擊穿電壓，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)除塵電場(chǎng)電壓。本發(fā)明的 煙氣介質(zhì)臨界擊穿電壓檢測(cè)控制方法和系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、除塵電場(chǎng)無火花 等特點(diǎn)。
本發(fā)明提供的零火花靜電除塵控制系統(tǒng)包括-
附加檢測(cè)電極，與火花電壓發(fā)生電路單元相連，用于檢測(cè)煙氣通道內(nèi)煙氣介質(zhì)的火花 擊穿電壓。
火花電壓發(fā)生電路單元，用于產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)的輸出高電壓，輸出至附加檢測(cè)電極，連 接的電壓進(jìn)行檢測(cè)，判斷火花擊穿電壓。
高壓測(cè)量電路，用于完成對(duì)附加檢測(cè)電極電壓的測(cè)量變送。
微機(jī)控制單元，用于對(duì)檢測(cè)電極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，接受高壓測(cè)量電路輸入的電壓信號(hào)， 并輸出參考電壓至除塵電源控制除塵電場(chǎng)電壓。
所述的檢測(cè)電極為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)檢測(cè)電極與除塵電極材質(zhì)相同，并具有與除塵電
極類似的結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，與除塵電極安裝在同一個(gè)煙氣通道內(nèi)，保證待除塵煙氣流
過檢測(cè)電極。
所述的火花電壓發(fā)生跟蹤電路單元為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)檢測(cè)電極與除塵電壓發(fā)生電路 安裝在同一個(gè)機(jī)柜內(nèi)或獨(dú)立設(shè)計(jì)成一個(gè)機(jī)柜單元，并與檢測(cè)電極連接。 所述的微機(jī)控制單元由微機(jī)控制器及其外圍電路構(gòu)成。
本發(fā)明提供的零火花高壓靜電除塵供電的控制方法包括的步驟通過在煙氣通道中
設(shè)置附加電極裝置，檢測(cè)電極與檢測(cè)電壓發(fā)生電路連接，通過檢測(cè)附加電極的臨界擊穿電
壓，通過線性關(guān)系計(jì)算出除塵電場(chǎng)的臨界擊穿電壓。
本發(fā)明提供的零火花高壓靜電除塵供電的控制方法包括以下的步驟 1)火花電壓檢測(cè)單元校正在煙氣流通狀況穩(wěn)定的前提下，啟動(dòng)火花電壓發(fā)生電路，逐漸升高檢測(cè)電極的電壓直 至發(fā)生火花擊穿，測(cè)得檢測(cè)電極的臨界擊穿電壓U2。
啟動(dòng)除塵電源，進(jìn)入手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)，逐漸升高除塵電極上的電壓，直至發(fā)生火花 擊穿，測(cè)得此時(shí)除塵電極的臨界擊穿電壓U1。
由公式Ul=kU2，得k=Ul/U2。當(dāng)煙氣參數(shù)變化時(shí)，由檢測(cè)到的檢測(cè)電極的臨界擊穿
電壓U2，可以計(jì)算得出除塵電極的火花擊穿電壓U1。 2)無火花除塵運(yùn)行
微機(jī)控制逐漸升高火花電壓發(fā)生電路單元產(chǎn)生的火花電壓，直至發(fā)生火花擊穿，通過 對(duì)檢測(cè)電極的電壓進(jìn)行檢測(cè)，得到檢測(cè)電極擊穿電壓U2。
由先前測(cè)得的k，可計(jì)算出除塵電極的臨界擊穿電壓Ul^kU2，進(jìn)而得出工作除塵電場(chǎng) 電壓UcKJ1-a，其中a為保險(xiǎn)常數(shù)，代表工作除塵電壓低于臨界擊穿電壓的程度。 3)上述步驟得到除塵電場(chǎng)電壓Uo后，火花電壓檢測(cè)單元向除塵電壓功率單元輸入給定電
壓Ur=Uo/K，K為電壓放大倍數(shù)，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)使得除塵電場(chǎng)電壓穩(wěn)定輸出為Uo。周而復(fù)
始，實(shí)現(xiàn)高效無火花除塵狀態(tài)。
本發(fā)明中與附加電極連接的單元具有完整的外殼，并可作為獨(dú)立的裝置與除塵電源
