影响电除尘器性能的因素文档格式.docx
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供电机组应能在各种条件下向电场输送尽可能高的平均电压。
有些处理高比电阻粉尘的电收尘器,在空电场送电时电压可升到60kv以上,而通入烟气后工况运行电压只有30-40kv。
因此,在选用可控硅相位调压供电机组时,一定要对工况条件进行认真分析论证,切不可盲目选择过高电压等级的机组,以免对运行状态产生不利影响。
电场击穿电压ｕj随时间变化的曲线如图3:
uj
54Kv
72Kv
α1
图3电场击穿电压曲线图
在ｕj较高的情况下选用72kv机组供电,将比选用54kv机组供电好的多。
但当ｕj下降后,72kv机组的可控硅导通角达到α1时,电压波形的峰值已超过电场击穿电压,电场将发生火花放电。
由于控制单元的作用,供电机组可控硅的导通角将在α=0-α1的范围内工作,导致了电压、电流平均值的大幅度下降。
如果选用54kv机组供电,ｕj下降时,电场仍不能产生火花放电,可控硅可以在α=180º
的状态下工作。
所以在ｕj较低的情况下调整变压器的抽头和降低供电电压,是改善供电状态的有效措施。
3.电流容量的选择
驱进速度,荷电粒子在电场力的作用下向收尘极表面运动的速度。
它是对电除尘器性能进行比较和评价的重要参数。
电除尘器的有效驱动速度ω1与施加到电场中的单位极板面积A上的电晕功率PC成正比,
ωe=KPC∕A
式中:
PC-单位极板面积电晕功率KW;
A-电场中单位极板面积M2;
K-整流系数。
通过提高供电电压和增加供电电流的方式都可以提高供电功率,而在极距和工况条件相同的情况下,提高电压是很困难的。
为了增加电晕功率,可以采用增大高压整流变压器的短路阻抗来改善供电系统的伏安特性,以提高电晕电流。
如图4:
3.1高阻抗变压器的作用
变压器的阻抗是由变压器的初、次级绕阻的直流电阻和漏抗所组成,采用短路法进行测量。
测试线路见图5,将变压器次级短路,在初级侧用调压器升压。
当变压器的一次电流I1达到机组额定电流I1H时,由电压表V读出变压器一次电压值μ1,短路阻抗则等于
μ1/μ1Hх100%式中:
μ1H=380V
一般电力变压器的阻抗约等于4%,而高阻抗变压器的短路阻抗要达到32%-38%。
变压器阻抗提高后,由于阻抗中电感成份的作用,供电电流波形得到很大改善。
当在输入端输入一个可控硅调压后的波形时,由于L对电流上升率的限制作用,前沿陡峭的输入电压波形将变化成为一个较为圆滑的近似正旋波的输出电压,这个输出电压的幅度将随着输入电压的导通角α的增大而增大。
当α=180º
时,输出电压达到了最大峰值,解决了相位调压方式最大峰值电压出现在α=90º
的状况。
例如一台40m2的电收尘器，选用700mA、60kV的机组供电时，工况运行电流在350mA左右，一次电流约80A，只是额定电流的一半。
在同样的电场和工况条件下更换一台400mA、60kV的机组供电，如一次电流仍供到80A，短路压降可达150V左右，短路阻抗大于35％，工况运行电流可提高20～30％。
3.2线电流密度的选择
3.2.1线型的影响
影响电收尘器线电流密度的因素很多,其中线型的影响较大。
目前常用的线型主要有钢管芒刺线、各种锯齿线、星型线等,放电特性最好的是钢管芒刺线。
工况时线电流密度可达0.3-0.4mA/m,适合于粉尘浓度高的电场,对增加粉尘荷电很有好处,但电场分布不均匀。
