第十五章电除尘的电气设备12391259.docx
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第十五章电除尘的电气设备12391259
第十五章电除尘的电气设备
第一节概述
现代大型燃煤机组，锅炉燃烧时烟气含有大量的煤粉灰尘和有害气体。
如直接向空气中排放，将对环境造成严重污染，也将造成风机负荷增加，叶片磨损甚至断裂。
采用高效的电除尘器可以解决上述情况的发生。
电除尘的基本原理是将直流电压施加于放电极和接地的收尘极之间，产生很大的电场强度，足以使放电极周围发生电晕，由电晕放电产生的气体离子，在高强度电场作用下，迅速向收尘极运行，当含尘气体通过电极时，带电离子把电荷传给尘粉，在电场作用下带电尘粉向收尘极漂移，并沉积在收尘极形成灰尘层，再采用振打电极的方法，使灰尘离开电极降落到除尘器灰斗。
电除尘器的效率主要取决于放电极和收尘极之间的电压。
但是其最佳的电压值受进入电除尘器粉尘成分，温度，湿度，比电阻浓度以及电极间距，电极型式，电压波形，电极上积尘情况等因素的影响。
所以，大多数电除尘器的最佳工作电压时常会有很大的波动，需要加以控制。
高压硅整流器控制设备这一自动装置，可以根据最佳火花频率或近似无火花状态下工作，使电除尘的输出功率保持在最大值。
第二节静电除尘器
为了收集锅炉烟气中的尘粒，每台炉配置若干台静电除尘设备，它安装于空气预热器与吸风机、烟囱之间，由几个串联电场组成，每个电场都有一套高压设备，其二次直流输出的额定电流一般为1.2A，额定电压为60—72KV。
静电除尘包括外壳、内部件、电气设备三个主要部分组成。
一、外壳
电除尘外围部分，一般类似与正方体结构。
起闭封、固接、保护内部设备之作用。
二、内部件
电场的放电极型式有芒刺线和星形线等，所有的放电极都固定焊接与框架中，集电极排好在放电极的对面，这些电极都是由特殊的金属板轧制成，具有很好的抗振动能力。
它们的外形具有许多凹槽，用来释放收集的粉尘，用落锤敲打机构以清除集电极粉尘，而且每个区域都是独立的振打机构，放电极尘粒的清除由每个电场用两个振打机构完成，彼此独立。
三、电气设备
静电除尘装置由高压控制装置，硅整流变压器，高压隔离开关、高压电缆和低压控制装置及电机等组成。
高压控制装置用来保证达到最佳除尘效率。
开机启动时，在装置起动上升回路的加速作用下，电场电压快速上升。
当电场发生第一次闪络后，起动上升回路自动退出，一次闪络后上升回路投入，电场电压的上升速率按闪络频率的给定量上升。
由于前级电场收尘量较大，电场闪络频繁。
因此该电场电压的控制主要根据闪络的强度和次数来进行。
后级电场收尘量小，极板不易积灰，一般不易发生闪络，且电场电压较高。
中间级电场的运行工况介于上述两者之间，其电压控制特性也介于两者之间。
若电场由于积灰过多，电晕线断裂等引起电场短路，导致电场电压低于低压检测回路的门坎值，经检测判断并延时后可恢复到正常工况或低电压保护动作，跳开电源开关。
下节将主要讨论。
第三节电除尘的电气设备
一、电除尘高压供电装置
高压供电系统设备由高阻抗整流变压器、隔离开关和控制柜等三个部分组成。
其工作原理是交流380V电源经刀闸保险、电缆进入控制柜，经控制柜内可控硅调压，再送入高压整流变压器，整流变输出经高压隔离开关向除尘器电场输出脉动直流负高压，并由控制柜在控制室里施行控制。
高压控制柜的主要作用是将两相380V、50Hz的工频电压，经过一组由电压自动调整器控制的晶闸管调压，为整流变提供可调节的输入电压。
