HF01型电除尘器高频电源使用说明书101页.docx
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HF01型电除尘器高频电源使用说明书101页
南京国电环保设备有限公司
HF-01型电除尘器高频电源
――《使用说明书》
第一章绪论7
1.1引言7
1.2电除尘器的发展概况7
1.3电除尘器的分类9
1.3.1按电极清灰方式不同分类9
1.3.2按气体在电除尘器内的运动方向分类10
1.3.3按除尘器的形式分类10
1.3.4按除尘板和电晕极的不同配置分类11
1.3.5按振打方式分类11
1.4电除尘器的常用术语11
第二章电除尘基础理论14
2.1气体的电离14
2.1.1原子结构14
2.1.2负电性气体14
2.1.3气体的电离和导电过程15
2.2烟气粉尘的荷电16
2.2.1电场荷电16
2.2.2扩散荷电17
2.3荷电尘粒的运动17
2.4荷电尘粉的捕集18
2.5振打清灰及灰料输送19
2.6电除尘器的选型设计19
2.6.1电除尘器型号规格的确定20
2.6.2进出气方式的确定21
2.6.3极配型式的确定21
2.6.4供电方式的选择21
2.6.5配套电源规格的确定21
第三章影响电除尘器性能的主要因素22
3.1粉尘特性的影响22
3.1.1粉尘的粒径分布22
3.1.2粉尘的真密度和堆积密度22
3.1.3粉尘的粘附性24
3.1.4粉尘的比电阻24
3.2烟气性质的影响26
3.2.1烟气的温度和压力26
3.2.2烟气的成分26
3.2.3烟气的湿度26
3.2.4烟气的流速（电场风速）26
3.2.5烟气的含尘浓度27
3.3结构因素的影响27
3.3.1电极几何因素27
3.3.2气流分布28
3.4操作因素的影响28
3.4.1伏一安特性28
3.4.2漏风28
3.4.3气流旁路29
3.4.4粉尘二次飞扬29
3.4.5电晕线肥大30
第四章HF-01型电除尘高频电源简介31
4.1产品概述31
4.2技术性能和参数31
4.2.1产品使用条件31
4.2.2技术参数31
4.3高频电源工作原理32
4.4设备结构及其功能介绍32
4.4.1总体结构32
4.4.2低压配电32
4.4.3全桥逆变器32
4.4.4控制电路33
4.4.5高频高压变压器33
4.4.6散热系统33
第五章控制电路工作原理简介34
5.1模拟板系统结构及其工作原理34
5.1.1模拟板主要芯片介绍34
5.1.1.1AD803434
5.1.1.2HCNR20034
5.1.1.3MAX462635
5.1.1.4LM39336
5.1.1.5LM35837
5.1.1.6AD62237
5.1.2模拟板模块电路分析37
5.1.2.1二次电压调理输出38
5.1.2.2二次电流调理输出38
5.1.2.3母线电压调理输出38
5.1.2.4母线电流调理电路38
5.1.2.5一次电流调理电路39
5.1.2.6温度采样电路39
5.2数字板系统结构及其工作原理39
5.2.1数字板主要芯片介绍39
5.2.1.16N13740
5.2.1.2ULN2003A40
5.2.1.3AD69441
5.2.2数字板模块电路分析41
5.2.2.1PWM驱动信号以及故障信号41
5.2.2.2开关量信号41
5.2.2.3状态量信号采集42
5.2.2.4电源设计42
5.3DSP板系统结构及其工作原理42
5.3.1DSP板主要芯片介绍42
5.3.1.1MAX48542
5.3.1.2PCA82C25043
5.3.2DSP板模块电路分析44
5.3.2.1RS48544