这是由于横向电场效应的作用,阴极线对应在极板的投影处出现了一定范围的死区。
锯齿线的放电特性介于钢管芒刺线和星型线之间,一般工况电流密度选择在0.2-0.35mA/m之间,星型线的电流密度一般在0.15-0.25mA/m范围内选择。
3.2.2极间距大小的影响
除了线型的影响外,极距的大小也影响工况电流密度。
当极距加宽时,电流密度的选取基本上可按极距增加的百分比增加,如同一线型在同一工况条件下，300mm极距的电流密度选用0.25mA/m；
采用400mm极距时，电流密度可增至0.3mA/m。
这是因为极距增加后，阴极区的局部场强增加，电晕放电能力增强。
4.跟踪检测及控制特性
4.1稳流控制及电流特性
要求自控高压整流设备,在自动搜索最高运行电压时其电流不能超过容量,在负载短路时亦如此,这就意味着应具有电流极限控制特性。
设备在予先设定的电流下运行时,如除尘器阻抗变化,只允许电压随之变化,不应使电流偏离设定值,这才能保证设备运行稳定。
4.2火花放电跟踪控制特性
4.2.1电流的过零现象
在交流电路中，电弧电流经过零点时，弧隙的输入能量等于零，电弧温度下降，导电离子，金属蒸汽与微离子迅速向四周扩散，为电弧的熄灭创造了有利条件。
在除尘器电场中，施加于板线上的高压直流电压，是由单相桥式整流电路而来，由于没有采用滤波电路，所以这个直流电压是一个每个半波都经过零点的脉动直流电压。
而电流波形就不然，因作为负载的除尘电场并不是线性负载，其阻抗是随施加在电场上的电压不同而变化的非线性负载。
当在电场上施加的电压低于电场起晕电压时，电场的阻抗几乎为无穷大，所以电流等于零。
当电压达到或超过起晕电压后，才有电
晕电流出现，所以电晕电流波形的过零点就发生了断续间隔，也称零休时间。
零休时间的长短视电场起晕电压的高低而异，一般为2-4秒。
如图：
除尘电场的直流电流波形不但有和交流电流同样的过零现象，而且出现了零休时间，这就给电弧熄灭创造了较交流更为有利的条件。
4.2.2介质强度恢复理论
电弧电流在零休时间内，由于电弧电流等于零，输入到弧隙的能量也为零，导电离子和粒子的迅速扩散，弧隙将从导电状态转变为介质状态，电弧的熄灭主要取决于这一过程。
弧隙介质强度恢复理论认为，电弧的重燃是由于外加电压将弧隙再次
击穿的结果，因此，电弧的熄灭条件是电流过零后，介质强度的恢复在任何时刻都高于弧隙上的恢复电压。
从电流过零时刻开始，在弧隙上发生了两个相反，而又联系的过程：
一方面电流过零后，弧隙从导电状态向介质状态恢复，即介质强度恢复过程；
另一方面由于外加电压又由零开始上升，要恢复到给定电压。
电弧的熄灭与重燃就决定于那一个恢复过程的速度快慢而定，如图：
曲线1为介质强度恢复曲线，曲线2、3为电压恢复曲线。
从图中可以看到，曲线2在整个电压恢复过程中，都低于介质强度恢复过程，所以弧隙不会再次发生击穿，电弧就熄灭了。
而曲线3在A点与介质强度恢复曲线相交，弧隙再次被击穿使电弧重燃。
在电流过零后的几百微秒时间内，间隙中的离子大量复合，导电粒子迅速向电极表面和周围空间扩散，因而离子密度下降，介质强度上升，很快达到原击穿强度的80%-90%，以后间隙降低缓慢，介质强度恢复速度减慢，大约在10ms才能全部恢复。
上面是电弧熄灭和重燃的条件，除尘电场多数是在火花放电状态下工作，而火花放电的能量远比电弧在弧隙的能量小的多，利用介质恢复理论，把供电机组控制在电火花发生后不致过渡到板线间燃弧状态下工作就够了。
