CN105004952A - 湿式静电除尘器阴极对筒状阳极放电均匀性测试实验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿式静电除尘器阴极线对筒状阳极放电均匀性测试实验台，包括高压电源、阳极框架、阴极框架、绝缘支撑柱、筒状阳极、被测阴极线、单刀双掷继电器模块、微电流测量分析系统和上位机；筒状阳极由绝缘PCB为底板，内表面铣出均布网格状的浅坑，浅坑内贴粘背带屏蔽引线的铜片，导线经单刀双掷继电器模块接入微电流测量分析系统或大地；本发明的实验可通过连续测量筒状阳极铜片电流值评估极线放电的均匀性；单刀双掷继电器模块通过程序驱动，可同时切入4-8个通道电流数据；微电流测量系统灵敏度可达5？pA，并可以自动校正零点，保证了测量的准确性；实验采用多种有效电流屏蔽手段可保证微电流采集的可靠性。

Description

湿式静电除尘器阴极对筒状阳极放电均匀性测试实验台

技术领域

本发明涉及火电厂烟气超净排放的湿式除尘技术领域，具体的说是一种自动测量和分析管状阴极线对筒状阳极放电均匀性的实验台，实验台的测试数据为开发高性能极线和极板形式提供依据。

背景技术

基于更加严格的排放标准--超净排放成为燃煤发电行业的“新常态”，湿式静电除尘器已成为烟气排放达到超低排放标准的环保利器。湿式静电除尘器建设的需求来势凶猛，但是湿式静电除尘器的极板、极线配置设计技术还未成熟，影响了湿式静电除尘器的除尘效率。已建成的湿式静电除尘器装置存在的不足主要包括：阴极放电过强，在电流达到变压器输出上限时电压刚过起晕点；阴极放电过弱，在变压器输出电压接近极配的闪络值时电场电流很小；阴极对极板表面放电偏差较大，阳极表面存在较大比例的收尘盲区等等，这些不足降低了湿式静电除尘器的效率。

湿式电除尘器一般是六边形截面的筒状阳极与穿过中心轴线的阴极的配置结构，极板表面电流分布特性是评估极板、极线配置优劣的重要指标之一。因此需要测量和分析筒状阳极六个表面电流分布特性来判断阴极线的放电特性。

目前，建立针对湿式静电除尘器进行阴极线放电均匀性测试的实验台是优化湿式电除尘器设计不可或缺的。

发明内容

本发明的目的是提供了一种能准确测量，阴极线放电均匀性的实验台，以设计合理的阴极线结构。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

湿式静电除尘器阴极线放电均匀性测试实验台包括高压电源、阳极框架、阴极框架、绝缘支撑柱、筒状阳极、微电流测量分析系统和上位机；阴极框架和阳极框架与安装在绝缘支撑柱上；筒状阳极安装在阳极框架上并接地，该筒状阳极的内表面设有若干相同尺寸的浅坑，相邻浅坑之间留有绝缘间隙，并在浅坑中心打有穿线通孔，每个浅坑内贴粘有一个与其尺寸相当的铜板，铜板上连接有屏蔽导线并经所述穿线通孔引出，经微电流测量分析系统与上位机连接；高压电源为待测试的阴极线供电，阴极框架用于安装待测试的阴极线。

本发明的进一步设计是：

筒状阳极每个表面划分出150-200个浅坑，且均位于其中部，浅坑尺寸约20-35mm*20-35mm；浅坑呈网格状排布；浅坑中心的穿线通孔的尺寸为10-15mm；浅坑之间的间隙为1-3mm。铜板厚度为0.5-1mm。

阴极框架为矩形架，矩形架顶端横梁与绝缘支撑柱顶部连接；绝缘支撑柱采用伞形内热防露型瓷柱，瓷柱断面的伞形结构可以防止湿式条件的水雾和水珠飞溅至瓷柱伞下，瓷柱材质为95%α-Al₂O₃，该绝缘支撑柱内部的电塞热管可以将表面温度在120-150℃，可确保湿空气中瓷柱表面的干燥，保证瓷柱在100KV电压时持续绝缘电阻值+∞，有效保证高压电场的对地绝缘性；阳极框架采用多组横梁结构，各横梁两端分别连接在绝缘支撑柱上。