二、GGAJ02D2－1.2/60型高压硅整流设备
1.系统特点
1）系统采用电流电压闭环控制方式，具有良好的火花跟踪特性，并能及时有效地控制和抑制负载开路时的过电压和负载短路时的过电流。
2）电场内的火花信号取自高压侧电压取样端，因而使火花检测具有很高的灵敏度和和较强的抗干扰能力。
3）采用高阻抗的变压器，能有效的抑制短路电流和利于波形的改善，变压器二次侧装有高压电抗器，用来抑制电场频繁闪络时的瞬态高频信号。
4）控制系统具有检测负载开路，短路，电弧及油稳超限等故障功能并及时报警，自动对设备进行保护。
2.电气参数
交流输入电压50HZ380±5%V
交流输入电流270A
交流输入功率103KVA
直流输出电压60KV
直流输出电流1.2A
直流输出功率72KW
闪络封锁时间20ms
电弧封锁时间100ms
开路输出电压＜70KV
闪络频率15～150次/分
欠压整定值15KV
欠压报警时间10s
电压上升率调节范围7～90s
输出电压调节范围30～10%Un
3.控制单元工作原理
1）稳压电源
2）微机电路
计算机部分，接口电路
3）外围电路
三、高短路阻抗整流变压器
1.整流变特点
1）高压整流变压器的特点：
输出直流负高压
因为电除尘器电场在直流负高压作用下，其起晕功率较正高压低，而击穿电压又较正高压高，电场的电压动态范围比较宽。
2）输出电压高，输出电流小，电压须跟踪不断变化的电场击穿电压。
3）回路阻抗电压比较高。
4）温升比较低，这是由于其内部安装硅整流元件，以确保元件正常工况。
2.结构原理
GGAJ02D2－1.2/60高压硅整流变压器是由升压变压器、高压硅堆、直流电抗器、高低压瓷套管、气囊、油箱、测量元件及保护元件等组成。
其中升压变、高压硅堆、直流电抗器、气囊、低压套管、油箱盖测量保护元件联成一体。
油箱和高压套管联成一体。
GGAJ02D2－1.2/60中前G：
所用半导体材料为硅
后G：
高压整流用
AJ：
油浸自冷式
02：
可控硅调压
D2：
产品代号
1.2：
额定直流输出电流1.2A（平均值）
60：
额定直流输出电压60KV（平均值）
1）升压变压器
升压变压器地原理与一般电力变压器相似。
低压线圈有三个抽头，以便调压。
使整流变的直流输出电压在额定负载下分别为60KV，54KV，48KV以适应不同电压下的电除尘器的伏安特性。
初次级线圈之间设有静电隔离层并与铁芯一点接地。
2）高压硅堆
高压硅堆地作用是将升压变输出的几万伏交流电压整流成高压直流电。
接成桥式整流电路，每个桥臂上有250个高耐压二极管串联组成，每只二极管上并联一只均压电容以防止二极管分压不均造成击穿。
3）直流电抗器
直流电抗器有6个相同匝数，相同直径的线圈串联而成，串联在高压直流输出端。
抑制频繁闪络的高频瞬态信号，保护高压硅堆。
4）气囊
该式整流变采用气囊充气式负压结构以适应电压器油温变化时，变压器充满油的需要。
5）测量元件
包括电流测量元件和电压取样元件，将电阻接于高压整流变直流输出端，为避免电流测量电阻和电压取样电阻开路，造成过电压损坏电气元件，在电阻两端并联一只小型阀型避雷器。
6）保护元件
保护元件主要包括液位继电器，温度继电器，压力继电器，它们对高压硅整流变压器运行时的油位、温度异常和内部故障产生的气体压力剧增起报警和保护跳闸作用。
四、GN2－60A四点式直流隔离开关
GN2－60A四点式直流隔离开关是户内式手动操作的高压隔离开关。
