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Verfahren und Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Spannung von Elektrofilter-Hochspannungserzeugern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Spannung von Elektrofilter-Hochspannungserzeugern.
Es sind bisher viele Möglichkeiten der Steuerung oder Regelung von Hochspannungserzeugern für Elektrofilter vorgeschlagen worden. In der Hauptsache gehen diese Methoden auf die Tatsache zurück, dass im allgemeinen dieAbscheideleistung desElektrofilters optimal ist, wenn das Filter mit der höchstmöglichen Spannung betrieben wird. Die maximal mögliche Spannung des Filters ist die Durchschlag- spannung-U, j-. bei der dieKoronaentladung (Normalbetrieb) in einen Lichtbogen (Kurzschluss) übergeht. Die höchstmögliche Betriebsspannung des Filters ist demzufolge ein Wert, der dicht unter dem Wert der Durchschlagspannung liegt. Die Durchschlagspannung eines Elektrofilters ist kein konstanter Wert, sie ist während des Betriebes aus verschiedenen Gründen, z. B.
Unregelmässigkeiten in dem dem Filter vorgeschalteten technologischen Prozess, veränderlich. Die ersten technologisch sinnvollen Methoden beruhen auf dem fortlaufenden Abtasten der Durchschlaggrenze. Hiebei wird die Filterspannung selbsttätig bis zum Durchschlag erhöht, der Durchschlagslichtbogen gelöscht und die Filterspannung so weit reduziert, dass gerade kein Durchschlag mehr erfolgt. Dieser Zyklus wiederholt sich ständig. Auch ist bekannt, dass die Koronaentladung unter Umständen nicht sofort in einen kräftigen Durchschlag übergeht, sondern dass erst oft hintereinander selbstverlöschende Funken (Wischer) auftreten. Es wurde erkannt, dass dann eine für jeden speziellen Anwendungsfall besondere Anzahl von Wischern pro Zeiteinheit zugelassen werden kann, damit der Abscheidegrad optimal wird.
Das Prinzip des Abtastens der Durchschlagsgrenze, bei dem ein Befehl zur selbsttätigen Veränderung der Filterspannung durch den Durchschlag ausgelöst wird, wurde deshalb so erweitert, dass dieser Steuer-oder Regelbefehl nach einer einstellbaren Anzahl von Wischern erfolgt. Der Durchschlag im Filter istimNormalfall die Grenze des Arbeitsbereiches der Hochspannungsanlage und gehört damit zum Arbeitsbereich. Der Durchschlag ist aber ein Kurzschluss auf der Hochspannungsseite der Aggregate und muss ohne Schaden für die Anlagen ertragen werden können. Es werden deshalb geeignete Strombegrenzungsmassnahmen vorgesehen. Gegenwärtig sind Hochspannungserzeuger für Elektrofilter im Prinzip so aufgebaut :
1.
Von Steuer-oder Regeleinrichtungen beeinflusstes Stellglied mit Strombegrenzungseigenschaften auf der Netzeingangsseite eines Hochspannungstransformators.
2. Hochspannungsgleichrichter, diesem Hochspannungstransformator nachgeschaltet, der die Gleichspannung für das Elektrofilter liefert.
Im Zusammenhang mit den Strombegrenzungseigenschaften des Stellgliedes ergibt sich, dass bei
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Durchschlag immer eine Spannungsabsenkung erfolgen muss, d. h., dass sich die Spannung dem Filterinnenwiderstand entsprechend einstellt. Diese Spannungsabsenkung wird als Anregelkriterium für die Steuer- oder Regeleinrichtung verwendet
Fig. 4 dient zur besseren Erläuterung des bisherigen Standes der Technik, auf die im folgenden verwiesen wird. Die bisherigen Ausführungen arbeiten verfahrenstechnisch falsch, wenn eine Kennlinie --3- vorliegt Die Strom-Spannungs-Kennlinien stellen praktisch den VerlaufdesInnenwiderstandes des Elektrofilters dar.
Während bei den Kennlinien --1 und 2-- eine schlagartige Abnahme des Innenwiderstandes an den Punkten -PI und P- (Durchschlag) erfolgt und die Abscheideleistung optimal ist, wenn möglichst nahe unterhalb dieser Punkte gefahren wird, zeigen neuere Einsatzgebiete für Elektrofilter einen Verlauf nach Kennlinie-3--. Dort beginnt ein stärkerer Abfall des Filterinnenwiderstandes
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Charakteristiken entsprechend dem Verlauf der Kennlinie -3- treten beispielsweise dann-auf, wenn
Rücksprühen im Elektrofilter einsetzt.