微电流测量分析系统和单刀双掷继电器模块构成电流采集系统，每组单刀双掷继电器模块控制50-60个测量回路；筒状阳极上的铜板经屏蔽导线与单刀双掷继电器模块连接，接入微电流测量分析系统，构成测量回路。当测量某一铜板电流时，单刀双掷继电器将电流回路切换至微电流测量分析系统，其他待测回路经单刀双掷继电器切换至接地状态。电源包括高频电源模块和恒流电源模块，二者的输入端分别经耦合变压器接交流电源，二者通过四点式高压隔离开关与待测试的阴极线连接。高频电源模块采用100KV/30mA高频电源；恒流电源模块采用100KV/30mA恒流电源。 

与现有技术相比，本发明的显著优点是：

1．本发明通过连续测量和比较筒状阳极铜板的电流的分布特性来间接分析待测试的阴极线的放电特性。

2．本发明的湿式静电除尘器阴极线放电均匀性测试实验台，根据实际工况需要设计筒状阳极，在其绝缘内表面铣出约900～1200个浅坑，每个浅坑对应一个测点，测点数量较大且分布均匀减少测量误差；

3．本发明的多个单刀双掷继电器模块可同步、连续采集4-8个通道10pA级电流，单刀双掷继电器由软件切换避免人工切换的干扰；微电流测量分析系统最高测量灵敏度达到5 pA，并且可以自动校正零点，保证了测量的准确性；

4．实验台采用多种有效电流屏蔽手段，如屏蔽导线和电缆之间的屏蔽快插接头、模块化的单刀双掷继电器，可保证微电流采集的可靠性。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为本发明的极配结构示意图；

图3为本发明的待测试极配的阳极板表面结构放大示意图；

图4为本发明的待测试极配的阳极板剖面结构示意图；

图5为本发明的待测试极配结构一的示意图；

图6为本发明的待测试极配结构二的示意图；

图中标记：

1、耦合变压器，1a、高频电源模块，1b、恒流电源模块，2、待测试的阴极线，3、筒状阳极，4、阴极框架，5、阳极框架，6、绝缘支撑柱，7、单刀双掷继电器模块， 9、微电流测量分析系统， 10、铜板，11、屏蔽导线，12、电气控制柜。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图进一步说明本发明的工作过程：

实施例1：

本发明的实验台包括高压电源、阳极框架5、阴极框架4、绝缘支撑柱6、筒状阳极3、单刀双掷继电器模块7、微电流测量分析系统9和上位机。阴极框架4安装在绝缘支撑柱6上，筒状阳极3安装在阳极框架5上并接地。绝缘支撑柱6采用伞形内热防露型瓷柱断面的伞形结构可以防止湿式条件的水雾和水珠飞溅至瓷柱伞下，瓷柱材质为95%α-Al₂O₃，该绝缘支撑柱6内部的电塞热管可以将表面温度在120-150℃，可确保湿烟气工况中瓷柱表面的干燥，保证瓷柱在饱和水雾条件下100KV电压时持续绝缘电阻值+∞，有效保证高压电场的对地绝缘性。

阴极框架5为矩形框，矩形架顶端横梁与绝缘支撑柱6顶部连接。阳极框架5上安装有筒状阳极5，该筒状阳极5由六块大小相等的PCB高阻绝缘板粘接制成，筒状阳极的截面为正六边形，根据正六边形内切圆直径以及PCB高阻绝缘板尺寸的不同，本实验台涉及的湿式静电除尘器筒状阳极有多种规格，如截面内切圆直径350mm（250-400mm均可）的正六边形导电玻璃钢筒，以便用来配套测试多规格的待测的阴极线。

