CN100591424C

CN100591424C - 检测和抑制电除尘反电晕现象的方法

Info

Publication number: CN100591424C
Application number: CN200710157127A
Authority: CN
Inventors: 韦巍; 陈颖悟; 郑春水
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2027-12-03
Also published as: CN101249473A

Abstract

本发明公开了一种检测电除尘反电晕现象的方法，包括以下步骤：1)调整可控硅的导通角，使二次侧电流缓慢地增加；得每个半波的二次侧电压峰值和每个半波的二次侧电压平均值；2)当二次侧电压峰值一直处于增长趋势、且二次侧电压平均值的趋势为先增加后减少或不变时，认定出现反电晕现象。本发明还提供了利用上述检测方法进行抑制电除尘反电晕现象的方法：当确定出现反电晕现象时，周期性地调整间歇供电比和充电电流。采用本发明的方法能减少能源消耗、提高除尘效率。

Description

检测和抑制电除尘反电晕现象的方法

技术领域

本发明涉及一种检测和抑制反电晕现象的方法，用于提高电除尘器对高比电阻粉尘的除尘效率。

背景技术

电除尘器是通过高压电场对含尘气体进行除尘的装置。在电场力的作用下，使带电尘粒沉积在电极上，从而将尘粒从含尘气体中分离出来；净化后的空气经出气箱排出。电除尘器在除尘方面发挥着巨大的作用，并广泛应用于火电厂、水泥厂、钢铁厂等行业。

电除尘器能有效的除去中比电阻的粉尘；而对于高比电阻的粉尘，除尘效果较差，容易出现反电晕现象。当粉尘比电阻较大时，到达阳极板的粉尘电荷不容易释放，随着沉积在阳极板上的粉尘层增厚，释放电荷更加困难。此时一方面由于粉尘层未能将电荷全部释放，其表面仍有与电晕极相同的极性，便排斥后来的荷电粉尘；另一方面由于粉尘层电荷释放缓慢，于是在粉尘层形成较大的电位梯度，当粉尘层中的电场强度大于其临界值时，就在粉尘层的孔隙间产生局部击穿，产生与电晕极极性相反的正离子。所产生的离子便向电晕极运动，中和电晕区带负电的粒子；其结果是电流增大、电压降低，粉尘二次飞扬严重，导致收尘性能显著恶化。反电晕的出现，不但影响了除尘效率，而且浪费能源。

早在20年前，就有学者提出用间歇供电的方法解决这个问题。间歇供电就是对原有的全波整流输出进行调控，周期性地阻断某些供电半波，使粉尘层有足够的时间放电，不至于产生过高的电压差，这样就可以避免反电晕的出现。目前在实际的工程应用中，一般依靠有经验的技术人员根据电场特性调整供电参数。但这需要长时间的观察浊度仪的变化，反复凑试才能得出合理的供电参数；并且当工况发生变化时，例如粉尘流量减少、湿度增大、温度升高时，当前的供电参数不一定是最优的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效地检测出电除尘反电晕现象的方法，以及利用上述检测方法所进行的抑制电除尘反电晕现象的方法，

为了解决上述技术问题，本发明提供一种检测电除尘反电晕现象的方法，其特征是包括以下步骤：

1)、调整可控硅的导通角，使二次侧电流缓慢地增加，直至电除尘器出现火花或者到达电除尘器的极限电流为止；得每个半波的二次侧电压峰值和每个半波的二次侧电压平均值；

2)、当二次侧电压峰值一直处于增长趋势、且二次侧电压平均值的趋势为先增加后减少或不变时，认定出现反电晕现象。

作为本发明的检测电除尘反电晕现象的方法的改进，步骤2)为：对二次侧电压峰值和二次侧电压平均值作带遗忘因子的线性拟合，当二次侧电压峰值的一次斜率大于0、且二次侧电压平均值的一次斜率小于或等于0时，则认定出现反电晕现象。

本发明还提供了利用上述检测方法进行抑制电除尘反电晕现象的方法，当确定出现反电晕现象时，周期性地调整间歇供电比和充电电流(脉冲电流)，调整方法如下：

进行样本选择，即设定候选的间歇供电比样本和候选的充电电流样本；然后再选取评价函数最大的样本作为本次最优的供电参数(即本次最优的间歇供电比和最优的充电电流)，评价函数是由二次侧电压峰值和二次侧电压平均值来决定的，以该两者的乘积大小作为样本的评价标准。