4.2.3正确的火花跟踪特性
掌握了高压电弧的熄灭与重燃理论，采用什么样的控制功能在电场发生火花放电后，能避免由火花放电过渡到电弧放电，而且又能向电场送出最大的供电功率。
它的特点是，在火花放电发生后，不必关闭高压电源，只闭锁半个周波，将第二个半波的电压降低到击穿电压的30%左右，避开介质强度恢复电压，而后使其电压恢复过程应力求趋近于介质恢复曲线,以避免过早地引发第二次火花。
由于电除尘器经常运行在火花状态,所以要求控制设备有理想的火花检测特性,以准确判断除尘器击穿点的时间位置及击穿电压值,并作为跟踪控制的起始点和恢复电压的依据:
所谓理想检测,既指不能漏检也不能误检,连续漏检易引起拉弧,连续误检则使输出电压电流降低。
4.3间歇供电控制特性和脉冲供电
当粉尘比电阻过高时,除尘效率大幅度降低。
为此,设计了特殊的供电特性,既间歇供电和工频半波脉冲供电,以使极板上积尘电荷有足够的释放时间,波形如下:
小波幅度在此0–100%可调,间歇比可以根据实际工况在1:
2、1:
4、1:
6至1:
254范围内可调。
4.4反电晕检测跟踪特性
当粉尘比电阻较高,电流密度不均匀,除尘器极板上易产生反电晕现象,如能检测到反电晕点,然后使电源工作,尽量接近于反电晕点,就能达到较佳收尘效果。
高精度的测量可控硅的导通角,二次电压,二次电流的增量,计算出曲线斜率,可以实现反电晕检测。
在构成系统时,要保证系统的精度和较高的响应速度,特别是模拟量传输的线性及精度是关键。
4.5峰值跟踪控制特性
在实际运行中,以二次电压最高平均值为目的进行跟踪控制,实施中,往往以自调恢复速率,即调整火花率为手段,在一段统计时间内计算平均值的方法来实现。
4.6保护特性
高压控制设备应具有,除尘器故障如:
开路、短路,变压器故障如:
油温、瓦斯,可控硅故障如:
短路、偏励磁的保护和显示。
4.7通讯联网特性
微机控制器是一种智能设备,利用通讯设备可以把几十台设备联成网,充分发挥微机特长。
为提高管理的自动化水平,高压控制设备必须有标准的通讯接口,以便与上位机系统联网通讯。
目前普遍使用的总线通讯方式是485串行通讯方式。
它在传输距离和抗噪声干扰方面比较适合工业现场使用。
5.消除供电系统高频过电压的危害
由于电除尘供电系统的馈电电缆及电场中存在着电感、电容分布参数，在操作和火花放电过程中，系统内感抗、容抗在高次谐波的某一频率下产生谐波。
造成供电系统高频过电压。
这一现象普遍的存在于现已运行的大多数电除尘器中。
高频过电压的存在，给电除尘器的正常运行带来了不好影响。
为了防止供电系统的寄生振荡，一般供电机组都在高压整流器的输出端加上阻尼电阻R1，如图：
这一电阻的阻尼作用仅限于电源侧发生的振荡。
由于直流高压供电电缆和电场中，尚存在着分布参数L、C,当电源通过该回路后，就产生了高频振荡的可能。
供电系统产生谐振的条件是:
ωL=1/ωC
即
式中ƒn—高次谐波的频率
供电系统投入，切断电源或电场中发生火花放电时，由于供电装置电流的阶跃变化，将产生一个频谱很宽的高频份量，当其中的某一个频率满足于上述关系时，振荡即被激发，而造成系统的过电压。
由于各个电场分布参数的差异，其振荡频率大约在0.5-3MC之间；
最大振幅可达1000KV左右；
衰减周期小于10μS。
这个高频过电压虽衰减周期较短，但其能量是不可忽视的，它对供电系统中的薄弱环节存在着严重的威胁。