安装于收尘器与高压硅整流变之间，在无载的情况下用于电除尘高压直流回路的接通，联络和接地。
GN2－60A中G：
高压隔离开关
N：
户内式
2：
设计序号
60：
额定工作电压（KV）
A：
第一次设计
1.结构
隔离开关主要由底座、支柱绝缘子、导电部分、操作机构等部分组成。
1）底座
底座上装有两个可旋转的高压绝缘子和一个固定的高压绝缘子及一根接地杆，每个旋转的高压绝缘子的顶部带有一把闸刀。
2）支柱绝缘子
支柱绝缘子采用ZN35－400型支柱绝缘子，承受375公斤抗弯力的作用。
3）导电部分
导电部分由闸刀、触片、转臂和接线螺杆等部分组成。
其作用是将高压整流器的直流电流输入至电场或接地。
4）操作机构
操作机构由手柄、轴、转臂和连杆等部分组成。
当操作手柄时，轴带动转臂并通过连杆和撑板，使高压绝缘子旋转。
同时，依靠定位机构使闸刀正确打入触座地位置。
五、电除尘器低压控制系统
1.低压控制系统作用
1）可以提高除尘器运行的自动化程度
2）改善运行状况，减轻维护人员劳动强度
3）提高除尘器效率
2.低压控制系统的内容
1）阴、阳极振打控制
2）灰斗料位控制
3）灰斗温度控制
4）保温箱温度控制
5）检修门联锁控制
6）信号显示和综合报警
第四节岱海电厂电除尘电气设备简介
一、设备名称、型号及制造厂家
设备名称：
高压静电除尘用整流设备。
设备型号：
GGAj02K—（）A/（）kV※
含义如下：
G——硅整流
G——高压用
A——少浸自冷
K——MVC微机控制
（）A——额定整流电流
（）kV——额定整流电压
※——硅整流变压器结构形式
※注：
对于整流变压器，该部分字母含义如下：
C：
低阻抗变压器，高压侧面引出。
G：
高阻抗变压器，高压垂直向上引出。
CG：
高阻抗变压器，高压侧面引出。
空白：
低阻抗变压器，高压垂直向上引出。
制造厂家：
福建龙净环保公司
二、设备基本作用、特点
1、本设备的基本作用是将工频交流电源变换成高压直流电源输出，在选用适当的电极等机械装置后，配套组成的高压静电除尘设备，
2、设备特点：
本设备采用16位单片机的新一代电除尘微机控制设备。
该设备立足于“全数字化技术特征、高精度火花响应控制、独创性控制功能、网络化设计概念”四大目标。
应用了龙净最新研究成果，吸收了国内外最新技术控制精华，控制部分采用以80C196KB单片机为核心的MVC－196微机自动电压控制器。
主要技术特点有：
①采用高速、高性能、大容量真16位单片机系统。
对模拟信号输入采用高速、高分辨率的A/D采样输入，所有参数全部实现数字化处理，真正实现全数字化控制。
控制器显示采用2×16字符液晶显示器显示，所有参数输入采用功能键操作，极为简便；在IPC上位机控制条件下，设备的启动/停止操作、所有参数的设定和修改全部可在上位机上完成。
②独家采用硬件和软件双重火花检测控制技术，兼容DAVC原有的浮动火花检测控制的优点，闪络控制实现无冲击不关断软控制，电场电压恢复很快，损失极小。
设备可在高火花频率（每分钟500次）下安全、稳定运行。
与其它控制设备相比，可较大幅度地提高平均电压和平均电流,从而稳定提高除尘效率.
③独创具有自己特色的优异功能
A可在几秒钟内自动快速绘制电场动态伏安曲线族。
该族曲线包括平均值、电压峰值、电压谷值等三组曲线：
动态曲线族与静态曲线相比更为真实地反映电场内部的工况情况IPC通过对动态伏安伏安曲线族的分析,可对反电晕、电晕封闭、电场积灰等工况的发生及程度作出准确的判断。
.