配套使用。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)待除 塵煙氣介質(zhì)臨界擊穿電壓的實(shí)時(shí)無火花測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是
1) 以火花擊穿附加的檢測(cè)電極測(cè)量臨界擊穿電壓，代替了現(xiàn)有直接擊穿除塵電極進(jìn) 行臨界電壓測(cè)量的方法，實(shí)現(xiàn)了除塵電場(chǎng)無火花工作狀態(tài)，最大限度的提高了除塵效率。
2) 可通過提高檢測(cè)電極火花率而提高檢測(cè)速度，實(shí)現(xiàn)待除塵煙氣臨界擊穿電壓的實(shí) 時(shí)檢測(cè)。
3) 由于可以采用獨(dú)立的微機(jī)控制系統(tǒng)，零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)作為一個(gè) 獨(dú)立的單元，不但可以集成應(yīng)用于新的靜電除塵裝置，而且可以用于老設(shè)備的改造，提高 除塵效率。


圖1是本發(fā)明靜電除塵控制系統(tǒng)一種實(shí)施例的總體構(gòu)成圖。
圖2是本發(fā)明靜電除塵控制系統(tǒng)一種實(shí)施例的檢測(cè)電極安裝結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明靜電除塵控制系統(tǒng)一種實(shí)施例的除塵電壓電路單元系統(tǒng)框圖。
圖4是本發(fā)明靜電除塵控制系統(tǒng)一種實(shí)施例的火花電壓發(fā)生跟蹤單元系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明，但它不限制本發(fā)明的權(quán)利要求。 如圖所示，l是除塵電極，2是附加檢測(cè)電極，3是高頻變壓器，4是電感，5是除塵電源的高壓硅堆，6是高頻變壓器，7是電感，8是火花電壓發(fā)生電路單元的高壓硅堆。 除塵電壓電路單元和上述火花電壓檢測(cè)單元構(gòu)成一套完整的靜電除塵供電系統(tǒng)。
微機(jī)控制器的具體組成為微處理器(CPU)。
模數(shù)轉(zhuǎn)換單元(AD)，用于將采集的附加電極電壓模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量供CPU進(jìn)行處理。
數(shù)模轉(zhuǎn)換單元(DA)，用于將CPU輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，提供給火花電壓 發(fā)生電路，產(chǎn)生特定值的輸出高電壓供給檢測(cè)電極。 接口電路，提供人機(jī)界面及外接電路接口。
參見圖1、 2，本發(fā)明的零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)與除塵電極配合使用。除 塵電壓電路單元產(chǎn)生高壓除塵電場(chǎng)電壓，供給除塵電極l,除塵電極1安裝在待除塵煙氣 通道中，實(shí)現(xiàn)高壓靜電除塵功能。
本發(fā)明的零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)具有附加的一套或多套獨(dú)立的檢測(cè)電極 2，與除塵電極1安裝在同一煙氣通道中，使得檢測(cè)電極與除塵電極作用范圍的煙氣具有 相同的成份。
如圖3所示，本發(fā)明的零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)具有高壓靜電電壓產(chǎn)生功 能，也就是實(shí)現(xiàn)工頻電源通過半導(dǎo)體變流轉(zhuǎn)換成除塵電壓的功能。
高壓除塵靜電電壓產(chǎn)生功能具體實(shí)現(xiàn)方式為三相工頻交流電壓經(jīng)過整流濾波后變?yōu)?直流電壓，再進(jìn)行高頻逆變變成高頻交流電壓，通過高頻變壓器3升壓，經(jīng)過高壓硅堆5 整流成高壓直流電壓，電感4具有電流續(xù)流作用，可以使得輸出電壓更為平滑。
如圖4所示，本發(fā)明的零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)具有一套或多套火花電壓發(fā) 生跟蹤單元，火花電壓發(fā)生跟蹤單元可以產(chǎn)生可調(diào)的火花電壓，對(duì)檢測(cè)電極2的電壓進(jìn)行 檢測(cè)，判斷擊穿電壓。