作为本发明的抑制电除尘反电晕现象方法的改进：每隔4～6分钟调整一次间歇供电比和充电电流。

作为本发明的抑制电除尘反电晕现象方法的进一步改进，样本选择为：

当要选取本次最优间歇供电比时，先固定充电电流不变；候选的间歇供电比样本包括：上次最优间歇供电比、上次最优间歇供电比的上相邻间歇供电比、上次最优间歇供电比的下相邻间歇供电比、以随机值产生的间歇供电比变异样本；所述候选的间歇供电比样本均位于最大间歇供电比和最小间歇供电比之间；

当要选取本次最优充电电流时，先固定间歇供电比不变；候选的充电电流样本包括：上次最优充电电流、上次最优充电电流加上一设定百分比、上次最优充电电流减去一设定百分比、以随机值产生的充电电流变异样本；所述候选的充电电流样本均位于系统规定的极限电流之内。

作为本发明的抑制电除尘反电晕现象的方法的进一步改进，当确定出现反电晕现象时，记录此半波的出现二次侧电压平均值时所对应的电流值，将此电流值设定为反电晕起始电流；在进行调整前先初始化供电参数：把间歇供电比设为最小间歇供电比，把充电电流设为反电晕的起始电流。

在本发明中，对一些概念作如下的说明：

1、间歇供电比：1∶N(N为奇数)，是指在N个半波中只有1个供电半波，其余的半波是不导通的。N必须为奇数，否则会引起变压器磁偏励现象。

2、二次侧电压平均值、峰值、谷值：在可控硅导通的过程中，二次侧电压会升高，到换向时，可控硅关断，二次侧电压达到峰值，然后二次侧电压会下降，到下一次导通之前，二次侧电压达到谷值。如图1所示，为间歇供电比为1∶3时二次侧电压和电流的波形图。

本发明分成2个部分的内容，检测反电晕的方法和调整供电参数抑制反电晕现象的方法；如果没有检测出反电晕，就无需执行抑制反电晕现象的方法。

一、检测反电晕的方法：

通过测量二次侧电流和电压的变化来检测反电晕的程度。控制系统通过调整可控硅的导通角，缓慢地使二次侧电流从零开始增加，同时记录每个半波的二次侧电压峰值和每个半波的二次侧电压平均值；当除尘系统出现火花或者达到除尘系统的极限时，检测过程结束；根据记录的数据判断反电晕现象是否存在。

出现以下情况认为反电晕现象出现：

{1}在二次侧电流增加的情况下，二次侧电压峰值一直增加，而二次侧电压平均值先增加后减少；

{2}在二次侧电流增加的情况下，二次侧电压峰值一直增加，而二次侧电压平均值先增加后不变。

用带遗忘因子线性拟合的方法进行检测。公式如下：

R_n＝R_n-1*FACTOR+I_n*I_n

F_n＝F_n-1*FACTOR+V_n*I_n

X_{n} = \frac{F_{n}}{R_{n}}

注：1、下标n的变量表示的是当前半波的值，下标为n-1的变量表示的是上个半波的值；

2、当V_n为二次侧电压峰值时，所得的X_n代表二次侧电压峰值的一次斜率；当V_n为二次侧电压平均值时，所得的X_n代表二次侧电压平均值的一次斜率；

3、FACTOR为遗忘因子，遗忘因子越大，表明最近的数据权重越大，典型值取0.9；

4、I_n为二次侧电流；

5、R_n，F_n为中间变量，初始化时R₀＝0，F₀＝0。

如果二次侧电压峰值的一次斜率值大于0，而二次侧电压平均值的一次斜率小于或等于0，则认为出现了反电晕现象。当确定出现反电晕现象时，记录此半波(即出现反电晕现象所在的半波)中出现二次侧电压平均值时所对应的电流值，将此电流值设定为反电晕起始电流。