Zweck der Erfindung sind ein Verfahren und eine Einrichtung, die für alle auftretenden Betriebs- fälle die maximale Abscheideleistung des Filters gewährleisten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu- grunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, die bei allen auftretenden Betriebsbedingungen verfahrenstechnisch richtig arbeiten.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die Ausgangsgrösse eines Reglers kontinuierlich oder diskontinuierlich solange vergrössert wird, bis die zu regelnde Filterspannung nach Durchgang durch den Maximalwert diesen um einen wählbaren Betrag wieder unterschritten hat, worauf die Ausgangsgrösse kontinuierlich oder diskontinuierlich verringert wird, bis die Filterspannung wieder einen bestimmten Wert unterhalb ihres Maximalwertes erreicht hat, womit dann wieder ein Ansteigen der Ausgangsgrösse des Reglers eingeleitet wird, so dass ein stetiges oder stufenförmiges Pendeln der Betriebswerte (Filterspannung und Filterstrom) um den den Optimalwert darstellenden Maximalwert der Filterspannung auftritt.
Erfindungsgemäss besteht die Einrichtung darin, dass der Regler einen Speicher für einen Extremwert der Spannung, einen mit dem Speicher verbundenen Differenzbildner, dessen Ausgang mit einer Auslösevorrichtung zur Erzeugung des Löschbefehles für den gespeicherten Extremwert nach jeder Richtungsumkehr der Ausgangsgrösse verbunden ist, und einen Generator zur Erzeugung der Ausgangsgrösse aufweist, wobei der letztere an die Auslösevorrichtung angeschlossen ist Die Regelgenauigkeit und die Zeitkonstante ist bei dem Regler einstellbar, wobei der Aufbau elektronisch, elektrisch oder elektromechanisch ist. Der Regler arbeitet über einen oder mehrere Zwischenverstärker auf das Stellglied, wobei als Stellglied Magnetverstärker oder Thyristoren zur Anwendung kommen.
Der Regler wird unabhängig von der Spannungsform und Leistung des Hochspannungserzeugers eingesetzt und arbeitet abhängig von der Wahl des Arbeitspunktes als Steuergerät.
Mit dem erfindungsgemässenverfahren und der Einrichtung können alle im praktischen Elektrofilterbetrieb auftretenden Betriebsfälle selbsttätig so geregelt werden, dass optimale elektrische Bedingungen für die Abscheidung entstehen. Die Erfindung kann für alle Typenleistungen für Elektrofilter-Hochspannungserzeuger eingesetzt werden, wobei sich Investitionskosten und Aufwendungen für Wartung und Instandhaltung verringern. Die Ersatzteillagerung wird vereinfacht
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen : Fig. l Regler mit dreieckförmiger Ausgangsgrösse, Fig. 2 Regler mitstufenförmiger Ausgangsgrösse, Fig. 3 Blockschaltbild des Regelkreises, Fig. 4 prinzipielle Elektrofilter-Kennlinien.
Nach demverfahren wird die abgegebene Gleichspannung von Elektrofilter-Hochspannungserzeugern geregelt. Der auf das Stellglied eines Hochspannungserzeugers wirkende Regler arbeitet dabei nach dem Optimalwertprinzip derart, dass eine Abweichung der Gleichspannung des Hochspannungserzeugers vom Optimalwert einer Filterkennlinie nach Fig. 4 ein Signal in Form der Ausgangsgrösse-X-zur selbsttätigen Regelung auf diesen Optimalwert auslöst und dass dieses Signal über einen Verstärker auf das Stellglied übertragen wird. Der Optimalwert wird dabei mit einer vorgegebenen dreieckförmigen Aus-
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Das Blockschaltbild des Regelkreises zeigt Fig. 3. Die auf das Stellglied des Hochspannungserzeugers wirkende Steuergrösse wird als Ausgangsgrösse-XE-und die als Messgrösse über einen Spannungsteiler
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als Eingangsgrösse --X#-- des Reglers bezeichnet.
Zur weiteren Erläuterung des Blockschaltbildes Fig. 3 wird die Fig. 1 herangezogen. Der Optimal- wertcharakter der Filterkennlinie bewirkt den in Fig. lb dargestellten Zusammenhang
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Beim Überschreiten einer wählbaren kritischen Differenz dAkrit=XASo-XA (Fig.1d)
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lglied-9-des Hochspannungserzeugers werden Magnetverstärker oder Thyristoren verwendet.
Typenleistung und Gleichrichterschaltung (Spannungsform) der Hochspannungserzeuger sind ohne Bedeutung für den Einsatz des Reglers.
Der Regler arbeitet je nach Wahl des Arbeitspunktes auf der Filterkennlinie auch als Steuergerät.
PATENTANSPRÜCHE : l. Verfahren zur selbsttätigen Regelung der Spannung von Elektrofilter-Hochspannungserzeugern, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgrösse (XE) eines Reglers kontinuierlich oder diskon- tinuierlich solange vergrössert wird, bis die zu regelnde Filterspannung (XA) nach Durchgang durch den Maximalwert diesen um einen wählbaren Betrag wieder unterschritten hat, worauf die Ausgangsgrösse (XE) kontinuierlich oder diskontinuierlich verringert wird.
bis die Filterspannung wieder einen bestimmten Wert unterhalb ihres Maximalwertes erreicht hat, womit dann wieder ein Ansteigen der Ausgangsgrösse (XE) des Reglers eingeleitet wird, so dass ein stetiges oder stufenförmiges Pendeln der Betriebswerte (Filterspannung und Filterstrom) um den den Optimalwert darstellenden Maximalwertder Filterspannung auftritt.
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