火花電壓發(fā)生跟蹤單元功能具體實(shí)現(xiàn)方式為工頻交流電壓經(jīng)過整流濾波后變?yōu)橹绷?電壓，再進(jìn)行高頻逆變變成高頻交流電壓，通過高頻變壓器6升壓，經(jīng)過高壓硅堆8整流 成高壓直流電壓，電感7具有電流續(xù)流作用，可以使得輸出電壓更為平滑；微機(jī)控制單元 控制作用在檢測(cè)電極2上的電壓不斷上升，直到檢測(cè)到發(fā)生介質(zhì)擊穿，記下?lián)舸┣暗臋z測(cè) 電極臨界擊穿電壓U2;根據(jù)上述火花電壓檢測(cè)單元校正步驟2)測(cè)得的Ul二kU2關(guān)系，得 到此時(shí)介質(zhì)狀態(tài)的除塵電場(chǎng)擊穿電壓U1。
本發(fā)明的零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)控制除塵電場(chǎng)電壓功能。控制除 塵電場(chǎng)電壓功能具體實(shí)現(xiàn)方式為上述步驟得到除塵電場(chǎng)擊穿電壓Ul后，火花電壓發(fā)生 跟蹤單元向除塵電壓功率單元輸入給定電壓Ur，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)使得除塵電場(chǎng)電壓穩(wěn)定輸出 為Ul—a，其中a為一個(gè)較小的保險(xiǎn)常數(shù)。
本發(fā)明提供的零火花高壓靜電除塵供電的控制方法具體步驟敘述如下-
在除塵通道中除塵電極的前面設(shè)置附加檢測(cè)電極。
檢測(cè)單元校正首先確認(rèn)煙氣流通狀況穩(wěn)定，啟動(dòng)火花電壓發(fā)生電路，逐漸升高檢測(cè)
6電極的電壓直至發(fā)生火花擊穿，測(cè)得此時(shí)檢測(cè)電極的臨界擊穿電壓為U2 = 12000V。啟動(dòng) 除塵電源，進(jìn)入手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)，逐漸升高除塵電極上的電壓，直至發(fā)生火花擊穿，測(cè) 得此時(shí)除塵電極的臨界擊穿電壓為U1-72000V。由公式Ul二kU2，得1^=6。這樣就得到Ul =6U2。
投入運(yùn)行啟動(dòng)火花電壓發(fā)生電路，測(cè)得U2二11000V，取保險(xiǎn)電壓常數(shù)a-1000V, 得實(shí)際輸出除塵電壓為Uo=kU2-a=6X11000—1000=65000V,火花電壓檢測(cè)單元將需要輸 出到除塵電極的電壓Uo以模擬量參考電壓Ur傳遞給除塵電源，其中Ur=Uo/10000=6. 5V， 除塵單元此時(shí)控制輸出除塵電壓為65000V。通過不斷檢測(cè)U2,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)Uo，周而復(fù)始，實(shí) 現(xiàn)高效無火花除塵狀態(tài)。
本發(fā)明的零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)在實(shí)際使用時(shí)，可以與除塵電壓功率單元 組成一個(gè)整體的單元，也可以各部分作為獨(dú)立的功能單元配套使用。
本發(fā)明零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明零火花高壓靜電除塵供電控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)了附加的獨(dú)立檢測(cè)電 極，解決了除塵電極的火花問題；采用火花發(fā)生跟蹤單元，通過對(duì)檢測(cè)電極的測(cè)控，實(shí)時(shí) 計(jì)算出除塵電場(chǎng)的準(zhǔn)確臨界擊穿電壓，實(shí)現(xiàn)了對(duì)除塵電壓的最大效率無火花控制。
權(quán)利要求
1、一種零火花靜電除塵控制系統(tǒng)，其特征在于它包括附加檢測(cè)電極，與火花電壓發(fā)生電路單元相連，用于檢測(cè)煙氣通道內(nèi)煙氣介質(zhì)的火花擊穿電壓；火花電壓發(fā)生電路單元，用于產(chǎn)生連續(xù)可調(diào)的輸出高電壓，輸出至附加檢測(cè)電極，連接的電壓進(jìn)行檢測(cè)，判斷火花擊穿電壓；高壓測(cè)量電路，用于完成對(duì)附加檢測(cè)電極電壓的測(cè)量變送；微機(jī)控制單元，用于對(duì)檢測(cè)電極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，接受高壓測(cè)量電路輸入的電壓信號(hào)，并輸出參考電壓至除塵電源控制除塵電場(chǎng)電壓。