B设备自身具有与“数字存贮示波器”相似的瞬间单次波形记录贮存功能和重复波形记录刷新功能。
自动捕捉火花放电瞬间的电压、电流波形并自动刷新、自动记录正常运行时的电压、电流波形。
在IPC上位机上可调看实时的电压、电流波形和火花放电波形。
通过远程网络技术，技术人员可以远距离在线将设备所有特性参数调试至最佳状态，并随时观测电压、电流波形。
C所有控制特性参数均可在IPC上位机中修改和设定。
设定后用控制设备中可记忆存储器保存，掉电参数不丢失。
在IPC闭环控制条件卞，设备工作方式、运行电压、电流、特性参数由上位机随时自动调整至除尘最佳状态或保效节能最佳状态。
④强化网络系统控制，该设备设计成为IPC的一个功能强大的子系统。
当与IPC联网时，IPC可监控MVC-196的实时控制状态，可将控制渗透到每一项控制内容，所有功能均可在远距离实现。
当MVC-196脱机运行时，所有操作均可在本地实现，具有极强的适应性。
⑤增加并完善了许多控制功能
A将控制方式扩充为全波、双半波间歇供电、单半波间歇供电三大模式，每种模式均有10种运行方式。
对全波供电而言，新提供了以火花率设定为基础的控制方式，设备可稳定运行在设定的火花率之下；对间歇供电而言，不仅提供了双半波、单半波两种模式，还提供了充足的占空比调节范围。
BIPC通过自动快速电场动态伏安曲线族测试功能和浊度仪实时检测闭环控制功能，将圆满地实现动态反电晕检测控制，通过间歇供电等技术将大大减轻反电晕的危害。
C具有特殊的超电压限制和限流控制措施，确保设备在运行过程中不出现输出电压过压现象和电流超额现象。
具有完善的短路、开路、过流、偏励磁、超油温等故障检测功能，设备保护更为完善。
三、主要技术性能和技术参数
输出电压调节范围：
0～100％；
输出电流调节范围：
0～100％：
最高输出电压设定范围：
100～120％。
火花率设定范围（方式2）：
6～500次／分；
运行方式：
连续；
技术参数如下
序号
项目
单位
卖方提供的内容
1
设计效率
%
≥99.80
保证效率
%
≥99.70
校核煤种效率
%
≥99.70
2
本体阻力
Pa
<250
3
本体漏风率
%
<2.5
4
噪声
dB
<85
5
外形尺寸（每台炉）
m×m×m
见附图表
6
电场通道数
（1）
个
2×44
电场同极距
mm
400
每个电场的有效长度
m
5
五个电场的总有效长度
m
25
电场的有效宽度
m
8．8（单室）
电场的有效高度
m
15.00
总集尘面积（每台炉）
m2
135000.00
7
有效断面积
m2
2×540.00
8
长、高比
1.67
9
室数/
2
电场数
5
10
阳极板型式
ZT24板
阳极板总有效面积
m2
67500.00
阳极板材质
SPCC
11
阴极线型式
针刺线
阴极线总长度
m
101574.5
阴极线材质
不锈钢/碳素钢
12
比集尘面积（最大烟气量）
m2/m3/s
125.21
一个电场不工作时的比集尘面积
m2/m3/s
112.69
13
驱进速度
cm/s
4.64
一个电场不工作时的驱进速度
cm/s
6.07
14
烟气流速
m/sec
0.88
15
壳体设计压力：
负压
KPa
-6
正压
KPa
+6
16
壳体材料
Q235
17
每台除尘器灰斗数量
个
20
18
灰斗加热形式
板式电加热
19
每台除尘器所配整流变压器台数
台
20
20
整流变压器型式及重量
t
油浸自冷式/～1.88
21
GGAj02K型
1.2A/60KV8台
1.2A/66KV32台
每台整流变压器的额定容量
kVA
103
114
整流变压器的输入电压
V
380
380
整流变压器的输入电流
A
271
298
整流变压器的输出电压
kV
60
66
整流变压器的输出电流
A
1.2
1.2
22
整流变压器适用的海拔高度
和环境温度
m、℃
2000/40
23
电气总负荷（每台炉）
kVA
5194.6
24
最大运行负荷（每台炉）
kVA
3017.6
四、功能
l、控制方式
具有多种控制方式可供用户在不同工况条件下选用