5.3.2.2RS23244
5.3.2.3CAN44
5.3.2.4电源部分44
5.4驱动板系统结构及其工作原理45
5.4.1驱动电路的作用45
5.4.2驱动板主要芯片介绍45
5.4.2.12SD315AI简介45
5.4.2.2主要参数46
5.4.3工作原理及性能特点46
5.4.3.1工作原理46
5.4.3.2性能特点47
5.4.3.32SD315使用时注意事项47
5.4.4驱动板模块电路分析49
第六章HF-01型电除尘高频电源起吊、安装及存储50
6.1设备的起吊50
6.2设备的安装50
6.3储存50
第七章HF-01型电除尘高频电源系统硬件模块调试说明51
7.1.1接口定义51
7.1.2调试步骤53
7.2模拟信号调理板调试55
7.2.1接口定义55
7.2.2调试步骤57
7.3驱动板调试63
7.3.1接口定义63
7.3.2调试步骤63
7.4DSP板调试66
7.4.1器材准备66
7.4.2DSP线路板的检测项目66
7.4.2.1上电检测66
7.4.2.2烧写程序66
7.4.2.3IFIX操作测试界面简介67
7.4.2.4测试步骤67
7.5采样板调试70
7.5.1接口定义70
7.5.2调试步骤70
7.6桥板调试72
7.6.1调试步骤72
第八章HF-01型电除尘高频电源上位机调试说明73
8.1注意事项73
8.2首次使用或大修后设备启动前检查73
8.3启动步骤73
8.4系统模块测试73
8.4.1变压器检查74
8.4.2控制电路上电检查74
8.4.3通讯检测74
8.4.4温度检测75
8.4.5IGBT驱动信号检测75
8.4.6模拟电场检测75
8.4.7风机检测76
8.4.8充电76
8.4.9系统运行76
8.5高频开关电源参数校正及录入77
8.5.1开关电源参数校验77
8.5.1.1相电流值I1调整78
8.5.1.2二次电压值U2调整78
8.5.1.3二次电流值I2调整78
8.5.2开关电源参数录入78
8.5.2.1MOD0数据记录78
8.5.2.2MOD1数据记录78
8.5.2.3MOD2数据记录78
8.6关机步骤78
第九章HF-01型电除尘高频电源上位机监控系统调试及操作指南80
9.1开机及关机80
9.1.1开机80
9.1.1关机80
9.2画面及操作说明80
9.2.1主画面81
9.2.2高压整定参数81
9.2.3实时数据画面82
9.2.4实时和历史曲线画面82
9.2.5报警一览画面82
9.2.6报警历史画面82
9.2.7参数设置画面83
9.2.8低压控制系统83
9.2.9高压运行报表84
9.3监控系统故障处理84
9.4系统参数说明84
9.5软件维护86
9.5.1软件安装86
9.5.2软件备份87
9.5.3监控系统快速恢复87
第十章HF-01型电除尘高频电源故障处理88
10.1线路板调试88
10.2驱动板调试88
10.3采样板调试88
10.4DSP板调试88
10.5数字板调试89
10.6整机调试90
第十一章设备维护与保养92
11.1正常运行维护92
11.2定期维护和保养92
第十二章产品清单93
12.1装箱清单93
12.2高压电源配电箱主要元件清单93
附录一DSP线路板基本结构图94
附录二DSP测试板基本结构图94
附录三DSP板测试画面95
附录四信号调理板接线图96
附录五数字信号调理板PCB板图97
附录六模拟信号调理板PCB板图98
附录七DSP信号调理板PCB板图99
附录八驱动板信号调理板PCB板图100
第一章绪论
1.1引言