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零火花靜電除塵控制系統(tǒng)，其特征在于所述的檢測(cè)電極為 一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)檢測(cè)電極與除塵電極材質(zhì)相同，并具有與除塵電極類似的結(jié)構(gòu)，與除塵 電極安裝在同一個(gè)煙氣通道內(nèi)，保證待除塵煙氣流過檢測(cè)電極。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零火花靜電除塵控制系統(tǒng)，其特征在于所述的火花電壓發(fā) 生跟蹤電路單元為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)檢測(cè)電極與除塵電壓發(fā)生電路安裝在同一個(gè)機(jī)柜內(nèi)或 獨(dú)立設(shè)計(jì)成一個(gè)機(jī)柜單元，并與檢測(cè)電極連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的零火花靜電除塵控制系統(tǒng)，其特征在于所述的微機(jī)控制單 元由微機(jī)控制器及其外圍電路構(gòu)成。
5、 一種零火花高壓靜電除塵供電的控制方法，其特征在于它包括的步驟通過在煙 氣通道中設(shè)置附加電極裝置，檢測(cè)電極與檢測(cè)電壓發(fā)生電路連接，通過檢測(cè)附加電極的臨 界擊穿電壓，通過線性關(guān)系計(jì)算出除塵電場(chǎng)的臨界擊穿電壓。
6、 一種零火花高壓靜電除塵供電的控制方法，其特征在于它包括以下的步驟1) 火花電壓檢測(cè)單元校正在煙氣流通狀況穩(wěn)定的前提下，啟動(dòng)火花電壓發(fā)生電路，逐漸升高檢測(cè)電極的電壓 直至發(fā)生火花擊穿，測(cè)得檢測(cè)電極的臨界擊穿電壓U2;啟動(dòng)除塵電源，進(jìn)入手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出狀態(tài)，逐漸升高除塵電極上的電壓，直至發(fā)生火 花擊穿，測(cè)得此時(shí)除塵電極的臨界擊穿電壓U1;由公式Ul二kU2，得kWl/U2。當(dāng)煙氣參數(shù)變化時(shí)，由檢測(cè)到的檢測(cè)電極的臨界擊穿電壓U2，可以計(jì)算得出除塵電極的火花擊穿電壓m;2) 無火花除塵運(yùn)行-微機(jī)控制逐漸升高火花電壓發(fā)生電路單元產(chǎn)生的火花電壓，直至發(fā)生火花擊穿，通過對(duì)檢測(cè)電極的電壓進(jìn)行檢測(cè)，得到檢測(cè)電極擊穿電壓U2;由先前測(cè)得的k,可計(jì)算出除塵電極的臨界擊穿電壓Ul二kU2，進(jìn)而得出工作除塵電場(chǎng) 電壓UoWl-a，其中a為保險(xiǎn)常數(shù)，代表工作除塵電壓低于臨界擊穿電壓的程度；上述步驟得到除塵電場(chǎng)電壓Uo后，火花電壓檢測(cè)單元向除塵電壓功率單元輸入給定 電壓Ur=Uo/K，K為電壓放大倍數(shù)，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)使得除塵電場(chǎng)電壓穩(wěn)定輸出為Uo，周而 復(fù)始，實(shí)現(xiàn)高效無火花除塵狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉一種零火花高壓靜電除塵供電的控制方法和系統(tǒng)，它包括附加檢測(cè)電極、火花電壓發(fā)生電路單元、高壓測(cè)量電路和微機(jī)控制單元。通過在煙氣通道中設(shè)置附加電極裝置，檢測(cè)電極與檢測(cè)電壓發(fā)生電路連接，通過檢測(cè)附加電極的臨界擊穿電壓，通過線性關(guān)系計(jì)算出除塵電場(chǎng)的臨界擊穿電壓。本發(fā)明的煙氣介質(zhì)臨界擊穿電壓檢測(cè)控制方法和系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度快、除塵電場(chǎng)無火花等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B03C3/66GK101422754SQ20081015401
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者吳永儉, 孫建廣, 郝巖彪 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)