A火花跟踪控制
B最高平均电压控制
C火花率设定控制
D临界少火花控制
E双半波间歇供电控制
F单半波间歇供电控制
G可根据用户要求提供其它各种不同的控制方式2、故障报警和保护功能
2、保护功能
有下列各种保护功能，控制器显示故障类型、发出声响报警并自动切断主电源。
A过流保护
B负载短路保护
C负载开路保护
D危险油温保护
ESCR短路保护
F偏励磁保护
G过压限制保护过流限制保护
H设备自检和恢复功能：
系统在每次上电时执行自诊断程序，当系统中的EEPROM、RAM、主要接口芯片以及SCR等主要器件失效时，系统将发出报警信号，并中止程序的运行。
系统检测到设备设定参数出错时，会自动纠正错误，将缺省值调出并写入EEPROM保存。
在运行过程中，当由于某种特殊原因（如强干扰）引起控制程序的不正常运行或程宇运行出错时，控制系统看门狗电路能在一定时间后自动重新启动运行，恢复系统的正常工作。
3、显示功能
控制器面板上设有2行16字符液晶显示器，可显示一次电流、一次电压、二次电流、二次电压、火花率、控制方式牧行参数。
显示方式可设定为定屏显示和巡屏显示两种。
当系统故障跳闸或自检出系统故障时，由显示器显示故障的类型。
4、扩展功能
预留串行通讯口，可实现同上位机的联机／组成电除尘器计算机控制系统。
上位机可对本设备实现远方启动/停机操作，可读取全部运行参数，可对所有设定参数进行修改。
其它独特功能可参看第一章中技术特点部分的第③④点说明。
五主要结构及工作原理
1、本产品选用两室五电场，高阻抗整流变压器，全套设备由高压控制柜、整流变压器两大部件及高压隔离开关、振打装置、加热装置、控制系统等设备组成，控制柜和整流变压器之间用电缆连接。
每台电除尘器控制柜接线为单母线接线。
两路380/220V独立电源，供每台炉电除尘器使用。
每台除尘器的电控柜设置一个电源进线柜，进线开关的额定电流不小于4000A。
开关设置分励线圈，故障时应能与上级开关联锁跳闸。
进线柜用母线桥与开关柜相接。
整流变压器为油浸、户外一体式，变压器油采用45号。
变压器下设储油槽，各储槽具有导油管引至地面。
高压输出端在进入电场前配置高压阻尼元件。
采用电动高压隔离开关，并可在控制室显示隔离开关的位置。
高压隔离开关柜与电除尘器绝缘子室间采用穿墙套管隔绝，密封可靠，防止雨水及冷风由此漏入绝缘子室。
高压直流供电装置的自动控制和低压供电装置的自动控制采用全数字微机自动控制和采用可编程序控制器（PLC）来实现。
程控系统的上位机留有与全厂辅助车间集中监控系统的双向通讯接口。
其通讯接口型式为以太网接口。
通讯接口必须能够提供百兆单模光纤接口。
运行人员能在全厂辅助车间集中监控系统操作员站完成对除尘器系统的监控管理。
每台整流设备的一次侧和二次侧的电流和电压信（4~20mADC）均在控制室CRT上进行显示，电除尘器本体上的所有检修门、人孔门、通向除尘器高压电气设备的门均与高压电源系统有可靠的联锁手段，即只有在电源被切断并消除残留电荷的情况下才能进入除尘器内部，以保证人身安全。
2、主回路工作原理
主回路原理包括设备主回路、操作控制电路和辅助电路（如冷却风机）等几个部分。
交流380V电源由反并联晶闸管V1、V2交流调压后，送至整流变压器初级，再经升压、整流输出直流负高压。
R9和R7分别为直流高压侧电流取样电阻和电压取样电阻。
电流和电压取样讯号送至MVC-196控制器，由微处理机系统进行运算处理后，输出信号控制晶闸管的导通角，形成闭环的自动电压控制系统。
3、MVC-196微机电压自动控制器的工作原理
MVC-196控制器电路是一个以MCS-96系列单片机80C196KB为核心的专用微机系统。
本系统不仅应用了80C196kB自身的8路A/D通道，还应用了8路扩展电路。
故本系统最大A/D输入通道数为5路。
本系统采用高速、高分辨率的A/D采集一次电压、电流和二次电压、电流以及其它模拟信号，对二次电压、二次电流信号还进行瞬时值的采样。
这些参数全部实现数字化处理，保证真正实现全数字化控制。
单片机系统采用了大容量的存贮器，以保证大容量运算贮存的需要。