电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将燃灶或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。
国外多称静电除尘器，而实际上“静电除尘”这个名词并不确切，因为粉尘粒子荷电后和气体离子在电场力作用下，要产生微小的电流，并不真正是静电。
但是习惯上将所有高压低电流现象也包括在静电范围之内，所以把这种除尘装置也称为静电除尘器。
而我国习惯上叫静电除尘器或电除尘器。
它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。
由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。
首先回顾一下国内外电除尘器的发展概况，对掌握、了解电除尘技术是很有帮助的。
1.2电除尘器的发展概况
静电除尘的第一个演示是由德国人霍非尔德（M．Hohlfeld）在1824年完成的。
他证明用莱顿瓶的电荷供给一个盛满带烟雾的玻璃瓶，通过放在瓶中的金属线产生放电现象而使烟气被净化。
二十世纪初时的1907年美国加里福尼亚大学化学教授科特雷尔，（P．G．CottreU）将第
一台电除尘器成功地用于工业生产。
他的试验装置用于捕集比电阻较低的硫酸雾和采用新发明的同步机械整流器。
1910年用于冶炼铜、铅和锌回收烟气中的金属氧化物。
1912年用于水泥工业生产。
第一次采用细导线作放电电极，操作电压达45kV。
随着世界科学技术发展和工业水平的提高，西欧各工业发达的国家，在本世纪初时，相继开展电除尘的研究工作。
特别是第二次世界大战以后，一些发达的资本主义国家，在发展工业的同时，出现了大气污染的社会问题。
自五十年代伦敦烟雾使四千余人在两周内丧生的事件发生后，大气污染的工厂日益受到社会各阶层的关注。
在这种背景下，电除尘器以其独特的优越性而兴盛起来。
本世纪三十年代，一些国家的有色冶金工厂为了利用烟气中大量存在的SO2来制硫酸，便采用效率较高的电除尘器捕集烟气中的固体金属氧化物粒子。
与此同时，水泥工业也开始采用电除尘器净化回转窑的烟气。
到五十年代，黑色冶金部门才开始
采用这一设备。
1954年电除尘器第一次在净化高炉烟气方面获得成功，1956年电除尘又用于
净化吹氧转炉的烟气，同时在烧结、平炉、电炉、石灰窑、轧机等设备也都先后采用了电除尘器，五十年代可以说是电除尘器被广泛推广使用的年代。
除了冶金和建材工业部门采用外，迅速扩展到火力发电、化肥、造纸、石油、炭墨和合成纤维等工业部门。
到六十年代，电除尘器已遍及各个工业部门，这是由于从六十年代起不少工业发达的国家制定了有关环境保护法规。
各企业不得不采用高效的电除尘器来净化烟气，随着环境保护的日益迫切，高效的电
除尘器以迅速发展，应用范围也更加广泛。
电除尘器的使用领域不断扩大。
电除尘器的结构、性能和控制方式等也日臻完善。
就电极构造而论，最早的是筒形管状收尘极和细圆电晕极。
四十年代出现了板状收尘板，
使电场空间利用率大为提高。
1954年开始采用螺旋形细圆线代替直细圆线作电晕极，和直的
细圆线相比，螺旋形线降低了起晕电压，这对捕集某些比电阻较高的粉尘是有利的，其后出
现了星形电晕线，使电场力线分布更为合理，1960年有人发现芒刺电晕线比螺旋线和星形线的起晕电压更低，更适合于捕集高比电阻粉和净化高浓度烟气。
从四十年代到六十年代，为
了防止已被捕集的粉尘产生二次飞扬，带有各种防风槽的板状收尘极被设计出来，在实际使
用中取得了良好效果。
就电除尘器的单机处理能力而论，在二十世纪初叶，每小时只能处理数千立方米烟气，
53
其原因是受电源装置和风机能力的限制。