例如对电缆和电缆头的击穿，高压硅堆的击穿，高压套管的闪络，接地不良部位的闪络。
了解了产生高频过电压的原因，接在电源端的阻尼电阻R1不能消除在供电电缆及电场间所产生的高频振荡。
因此，我们在电场入口端串入隔离电阻R2，以破坏供电回路的振荡条件，从而消除了高频过电压。
6.高压硅整流变压器
6.1硅整流变压器的原理、结构
电除尘器高压控制设备所用的变压器是高压硅整流变压器,有别于普通电力变压器。
它是由低压线圈、高压线圈、单向整流桥（高压整流硅堆）、分压电阻及取样电阻构成。
普通工艺生产的整流硅堆反向漏电流不能超过0.05mA,而实际测试情况,当结温达到120℃时反向漏电流明显增加,即意味着反向击穿电压明显下降。
当器件被封装成高压硅堆后,如不加特殊散热处理,其壳体表面温度和结温差可高达50℃左右甚至更高。
如按油面最高温升40℃设计,当环境温度为40℃时,则结温达130℃以上,高压整流回路处于极不利的工作条件,损坏是难免的。
高压硅整流变压器的短路阻抗要高达32%-38%。
而一般的电力变压器的阻抗约等于4%。
6.2变压器的功率损耗及效率
根据能量守恒定律，运行中的变压器从电源输入的电功率P1应该等于变压器的损耗功率（包括铁损PFE和铜损PCU）与输出功率P2之和，即
P1=PFE+PCU+P2
铁损包括磁滞损耗PH和涡流损耗PE两部分，即PFE=PH+PE；
铜损是电流流过一次二次绕组而产生的。
一般把接于电源的绕阻称为一次绕组，接于负荷的绕组称为二次绕组。
变压器的输出功率与输入功率之比的百分数称为变压器的效率，用η表示：
η=P1/P2×
100%
国家标准中规定高压控制设备的总效率应不低于64%。
6.3变压器的温升和冷却
6.3.1温升和温度测量
变压器运行中铁芯中的铁耗,绕组中的铜耗,都变为热而使变压器温度上升,如图:
变压器温度升高时,用于其中的绝缘物就会变质劣化,绝缘抗电强度、粘度、燃点都下降,因此变压器温度应不超过绝缘物的允许温度。
一般情况下变压器下限油温为70℃,上限温度为80℃。
变压器温度测量包括用温度计及温度检测模块等方法。
6.3.2冷却方法
为了使变压器长时间安全运行必须把各部位温度降到规定温度以下。
主要采用油浸自冷方式。
6.3.3变压器油和油劣化的防止
变压器一般使用品质良好的矿物油,为了防止火灾,也可以用不燃性合成绝缘油。
变压器油除了把变压器本体浸没,使绕阻绝缘变好以外,同时还有冷却作用防止温度上升。
变压器油必须具备以下条件:
1）为了能起绝缘作用,耐电强度应高。
2）为了发挥对流冷却作用,油热膨胀系数要大,粘度应小,为了增加散热量比热应大,凝固点要低。
3）化学稳定、高温下也无化学反应。
油浸变压器中油的温度随负荷变化而升降，油不断进行膨胀和收缩，这使得变压器内的空气反复进出。
因此，大气中湿气会进入油中，不仅会引起耐电强度降低，而且和油面接触的空气中的氧气会使油氧化，从而形成泥状沉淀物。
为了防止油劣化，采用了油枕，油的膨胀和收缩引起的油面上下变化，只在储油箱内进行，油的污染减小，沉淀物可以排出清除。
为了除去大气中的湿气，在油枕上装有玻璃制的吸湿呼吸器，其内放入活性铝矾土吸湿剂。
7.电除尘器的负载特性
7.1空场负载特性
电除尘器没通烟气时,其作为高压整流电源来说却承担最大负荷,其负载特性为低阻抗,其阻抗值主要由极板,极线的配制形式决定,简称极配。
特别是极线形式不同，其电晕强度不同，则阻抗不同。
极间距愈窄，放电特性愈强，其阻抗愈低。
