CN102426283A - 一种静电除尘器极板电流密度和波形测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，包括数字开关、数字万用表和数据处理器。数字开关具有多路自动切换功能，对于多路测试点的电流，所述数字开关在预设的一个时间段内，能够只使一路电流通过，同时数字万用表具有极高的精度，能够准确地取得每个测试点随时间变化的电流值，数据处理器将取得的电流值进行处理，从而使得该测试系统能准确的测试静电除尘器的电流密度和波形。另外，过压保护电路的添加，有效保护测量仪器免于受电冲击而损坏，同时，将极板分割成多个小面积测试点进行测试，相比于对将极板进行条状分割而成的测试条进行测试，也增加了测试精度。

Description

一种静电除尘器极板电流密度和波形测试系统

技术领域

本发明涉及机械测试领域，特别是涉及一种静电除尘器极板电流密度和波形测试系统。

背景技术

静电除尘器，是一种依靠静电力来收集工业粉尘的工业设备。从1910年开始，静电除尘器在工业生产中开始大量应用。随着对环境治理的重视，世界各国对电厂和其它工业过程的粉尘排放，出台了越来越严格的规定，提高了对除尘设备的要求。同时，由于能源价格的不断攀升，大量工厂使用劣质煤，使粉尘排放超过原除尘设备的设计能力，导致排放超标。为了达到环境法规的新要求，环保行业不断地研究和开发除尘新技术，在这些新的研究工作中，对静电除尘器内部收尘电场特性的研究就是一个主要方向。

静电除尘器中包含内部收尘电场，在内部收尘电场中，高电压连接到极线上，极线与处于接地状态的极板之间形成高压电场。在极板的不同位置，由于与极线的距离不同，极板上的不同位置电流密度分布不均匀。而极板上的不同位置的电流密度分布不均匀程度，对静电除尘器的除尘效率具有明显影响，因此，在当前静电除尘器的实验研究中，经常将极板分成条状，用指针式电流表来测量每一个极板条上的电流值，来研究极板上的电流密度。

但是，静电除尘器的电源也处于不断更新变化之中，例如，工频电源和高频电源的电压的波形就是不同的。并且，同样是工频电源，在连续供电方式和间隙供电方式下的电压波形仍然是不同的。而具备不同电压波形的电源用于静电除尘器后，在极板上所产生的电流波形也是不同的。这种在静电除尘器内部电场中的随时间变化的电流波形的变化，会影响粉尘的荷电收集，最终影响静电除尘器的性能。因此，对极板电流波形的测量，对研究静电除尘器内部电场的变化，寻找提高静电除尘器性能的方法具有重要意义。但在当前的研究方式中，测试者采用指针式电流表来测量每一个极板条的电流的密度，而电流变化的周期往往小于1/10秒，比如，当使用当前最常用的工频电源，周期是1/100秒，若使用高频电源，周期更短。所以，传统的指针式电流表无法测量电流波形。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，具体实施方案如下：

一种静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，包括：

与待测极板相连接，由数据处理器控制，在所述数据处理器预设的一个时间段内，只使一路测试点的电流通过的数字开关；

与所述数字开关相连接，接收通过所述数字开关的电流，并测量所述电流，将测量得到的所述电流的电流值发送给数据处理器的数字万用表；

与所述数字开关和所述数字万用表相连接，接收所述数字万用表发送的所述电流值，并处理所述电流值得到电流的密度和波形，将所述电流密度和波形进行记录并输出的数据处理器。

其中，所述测试点由所述待测的极板分割而成。

另外，所述静电除尘器极板电流密度和波形测试系统还包括与测试点、数字开关和数字万用表相连接，保护测量仪表免受电火花冲击的过压保护电路。

优选的，所述过压保护电路包括：

并联的压敏电阻和气体放电管；

与所述压敏电阻和气体放电管并联的电阻电路，所述电阻电路包括：两个串联的1MΩ的电阻，其中所述压敏电阻、气体放电管和电阻并联的一端结点接地，另一端结点与测试点相连接。同时，所述数字开关与所述过压保护电路中串联的两个电阻间相连接，所述过压保护电路的接地端与所述数字万用表相连接。