系统还采用可记忆存贮器，可使设定参数掉电不丢失。
CPU根据设定的工作模式和控制方式按不同的算法确定每一半波的导通角，并送出相应的定时值启动内部定时器，定时时间到，定时器输出SCR移相触发脉冲。
触发脉冲经门控电路送至SCR触发电路，经光控可控硅隔离输出两路同电源正，负半波同步的晶闸管触发信号，经SCR调控输出电压、电流。
而电压、电流反馈信号又由A/D电路输入到CPU进行比较运算，”经过CPU不断调整导通角使输出达到设定值。
当电场发生闪络时，闪络检测将在CPU内部软件和外部硬件电路同时进行。
软件检测不需要人工干预，是自动完成的。
硬件检测将闪络时的电流正常值同A/D转换器输出的基准值进行比较，以确定闪络的强度，并发出水花中断信号。
CPU综合软、硬件检测的结果对SCR进行控制。
实现无冲击不关断软控制。
2×l6字符液晶显示器由集成电路8255管理。
显示运行参数，显示故障类以及设定过程。
控制系统运行由过零脉冲电路产生的过零同步信号同步。
串行通讯驱动电路将TTL电平转换为RS-485电平并加以光隔。
实现长距离无干扰通讯。
开关量输入／输出（I／O）接口电路全部采用光隔。
该部分电路输入各种状态信号，并输出远启动、远停机（跳闸）等各种信号。
，
MVC-196控制器的原理方框图如图2，
MVC-196控制器原理图
六、操作和显示功能说明。
1液晶显示
本机采用2行16字符显示器，在运行时显示运行参数、状态或故障类型；在参数设定时，显示参数设定状态和设定值。
显示的参数和状态的意义详见下表。
显示状态一览表
显示
意义
ORIGINALPARAMETEROK!
源参数检查正确
USEDEFAULTPARAMETER
使用缺省值
RATE072Kv1.0A
设备容量：
72kV1.0A
REMOTE
远控状态
LOCOAL
本地状态
SCRALARM
可控硅报警
SYSTEMFAIL
系统故障
LOADSHORT
负载短路
LOADOPEN
负载开路
OVERCURRENT
过电流
BIASALARM
偏励磁故障
EEPROMHASAERROR
参数存贮器（EEPROM）有一个错误
HIGOILTEMP
油温超限
2、操作按键
本机共有【＋】、【－】、【设定Ⅰ】、【设定Ⅱ】、【自动/手动］、【复位】六个按键，每个按键的主要作用如下：
【＋】、【－】：
用于参数修改时的增、减；显示屏的切换；显示方式
的切换等。
【设定Ⅰ】、【设定Ⅱ】：
用于参数设定功能。
【自动/手动］：
手动与自动运行状态的切换。
【复位】：
系统复位或重新启动。
控制器上电后按【复位】键，系统将自动投入运行；运行过程按【复位】键，输出电压降为0。
此时设备可安全停机。
如果不停机，设备将自动再次进入运行状态；设备自动跳闸报警时，按【复位】键，解除报警状态。
3、参数显示
本机参数显示采用分屏显示方式，显示可分为两个不同阶段。
控制器从【复位】回至【运行】为第一阶段，称为初始阶段；正常运行时为第二阶段，称为运行阶段。
这两个阶段显示的内容有所不同。
第一阶段主要是逐屏显示本机所有设定参数；第二阶段主要显示运行数据和主要设定参数。
以下是这两阶段显示内容的说明：
①第一阶段（初始阶段）采用逐屏显示方式，逐屏显示内容如下：
第一屏：
参数自检结果报告。
第二屏。
设备容量值（kV、mA）；通讯地址；本地超控状态。
第三屏：
电流极限值；电压上限值：
手动设定值；上升率。
第四屏：
火花率设定值；运行方式。
第五屏：
火花响应；初值；终值；增量；关断半波数；高火花比较电平。
第六屏开始转入正常显示：
一次电压；二次电压；一次电流；二次电流。
②第二阶段（正常运行阶段）采用分屏显示方式，显示时可选择“定屏”显示或“巡屏”显示方式。
“定屏”时固定显示某一屏内容，“巡屏”时，巡回显示各屏内容。
以下是备屏显示内容：
第一屏：
一次电压、二次电压、一次电流、二次电流平均值；
第二屏：
二次电尽峰值、每分钟火花率、运行方式。
第三屏。
电流极限值、电压上限值、手动设定值、上升率；
第四屏：
火花率设定值、本地或遥控状态；。
＿
第
升级会员 