筒状阳极的每个面的内表面铣出150-200个相同尺寸的浅坑(或称凹坑)，均位于筒状阳极的中部，呈网格状排布，相邻浅坑之间留有绝缘间隙，绝缘间隙为1-3mm，并在浅坑中心打有穿线通孔，直径为10-15mm，每个浅坑内贴粘有一个与浅坑尺寸相当的铜板10，铜板10厚度为0.5-1mm，铜板10上连接有屏蔽导线11并经所述穿线通孔引出，经微电流测量分析系统9与上位机连接。

微电流测量分析系统9（可采用美国国家仪器公司PXIe-4141测量模块）和单刀双掷继电器模块7（可采用美国国家仪器公司PXIe-2571继电器模块）构成电流采集系统，每个单刀双掷继电器模块设有50～60个通道，每个通道对应与一个铜片的屏蔽导线连接；由此，筒状阳极3上的铜板10经屏蔽导线11与单刀双掷继电器连接，并接入微电流测量分析系统9，构成测量回路。当测量某一铜板电流时，单刀双掷继电器将电流回路切换接入微电流测量分析系统，其他测量回路经单刀双掷继电器切换至接地状态。阴极框架5用于安装待测试的阴极线2，高压电源连接与该阴极线连接，为其供电。高压电源包括高频电源模块1a和恒流电源模块1b，二者的输入端分别经耦合变压器1接交流电源，二者通过四点式高压隔离开关与待测试的阴极线2连接,两电源可切换。高频电源模块1a采用100KV/30mA高频电源；恒流电源模块1b采用100KV/30mA恒流电源。

如图1，电气控制柜12一侧串接耦合变压器1可以连续平滑的调节高压电源一次侧电压，也就连续调节了二次输出的电压值，实现对电场参数的连续调节。电气控制柜12给实验用电气设备供电和控制。高频电源模块1a和恒流电源模块1b是湿式静电除尘器最常用的电源。四点式高压隔离开关可以实现某种电源接入电场的功能或者高压电场区域检修期间的接地。

应用实施例1：

截面内切圆直径350mm的正六边形导电玻璃钢筒是湿式静电除尘器的阳极结构形式之一，鱼骨针极线可与其组成多种极配，图5和6是其中两种极配形式。鱼骨针尖与极板相对位置、针型、针长、间距等参数对其放电均匀性影响非常大。例如针尖过密，放电点之间的电晕相互干涉，形成的极板电流较弱并且集中；例如针尖正对极线中心，极板局部区域电流较大，而其余区域电流较弱，这些现象都是极线放电不均匀的表现形式。

如图2和图3，待测试的阴极线2和筒状阳极3需要安装于由阳极框架5、阴极框架4、绝缘支撑柱6上来组成高压电场区域。待测试极配的阴极线2居于筒状阳极3中心，之间用绝缘支撑柱6隔离。阳极框架5和阴极框架4均为可拆卸结构，满足不同形式待测试极配的更换需求。高压电场区域仅安装一组筒状阳极3和待测试的阴极线2，筒状阳极3是PCB高阻绝缘板制成，表面铣出尺寸相同的网格状浅坑，浅坑中心打10-15mm穿线通孔，浅坑之间的绝缘间隙为1-3mm，每个筒状阳极6表面大致划分出900～1200个浅坑（如图4）。另制作与浅坑尺寸规格相同的0.5-1mm铜板10，铜板10背面烙上屏蔽导线11，将铜板10与浅坑一一对应粘贴，铜板10外露面和绝缘间隙表面齐平，铜板10背面屏蔽导线11接入单刀双掷继电器模块7实现测量回路与电流测量分析系统或者大地之间导通的切换。每个单刀双掷继电器模块设有50～60个通道，每个通道与一个铜片的屏蔽导线对应连接。