其中，所述数字开关和所述数字万用表放置在一个PXI机箱内，所述数据处理器通过电缆连接到PXI机箱。

优选的，所述数据处理器包括显示器。同时，所述显示器为LCD显示器。

本发明实施例公开的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，采用了具有多路自动切换功能的数字开关，所述数字开关能在一个时间段内，只使一路电流通过，同时数字万用表具有极高的精度，能够准确地取得每个测试点随时间变化的电流值，数据处理器将取得的电流值进行处理，从而使得该测试系统能准确的测试静电除尘器的电流密度和波形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统的测试点分布图。

图3为本发明实施例公开的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统的过压保护电路板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，其结构如图1所示，包括：数字开关1、数字万用表2和数据处理器3，其结构示意图如图1所示。其中：

数字开关1与待测的极板相连接，由数据处理器控制，具有多路自动切换功能，能够在数据处理器预设的一个时间段内，只使一路待测的测试点的电流通过；

数字万用表2与所述数字开关相连接，用于接收通过数字开关1的电流，并测量所述电流，将测试得到的所述电流的电流值发送给数据处理器3；

数据处理器3与所述数字开关1和所述数字万用表2相连接，接收所述数字万用表发送的电流值，并处理所述电流值得到电流的密度和波形，将所述电流密度和波形进行记录并输出。

其中所述数据处理器3包括显示器31，所述显示器31包括LCD显示器，用于显示经过测试得到的电流密度和波形。

由于静电除尘器的运行电压越高，性能越好，所以总是希望能在接近于极限电压下运行所述测试系统，但该极限电压随着温度、粉尘浓度等的变化也是随时变化的，如果没有设置过压保护电路，测试仪表容易受到电冲击而损坏。因此，所述静电除尘器极板电流密度和波形测试系统还包括与测试点相连接，保护测量仪表免受火花冲击的过压保护电路4。

其中，所述过压保护电路4包括并联的压敏电阻VDR 41和气体放电管GDT 42以及与所述压敏电阻VDR 41和气体放电管GDT 42并联的电阻电路43，所述电阻电路43包括两个串联的1MΩ的电阻，其中，压敏电阻VDR 41在20V电压下导通，气体放电管GDT 42在500V下击穿，而该测试系统能经受840V的电压达5秒，压敏电阻VDR 41和气体放电管GDT 42组成两级保护，用于防止火花的发生对测量仪器的冲击。而当测试点无火花时，压敏电阻VDR 41的电阻接近无限大，没有电流流过；而气体放电管GDT 42处于断开状态。当测试点有火花时，压敏电阻VDR 41和气体放电管GDT 42导通，保护测试系统。另外，该测试系统具有10GΩ以上的输入阻抗，通过它的电流接近于零。所以，测量回路对电场放电特性的影响是可以忽略不计的，保证了测试的准确性。同时，所述压敏电阻41、气体放电管42和电阻并联的一端结点接地，另一端结点与待测的极板相连接。数字开关1和数字万用表2与所述过压保护电路4均相连接，其中，数字开关1与所述电阻电路43中串联的两个电阻之间相连接，数字万用表2与所述过压保护电路4的接地端相连接。

在实际测试时，静电除尘器的电源Us的额定电压为120KV，最大电流为10mA；在电源Us供电的状态下，在电极线和极板之间的空气中将产生电场，此时，电极线和极板之间将会产生微小电流，所述静电除尘器极板电流密度和波形测试系统就是测试该极板上测试点5的电流。在传统的静电除尘器中，通常将极板分成条状，每个条状极板作为一个测试条，在测试时选取其中一个测试条测试其电流。但是，一条板所占的面积较大，测试点不够多，因而测试不够精确。因此，在本实施例公开的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统中，所选取的测试点5为极板上分割的面积比较小的区域，各个区域之间彼此绝缘。通常情况下，极板被分割成长度和宽度都大约为2cm的矩形区域，测试时分别测量出每一个矩形区域的电流值，就比以往采用条状分割的方法更精确地了解极板上该区域的电流值，测试点5的分割情况示意图如图2所示。同时，根据测试精度的需要，测试点5的面积并不固定，例如，当我们需要更高精度的测量值时，要适当减小测试点5的面积。但减小测试点5的面积，即增加测试点的个数，就需要相应的增加数字开关1和数字万用表2这些测试设备的数量，并且由于测试所用的屏蔽信号线比较粗，接线的难度也会增加，所以，具体的测试点5的面积和数量可以根据实际情况，进行设定，以使其适应不同的应用场景。