初期投运的除尘器，因极线尖端没被磨损，极板表面清洁，尤其呈现低阻抗。
另一原因是，没通烟气中尘粒很少，电晕电荷在电场力加速下，平均自由程较大，能获得较大的加速度，荷电粒子因碰撞产生的离子倍增，因而电流较大。
总之，电除尘器没通烟气时，负载特性为低阻抗特性。
呈现的电特性为，当施加的整流高压超过起晕电压后，还没达到正常运行电压前，电流极剧增加。
电除尘器空场调试时，为检查安装质量及绝缘件的质量，升压试验往往达不到额定电压，就是因为负载阻抗过低造成的，这时需要用两台整流电源同时向同一电场并联供电，操作时要注意同步升压，避免单台设备过流保护。
7.2通烟气后的负载特性
电除尘器通烟气后，由于极板、极线积灰，其放电特性下降。
由于粉尘冲刷，尖端磨损其放电特性在一段时间呈缓慢下降趋势，所以电晕电流较空场时有明显降低，即电除尘器的负载阻抗在电除尘器通烟气后阻抗有所提高。
但是，当粉尘在极板有一定厚度时，情况有一定变化。
因粉尘有一定比电阻，当极板上击灰后，相当于极板上被附一层高阻尘层，如果此时没有电晕电流，击穿电压会升高。
但实际上电晕电流产生后，电荷要流过尘层到极板上释放，势必在尘层上产生压降，压降值等于粉尘比电阻乘于单位面积的电晕电流。
当尘层达到一定厚度时，此附加压降值则会引起尘层中间的反电晕，以致于尘层击穿放电。
此时引发了极板、极线间的击穿，所以使电场的击穿电压降低。
粉尘比电阻越高，尘层越厚击穿电压下降越明显。
所以说电除尘器实际运行时，有些工况可以运行在无火花状态。
但除尘器运行在有火花特别是高火花率状态下，则对供电的高压整流电源控制特性及可靠性有较高要求，否则会影响除尘效果。
8.接地技术在电除尘设备中的应用
8.1什么叫接地
接地的目的是为了设备可靠安全的运行。
作接地时，必须装设大地的电气端子。
在接地时，与大地连接是否良好的指示是接地电阻，接地电阻较低，便实现了和大地的良好连接。
8.2接地电阻的定义
当有一个接地电极，现在有接地电流I流入这个电极，接地电极的电位就比接地电流流入前升高E（V）。
这时把E/I（Ω）作为那个接地电极的接地电阻。
8.3网状接地电极
把多根埋设地线相互连接成格子状可构成大的接地电极，这样的电极就是网状电极。
在必须取较低接地电阻的地方应用。
高压硅整流设备现场运行要求的接地电阻应小于4Ω。
8.4接地电阻的测量
9.低压程控设备的功能及原理
9.1低压程控设备
电除尘器配套的低压程控设备主要功能是对顶部保温箱及阴极框架旋吊点的支撑瓷瓶电加热器、阴极振打传动瓷轴电加热器、灰斗电加热器进行温度控制,避免绝缘件结露爬电或灰斗内壁结露积灰。
同时对阴阳极振打电机进行控制,振打时间和停止时间由程序决定,由于振打周期对除尘效果有很大影响,所以设备应具有现场调整振打周期的功能。
9.1.1电加热器控制
铂热电阻作为电加热器的测温元件,将温度信号转变为电阻信号送入温度巡检仪或温度模拟量模块输入端,当温度低于80℃时,输出模块输出交流220V电使交流接触器线圈得电吸合,向电加热器供三相380V动力电让电加热器工作。
当温度高于100℃时,输出模块不输出交流220V电使交流接触器线圈断开,停止加热。
电加热器回路一般设有欠流保护继电器,当回路电流低于设定值时就欠流输出,这时应检查加热器是否有断路情况。
或者现场安装的电机容量小于设计值。
N
FU
KM
a
CFU1
1
2
A2
A1
STOP
MAN.
PLC
停
止
AUT.