四十年代，处理能力突破每小时110m，1954
53
年，最大处理风量为每小时5.510m,到六十年代，大型火力发电烟气净化的需要，电
53
除尘单每小时处理能力已突破1010m大关，现在对750MW乃至1000MW的火力发电机组的锅炉烟气也能由电除尘器来承担净化了。
可见电除尘器的单机处理能力发展也是很快的。
就电除尘器的结构尺寸而言也是越来越大。
五十年代认为板长度不能超过8m,到1960
年极板长度就越过10m，1970年后，出现了20m长的收尘极板，现在的大型电收尘，就象一座高层的钢铁大厦。
电除尘技术的发展与高压供电及其控制装置的发展是密切相关的，电除尘器的高压电源
装置一般有升压，整流和控制三部分。
用变压器升压是迄今仍在使用的经济而实用的方法，只是随着绝缘技术的进步，变压器的性能更为优越、体积缩小。
在整流方面，早期的电除尘
器是采用机械同步整流方法，在五十年代几乎是唯一的办法。
五十年代后，电子元件逐渐成
熟，机械整流曾被电子管整流所代替，但未获得大规模应用。
1956年开始用硒整流器，但体
积庞大。
在五十年代末期硅整流器的出现，很快就取代了硒整流器。
在控制方面，随着电子
技术的发展，控制技术和方法也日新月异。
早期的电除尘器是靠人工控制电压和电流，最早
采用自耦变压器或感应调压器来调节输入电压。
早在二十年代初就已出现用直流磁场来改变
交流线圈阻抗的理论，但是直到高导磁率的磁性材料和半导体整流元件大量生产和质量提高后，饱和电抗器才真正在自动控制方面得到应用。
从五十年代起，饱和电抗器就开始代替调
压变压器，为电除尘器的自动控制奠定了基础。
采用饱和电抗器控制还存在缺陷，即电效率
低，跟踪速度慢，控制精度低等，所以到六十年代广泛采用可控硅控制。
由于可控硅的应用，
使电除尘器的电源获得了新的控制特性，即快速降压和升压。
这种特性使电除尘器有可能在
电场发生闪络的瞬间立即降压而不产生孤光放电或击穿，同时又能立即使电压回升，让电场
重新正常工作。
这样，电场的工作电压会始终接近于击穿前的临界电压，从而保证最高的除
尘效率。
随着电子技术的飞速发展，控制部分也得到较大的改善和提高，先后由晶体管电路
控制到集成电路控制，进而到计算机控制及智能控制，发展到目前的网络控制。
使电除尘的
运行、管理及自动化程度，都获得了空前的发展。
电除尘器的本体和电源装置到现在已发展到日趋完善的阶段，实践经验也得以不断地积
累，回顾电除尘基础理论研究的进展也是很有益的。
从1911年起，美国人斯特泪（W.W.Strong）开始研究电除尘的理论，他对诸如尘粒荷电、电场形态、除尘效率等方面不断作出了大量的分析，他的不少分析直到今天还是正确的，
为电除尘的理论奠定了初步基础。
到1922年多依奇（Deutseh）假设在没有紊流等理想条件下推导出除尘效率的理论公式。
据此，人们还常把效率与收尘极板面积和气体流量之间的数学表
达式冠以多依奇的姓氏，成为目前除尘理论的基础。
多依奇公式是在安德森（Anderson）关于
电除尘指数定律的基础上导出的，所以多依奇公式也称为安德森一多依奇公式。
1923年罗曼
（Robman）确立了电场荷电的原理，1932年波德尼尔（Pam+henier）和莫罗一哈诺特（Moreau-
hanot）发表了粒子碰撞荷电和扩散荷电的方程式，至U1951年怀特导出了更加精确的扩散荷电
方程式。
1948年怀特和1961年波德尼尔报导了捕集高比电阻粉尘时反电晕影响的研究结果。
1918年沃尔柯特（Wolcott）,1934年费兰克（Frandk）,1960年彭尼（Peneg）和克雷格（Craig）对火花放电进行了研究。