二、抑制反电晕现象的方法，分为3个步骤：初始化参数、样本选择、评价。需要调整的2个参数为间歇供电比和脉冲电流(即充电电流)，具体如下：

1)、先初始化供电参数：先把间歇供电比设为最小间歇供电比，即把间歇供电比设定为1∶1，把充电电流设为反电晕起始电流；

2)、然后进行样本选择，具体为：

[1]、先固定上次间歇供电比不变，电流候选样本为“上次充电电流值”、“上次充电电流值的120％”和“上次充电电流值的80％”，但这3个值都不得超过电除尘器允许的最大电流。如果超过，则将相应的电流值设置为电除尘器允许的最大电流。同时增加一个变异样本，以防止算法陷入局部最优，同时可以加速算法的搜索过程，该值的范围为0～电除尘器允许的最大电流。在这4个值中选取一个作为本次最优充电电流，评价方法由办法3)决定。

[2]、先固定上次充电电流不变，间歇供电比候选样本为“1：上次间歇供电比”、“1：比上次间歇供电比少的最大奇数”和“1：比上次间歇供电比大的最小奇数”，但这3个值都必须在1∶1～1∶99的范围内。如果超过1∶99，则设置为1∶99，如果小于1∶1，则设置为1∶1。同时增加一个变异样本，该值的范围为1∶1～1∶99。在这4候选样本中选取一个作为本次最优间歇供电比，评价方法由办法3)决定。

注：上次是指上次调整，上次充电电流值即指的是：经过上次调整后所确定的最优充电电流；其余依此类推。本次调整是在上次调整的基础上进行的，每次调整间隔4～6分钟，一般为5分钟。

3)、当要确定本次最优充电电流时，控制系统控制半波的通断，同时调整可控硅的导通角，保持上次充电比不变，使电流稳定在相应的候选值；当要确定本次最优间歇供电比时，控制系统控制半波的通断，保持上次充电电流不变，使间歇供电比调整为相应的候选值，然后采集二次电压波形，分析其二次侧电压平均值和峰值。平均值和峰值的大小可以用多次测量取平均值的办法确定。以两者的乘积作为衡量每份样本对除尘效率的贡献；分别选取评价函数最大的样本为本次最优间歇供电比和充电电流。

4)、周期性地重复步骤2)和3)，这样控制系统就会一步一步地使除尘器到达最佳节能状态，实现反电晕。一般5分钟重复一次。

利用本发明的检测反电晕现象的方法，能轻易且正确的检测出电除尘系统中是否出现反电晕现象。本发明的抑制反电晕现象的方法，在前述的检测方法的基础上，能实时地根据当前的工况，自动适应地调整供电参数，以抑制反电晕现象的发生，从而减少能源消耗，提高除尘效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是间歇供电比为1∶3时，二次侧的电压和电流波形图；

图2是除尘器系统框图，图中：1--微处理器，11--数据采集单元，12--控制算法单元，13--输出控制单元，2--执行单元，3--除尘器本体；

图3是选择充电电流的示意图；

图4是选择间歇供电比的示意图。

具体实施方式

如图2所示，电除尘控制系统的结构可分为3部分：微处理器1、执行单元2和除尘器本体3；其中的微处理器1包括数据采集单元11、控制算法单元12和输出控制单元13。执行单元2的一端与输出控制单元13相连、另一端与除尘器本体3相连。

数据采集单元11负责采集二次侧的电压和电流的数据，并将求出的电压平均值和峰值传给控制算法单元12，将求出的电流平均值传给输出控制单元13。输出控制单元13负责根据反馈电流调节可控硅的导通角；执行单元2的输出经变压器升压以后，加到除尘器本体3上。

首先，控制二次侧电流缓慢地从0开始增加，直至电除尘器出现火花或者到达电除尘器的极限电流为止；得到每个半波对应的二次侧电压峰值，二次侧电压平均值，二次侧电流值。按照本发明所述的拟合方法，求出二次侧电压峰值的拟合斜率(即一次斜率)和二次侧电压平均值的拟合斜率。如果二次侧电压峰值的拟合斜率大于零，二次侧电压平均值的拟合斜率小于或等于0零，则认为出现了反电晕，则继续进行下述的抑制反电晕现象的方法；否则，无需进行下述的抑制反电晕现象的方法。

根据上述方法得知出现了反电晕现象，并已运行一段时间。此时，当前间歇供电比为1∶9(即为上次间歇供电比)，充电电流为600mA(即为上次充电电流值)，电除尘器允许的极限电流为700mA。抑制反电晕现象的方法，具体依次进行以下步骤：