在本发明所公开的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统中，所述数字开关1和所述数字万用表2放置在一个面向仪器系统的PCI扩展PXI机箱内，并且数据处理器3通过电缆连接到PXI机箱，从而实现和数字开关1和数字万用表2的连接。其中数字万用表2具有极高的精度，例如，型号为NIDMM 4070的数字万用表2对电压的最大分辨率为22位，也就是说读数误差为1/222，小于400万分之一，这是传统的指针式仪表不可能达到的精度。同时，所述型号为NI DMM 4070的数字万用表2具有每秒180万次的采样速度，能够准确取得每个测试点随时间变化的电流波形。为了防止外界干扰，将PXI机箱和数据处理器3的主机放置在一个屏蔽柜内，并且数据处理器3的显示器采用不易受实验电场干扰的LCD显示器，LCD显示器和键盘等放在电脑桌上。为了实验时接线方便，在连接各控制柜的线路上采用快速连接件进行连接。

同时，为了使电路的连接节省空间，本申请实施例中的过压保护电路可以采用过压保护电路板的形式，其结构示意图如图3所示，其中包括并联的压敏电阻VDR 41和气体放电管GDT 42以及与所述压敏电阻VDR 41和气体放电管GDT 42并联的电阻电路43。常用电路板一般能够同时保护10路测试线路，而每路测试点均需要有与之相连接的电路板。例如，当有192个测试点时，则需要20个过压保护电路板并联在一起。

该测试系统在进行测试时，该静电除尘器极板电流密度和波形测试系统与静电除尘器极板相连接，多路测试点同时产生电流，数字开关1受到数据处理器3的控制，在数据处理器3所预设的一段时间内，只使一路测试点的电流通过；通过的一路电流由数字万用表2接收，数字万用表2接收到所述电流后，对所述电流进行测量，并将测量得到的所述电流的电流值发送给数据处理器3；数据处理器3接收到数字万用表2发送的电流值，处理所述电流值得到电流的密度和波形，并将所述电流的密度和波形进行记录并输出。

本发明实施例公开的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，采用了具有多路自动切换功能的数字开关，在一个时间段内，只使一路电流通过，同时数字万用表具有极高的精度，能够准确地取得每个测试点随时间变化的电流值，数据处理器将取得的电流值进行处理，从而使得该测试系统能准确的测试静电除尘器的电流密度和波形。另外，过压保护电路的添加，有效保护测量仪器免于受电冲击而损坏，同时，将极板分割成多个小面积测试点进行测试，相比于对将极板进行条状分割而成的测试条进行测试，也增加了测试精度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，其特征在于，包括：

与静电除尘器内待测的极板相连接，由数据处理器控制，在所述数据处理器预设的一个时间段内，选通一路测试点的电流的数字开关；

与所述数字开关相连接，接收通过所述数字开关的电流，并测量所述电流，将测量得到的所述电流的电流值发送给数据处理器的数字万用表；

与所述数字开关和所述数字万用表相连接，接收所述数字万用表发送的所述电流值，并处理所述电流值得到电流的密度和波形，将所述电流密度和波形进行记录并输出的数据处理器。

2.根据权利要求1所述的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，其特征在于，还包括：

与所述静电除尘器内待测的极板、所述数字开关和所述数字万用表相连接的过压保护电路。

3.根据权利要求2所述的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，其特征在于，所述过压保护电路包括：

并联的压敏电阻和气体放电管；

与所述压敏电阻和气体放电管并联的电阻电路，所述电阻电路包括：两个串联的，阻值相同的电阻；

其中所述压敏电阻、气体放电管和电阻并联的一端结点接地，另一端结点与测试点相连接。

4.根据权利要求2所述的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，其特征在于，

所述数字开关与所述过压保护电路中串联的两个电阻之间相连接；

所述过压保护电路的接地端与所述数字万用表相连接。

5.根据权利要求1所述的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，其特征在于，所述测试点由所述待测的极板分割而成。

6.根据权利要求1所述的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，其特征在于，所述数字开关和所述数字万用表放置在一个面向仪器系统的PCI扩展PXI机箱内，所述数据处理器通过电缆连接到PXI机箱。

7.根据权利要求1所述的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，其特征在于，所述数据处理器包括：显示器。

8.根据权利要求7所述的静电除尘器极板电流密度和波形测试系统，其特征在于，所述显示器为LCD显示器。

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