1970年奥格尔斯比（Oglesby）和尼科尔斯（Nichols）提出了包括影响电除尘器性能的理论和经验在内的数学模型，1957年克奇（Gooch）等人对这一模型作了改进。
综上所述，电除尘基础理论经历了不少科学家的探索和研究，电除尘经历了几十个年代的工业实践，在结构、性能和控制方式等方面，随着工业技术的发展、环境保护的要求以及科学技术的发展，不断得以提高与完善，达至了长期、可靠和安全的运行要求。
我国从事电除尘技术和产品的研究和生产起步较晚，1949年以前，全国只有沈阳冶炼厂、
葫芦岛锌厂和本溪水泥厂等有屈指可数的几台电除尘器，而且性能很差，结构也非常陈旧。
新中国成立之后的一个较长的时间里，由于工业不发达，环境保护的重要性没有充分显现出来，但为了回收有价值的物质，在冶金、水泥、化工等行业相继也采用了一些电除尘器，这些电除尘器一部分是国外引起的，一部分是仿制的，直至上世纪六十年代初期，我国各个工业部门装备的电除尘台数也不超过60台。
我国有计划、有组织地开发、研究和生产电除尘器是始于上世纪六十年代末、七十年代初，当时的冶金部、建材部、第一工业机械部先后组织本行业的设计、研究院、所和企业开展电除尘器的试验研究工作，并着手于电除尘系列的样机设计。
1974年，在电气控制方面，
可控硅调压高压硅整流设备的研制成功，采用可控硅技术代替饱和电抭器技术已成为可能，火花跟踪的自动调压技术和电除尘器样机生产有力地促进各行业对电除尘器的初步认识和应用的开展。
上世纪八十年代初开始，我国的电除尘器发展步入快车道。
随着国家改革开放的不断深入，国家工业化水平不断提高，为遏制和治理随之而来的日益严重的环境污染问题，国家把环境保护作为基本国策，促进我国环保产业的快速发展。
环境污染的防治在很大程度取决于环境工程技术的提高，电除尘器以其除尘效率高、能耗低、能处理高温和大烟气量的气体等特点而被电力、冶金、建材、化工等行业的烟尘治理中广泛采用。
近20年来，我国的电除尘器科研和生产企业的科技工作者，在粉尘荷电特性、粉尘特性对电除尘器的影响、板线形式及其最佳匹配、气流分布、烟气调质以及供电电源的适应性和可靠性等方面都做出了比较深入的研究，为推动我国电除尘器的理论认识的深入和生产企业的发展壮大都起至的重要用。
八十年代中后期，我国电除尘器制造企业先后从美国GE公司、瑞典Flake公司、德国Lurgi
公司、EE公司等公司引进电除尘技术，这对加快我国电除尘的技术进步也起到重要的作用。
目前，我国的电除尘器研制的总体水平已基本接近或达至了国际先进水平，我国的电除
尘器产业已能满足我国各行业，特别是电力、建材、冶金等行业的快速发展需求，而且逐步走向国际市场，我国已经成为电除尘器生产大国，而且正在向电除尘生产的强国迈进。
1.3电除尘器的分类
1.3.1按电极清灰方式不同分类
按电极清灰方式不同分为干式电除尘、湿式电除尘、雾状粒子捕集器和半湿式电除尘器
1、干式电除尘器
在干燥状态下捕集烟气中的粉尘、沉积在除尘板上的粉尘借助机械振打清灰的除尘器称为干式电除尘器。
这种除尘器振打时，容易使粉尘产生二次飞扬，所以，设计干式电收尘器时，应充分考虑粉尘二次飞扬问题。
现大多数收尘器都采用干式。
2、湿式电除尘器
收尘极捕集的粉尘，采用水喷淋或用适当的方法在除尘极表面形成一层水膜，使沉积在除尘器上的粉尘和水一起流到除尘器的下部而排出，采用这种清灰方法的电除尘器称为湿式电除尘器。
这种电除尘器不存在粉尘二次飞扬的问题，但是极板清灰排出水会造成二次污染。
3、雾状粒子电捕集器
这种电除尘器捕集像硫酸雾，焦油雾那样的液滴，捕集后呈液态流下并除去，它也是属于湿式电除尘器的范畴。
4、半湿式电除尘器