在需要测量某一铜板电流时，单刀双掷继电器模块7自动将铜板10与电流测量分析系统组成回路，其余时间铜板10与大地组成回路。原理如图5和图6，利用该原理可以高压电场中测量任意铜板10的电流。电流测量分析系统计算铜板10的平均电流密度值、相对均方根差σ 以及最大相对偏差值Δmax三个指标，据此评估待测试的阴极线2放电的均匀性。例如一种极配形式在40～60KV的电压时极板电流密度值在0.5-0.8mA/m²，相对均方根差σ不大于0.2，最大相对偏差值Δmax不大于40%，可以说明待测试的阴极线2对筒状阳极3放电比较均匀。

Claims (9)

1.一种湿式静电除尘器阴极线对筒状阳极放电均匀性测试实验台，其特征在于：包括高压电源、阳极框架（5）、阴极框架（4）、绝缘支撑柱（6）、筒状阳极（3）、单刀双掷继电器模块（7）微电流测量分析系统（8）和上位机（9）；所述阴极框架（4）安装在绝缘支撑柱（6）上；筒状阳极（3）安装在阳极框架（5）上并接地，该筒状阳极（3）的内表面铣出若干相同尺寸的浅坑，相邻浅坑之间留有绝缘间隙，并在浅坑中心打有穿线通孔，每个浅坑内贴粘有一个与其尺寸相当的铜板（10），铜板上连接有屏蔽导线（11）并经所述穿线通孔引出，经微电流测量分析系统与上位机（9）连接；高压电源为待测试的阴极线（2）供电，阴极框架（4）用于安装待测试的阴极线（2）。

2.根据权利要求1所述的湿式静电除尘器阴极线对筒状阳极放电均匀性测试实验台，其特征在于：所述筒状阳极（3）表面中部铣出为150-200个浅坑；浅坑呈网格状排布，浅坑尺寸范围或铜板尺寸范围20-25mm*20-35mm，尺寸根据筒状阳极长宽尺寸规整；浅坑中心的穿线通孔的尺寸为10-15mm；浅坑之间的绝缘间隙为1-3mm。

3.根据权利要求2所述的湿式静电除尘器阴极线放对筒状阳极电均匀性测试实验台，其特征在于：所述铜板（10）厚度为0.5-1mm。

4.根据权利要求1所述的湿式静电除尘器阴极线对筒状阳极放电均匀性测试实验台，其特征在于：所述筒状阳极（3）采用截面为正六边形的筒型电极。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的湿式静电除尘器阴极线对筒状阳极放电均匀性测试实验台，其特征在于：所述筒状阳极（3）设计为常用内切圆DN250-400mm的六边筒型规格，分别与多规格的待测的阴极线（2）配套。

6.根据权利要求1所述的湿式静电除尘器阴极线对筒状阳极放电均匀性测试实验台，其特征在于：所述绝缘支撑柱（6）采用伞形内热防露型瓷柱，其内部设有电塞热管；所述阴极框架（4）为矩形架，矩形架顶端横梁与绝缘支撑柱（6）顶部连接；所述阳极框架（5）采用多组横梁结构，各横梁两端分别连接在绝缘支撑柱（6）上。

7.根据权利要求1所述的湿式静电除尘器阴极线放电均匀性测试实验台，其特征在于：筒状阳极（3）上的铜板经屏蔽导线（11）与单刀双掷继电器（7）连接，单刀双掷继电器模块（7）、微电流测量分析系统（8）和上位机（9）依次连接。

8.根据权利要求1所述的湿式静电除尘器阴极线对筒状阳极放电均匀性测试实验台，其特征在于：高压电源包括高频电源模块（1a）和恒流电源模块（1b），二者的输入端分别经耦合变压器

接交流电源，二者的输出端经隔离开关为待测试的阴极线（2）连接。

9.根据权利要求8所述的湿式静电除尘器阴极线对筒状阳极放电均匀性测试实验台，其特征在于：所述高频电源模块（1a）采用100KV/30mA高频电源；恒流电源模块（1b）采用100KV/30mA恒流电源；所述隔离开关采用一点三掷高压隔离开关。