1)、先初始化供电参数：先把间歇供电比设为最小间歇供电比，即把间歇供电比设定为1∶1，把充电电流设为反电晕起始电流。

2)、调整供电参数，

①、微处理器1先固定间歇供电比1∶9不变，如图3所示，电流候选样本分裂为3个子样本，分别为480mA、600mA、720mA，第3个样本超过了极限电流，因此将720mA调整为700mA。同时增加一个变异样本，变异样本为0～700mA(极限电流)的一个随机数，由微处理器1随机选取，为200mA。输出控制单元13调整可控硅的导通角，使二次电流分别为480、600、700、200mA，待电流稳定后测量二次侧电压峰值和平均值，并比较二者乘积的大小，确定本次最优的充电电流。

当二次侧电流为480mA时；二次侧电压峰值为59kv，二次侧电压平均值为26kv，两者的乘积为1534；

当二次侧电流为600mA时；二次侧电压峰值为67kv，二次侧电压平均值为28kv，两者的乘积为1876；

当二次侧电流为700mA时，二次侧电压峰值为73kv，二次侧电压平均值为30kv，两者的乘积为2190；

当二次侧电流为200mA时；二次侧电压峰值为37kv，二次侧电压平均值为19kv，两者的乘积为703；

由于当二次电流为700mA时，两者的乘积最大；因此本次最优的充电电流为700mA。

②、微处理器1再固定充电电流为600mA不变，如图4所示，当前间歇供电候选样本分裂为3个子样本，分别为1∶7，1∶9，1∶11。变异样本为1∶1～99之间的一个随机奇数，由微处理器随机选取，为1∶23。输出控制单元13调整可控硅的关断，间歇供电比调整为1∶7、1∶9、1∶11、1∶23，然后分别测量二次侧电压峰值和平均值，并比较二者乘积的大小，确定本次最优的间歇供电比。

当间歇供电比为1∶7时，二次侧电压峰值为64kv，二次侧电压平均值为29kv，两者的乘积为1856；

当间歇供电比为1∶9时，二次侧电压峰值为67kv，二次侧电压平均值为28kv，两者的乘积为1876；

当间歇供电比为1∶11时，二次侧电压峰值为69kv，二次侧电压平均值为28kv，两者的乘积为1932；

当间歇供电比为1∶23时，二次侧电压峰值为73kv，二次侧电压平均值为26kv，两者的乘积为1898；

由于间歇供电比为1∶11时，两者的乘积最大；因此本次最优的充间歇供电比为1∶11。

3)、每隔5分钟，重复上述步骤2)，即周期地调整间歇供电比和充电电流(脉冲电流)这2个参数；以使系统获得最佳二次电流和最佳间歇供电比。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1、一种检测电除尘反电晕现象的方法，其特征是包括以下步骤：

2、根据权利要求1所述的检测电除尘反电晕现象的方法，其特征是所述步骤2)为：对二次侧电压峰值和二次侧电压平均值作带遗忘因子的线性拟合，当二次侧电压峰值的一次斜率大于0、且二次侧电压平均值的一次斜率小于或等于0时，则认定出现反电晕现象。

3、利用权利要求1或2所述的检测方法进行抑制电除尘反电晕现象的方法，其特征是，当确定出现反电晕现象时，周期性地调整间歇供电比和充电电流，调整方法如下：

进行样本选择，即设定候选的间歇供电比样本和候选的充电电流样本；然后再选取评价函数最大的样本作为本次最优的供电参数，即本次最优的间歇供电比和最优的充电电流，评价函数是由二次侧电压峰值和二次侧电压平均值来决定的，以该两者的乘积大小作为样本的评价标准。

4、根据权利要求3所述的抑制电除尘反电晕现象的方法，其特征是：每隔4～6分钟调整一次间歇供电比和充电电流。

5、根据权利要求3或4所述的抑制电除尘反电晕现象的方法，其特征是，所述样本选择为：

6、根据权利要求5所述的抑制电除尘反电晕现象的方法，其特征是，当确定出现反电晕现象时，记录此半波的出现二次侧电压平均值时所对应的电流值，将此电流值设定为反电晕起始电流；在进行调整前先初始化供电参数：把间歇供电比设为最小间歇供电比，把充电电流设为反电晕起始电流。