吸取干式和湿式电收尘器的优点，出现了干、湿混合式电除尘器，也称半湿式电除尘器，高温烟气先经干式除尘室，再经湿式除尘室后经烟囱排出。
湿式除尘室的洗涤水可以循环使用，排出的泥浆，经浓缩池用泥浆泵送人干燥机烘干，烘干后的粉尘进入干式除尘室的灰斗排出。
1.3.2按气体在电除尘器内的运动方向分类
按气体在电除尘器内的运动方向分为立式电除尘器和卧式电除尘器。
1、立式电除尘器：
气体在电除尘器内自下而上作垂直运动的称为立式电除尘器。
这种电除尘器适用于气体流量小，收尘效率要求不高及粉尘性质易于捕集和安装场地较狭窄的情况。
2、卧式电除尘器：
气体在电除尘器内沿水平方向运动的称为卧式电除尘。
卧式电除尘器与立式电除尘器相比有以下特点：
（1）沿气流方向可分为若干个电场，这样可根据除尘器内的工作状态，各个电场可分别施加不同的电压以便充分提高电除尘器的除尘效率。
（2）根据所要求达到的除尘效率，可任意增加电场长度，而立式除尘器的电场不宜太高，否则需要建造高的建筑物，而且设备安装也比较困难。
（3）在处理较大的烟气量时，卧式电除尘器比较容易地保证气流沿电场断面均匀分布。
（4）设备安装高度较立式电除尘器低，设备的操作维修比较简单。
（5）适用于负压操作，可延长排风机的使用寿命。
（6）各个电场可以分别捕集不同粒度的粉尘，这有利于有色稀有金属的捕集回收，也有利于水泥厂当原料中钾含量较高时提取钾肥。
（7）占地面积比立式电除尘器大，所以旧厂扩建或收尘系统改造时，采用卧式电除尘器往往要受到场地的限制。
1.3.3按除尘器的形式分类
按除尘器的形式分为管式电除尘器和板式电除尘器。
1、管式电除尘器这种电除尘器的除尘极由一根或一组呈圆形、六角形或方形的管子组成，管子直径一般为200—300mm，长度3—5m。
截面是圆形或星形的电晕线安装在管子中心，含尘气体自上而下从管内通过。
2、板式电除尘器：
这种电除尘器的收尘板由若干块平板组成，为了减少粉尘的二次飞扬和增强极板的刚度，极板一般要扎制成各种不同的断面形状，电晕极安装在每排收尘极板构成的通道中间。
1.3.4按除尘板和电晕极的不同配置分类
按除尘板和电晕极的不同配置分为单区电除尘器和双区电除尘器
1、单区电除尘器这种电除尘器的收尘板和电晕极都安装在同一区域内，所以粉尘的荷电和捕集在同一区域内，所以粉尘的荷电和捕集在同一区域内完成，单区电收尘器是被广泛采用的电除器装置。
2、双区电除尘器这种电除尘器的除尘系统和电晕系统分别装在两个不同的区域内。
前区内安装电晕极和阳极板，粉尘在此区域内进行荷电，这个区为电离区，后区内安装收尘极和阴极板，粉尘在此区域内被捕集，称此区为收尘区，由于电离区和收尘区分开，称此为双区除尘器。
1.3.5按振打方式分类
按振打方式分为侧部振打电除尘器和顶部振打电除尘器
1、侧部振打电除尘器这种除尘器的振打装置设置于除尘器的阴极或阳极的侧部，称为侧部振打电除尘器；现
用的较多的为挠臂锤振打，为防止粉尘的二次飞扬，在振打轴的360°上均匀布置各锤头，
避免同时振打而引起的二次飞扬。
其振打力的传递与粉尘下落方向成一定夹角。
2、顶部振打电除尘器这种电除尘器的振打整置设置除尘器的阴极或阳极的顶部，称为顶部振打电除尘器。
早期引进美式电除尘器多为顶部锤式振打，由于其振打力不便调整，且普遍用于立式电除尘，因此得不到广泛应用，现应用较多的是顶部电磁振打，安装在除尘器顶部，振动的传递效果好，且运行安全可靠、检修维护方便，
综上所述，电除尘器的类型很多，但是大多数工业窑炉是利用干式、板式、单区卧式，侧部振动或顶部振打电除尘器，本文将较详细介绍的是
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