手
动
自
2086
3
14
13
I
PS=
SA
2084
CFU2
Q
2083
图1
图1为403表接线方式，图2为PT100接线方式
9.1.2阴阳极振打控制
电机控制：
这里的电机包括阴阳极（电晕极和沉淀极）振打电机，槽板振打电机，卸灰电机，灰斗震动电机，给料机等。
电机控制方式也分为手动和自动两种。
在自动方式下，阴阳极振打电机按照预定的时序（打停时间）运行。
卸灰电机可以设制为定时卸灰，也可以按照上下料位信号控制运行。
其它的所有电机（设备）都可以按照用户规定的方式及连锁条件来运行。
具体的电机运行原理详见下图：
9.2故障及排除
当设备有故障时，对应指示灯闪烁，并伴有声报警。
所有受控设备的自动方式都失效时，一般情况为PLC控制器工作故障，首先检查PLC控制器的供电是否正常，每个PLC控制器上都有电源指示灯，程序运行指示灯.如果指示灯不亮，检查控制电源220V是否正常（熔断器2A是否良好），24V稳压电源是否正常，程序起动键是否按下。
当有一个设备报警时，一般为有输出没有输入产生报警，（正常时PLC有输出时，接触器正常吸合，从辅助触点返回一个状态信号到PLC）此时检查PLC输出电压是否正常，（通常输出电压为220V，也有24V通过隔离继电器转换成220V），回路熔断器（2A）是否良好，三挡开关是否正常。
接触器线圈带电时，能否正常吸合。
当接触器吸合时，反馈信号是否反回PLC，反馈信号COM（公共端）是否正确（对于不同型号的PLC控制器COM端电平不一样，CQM1为24V低电平，MODICON和SIEMENS控制器的COM端电平为24V高电平）。
注：
以上以大连电子研究所DDPLC型低压程控柜为例。
9.3PLC控制系统的组成及使用
目前,PLC与计算机已成功地结合并广泛应用,PLC不再是单独的一个控制装置,它已成为控制系统中的一个重要的组成部分和环节。
随着PLC网络通信功能的不断增强,PLC与PLC及计算机之间采用工业以太网、MAP网和工业现场总线相连,可以形成大规模的控制系统实现在线组态、编程和下载,进行在线监控整个生产过程。
9.3.1CPU、存储器、LED指示器
CPU实际上就是一台专用的工业控制计算机,通常一个主控模块都安装有一个或多个的CPU。
若有多个CPU,那其中必定有一个主CPU其余的为辅助CPU,它们协同工作,大大提高了整个系统的运算速度和功能,缩短程序执行时间。
PLC的存储器主要用于存放系统程序,用户程序和工作状态数据。
在主控模块上安装有LED指示器,用于指示PLC电源（POWER）、运行（RUN）、编程（PROG）、测试（TEST）、断开（BREAK）、出错（ERROR）、电池电量不足（BATT）、警告（ALARM）。
9.3.2开关量I/O模块
开关量输入模块:
在工作时,对输入端的要求很简单,只需提供开关触点（有源触点或无源触点）就可以了。
通常若干个输入信号（例如8个或16个端子）
共用接线端（COM端）。
当PLC工作时,输入信号经过I/O模块就进入了输入映像区。
模块上对应着每一个端子都有一个LED进行指示。
输入信号的电源可以由PLC提供,也可以由用户自己供给,但是必须要注意外供电源一般不要与PLC电源共地,此外还必须注意输入电压的等级因不同的模块而各不相同,不可接错。
输出模块:
由于PLC要控制的对象各种各样,因此输出模块也应根据负载而进行选择,有直流输出模块、交流输出模块、和交直流输出模块。
另外按照输出开关器件种类分为3种形式:
一种是继电器输出型,CPU输出时接通或断开继电器的线圈,继电器的触点闭合或断开,通过继电器触点控制外电路的通断。
另一种是晶体管输出型,通过光耦合使开关晶体管截止和饱和导通以控制外部电路。
第三种是双向晶闸管输出型,采用的是光触发型双向晶闸管。
同样,在输出模块上,对应于每个输出接线端子都有一个LED以显示输出状态。
从输出响应速度来看,晶体管输出型最快,继电器输出型最差,晶体管输出型居中。
9.3.3模拟量I/0模块
模拟量输入模块的基本功能就是将输入PLC的外部模拟量转换为PLC所需的数字量,以供给
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