DD239350A1

DD239350A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONTROLLING THE HIGH VOLTAGE SYSTEMS FOR ELECTRICAL SEPARATORS

Info

Publication number: DD239350A1
Application number: DD27864985A
Authority: DD
Inventors: Alois Hahn; Tilo Haenssgen; Wolfgang Lukas; Karl Richter
Original assignee: Entstaubungstech Edgar Andre
Priority date: 1985-07-17
Filing date: 1985-07-17
Publication date: 1986-09-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur prozessabhaengigen Steuerung von Hochspannungsanlagen fuer Elektroabscheider, insbesondere fuer Elektroabscheider nach Brennprozessen, bei denen explosible Gas-Staub-Gemische entstehen. Ziel der Erfindung ist es, die genannten Maengel zu beseitigen und durch die zusaetzliche Bewertung einer weiteren Gasanalyse, vorzugsweise 02, die bereits zur Fuehrung des technologischen Prozesses vorhanden ist und deshalb zu einem technologisch frueheren Zeitpunkt als die Gasanalyse fuer CO vorgenommen wird, die Totzeit fuer die eigensichere Erfassung gefaehrlicher Zustaende zu verringern, die Messergebnisse zuverlaessiger werden zu lassen und dadurch die Grenzwerte fuer die Steuerung der Hochspannungsanlagen zu erhoehen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass der Thyristorsteller fuer den Hochspannungserzeuger mit einer Bewertungsbaugruppe fuer externe analoge Signale versehen wird, die von Gasanalyseeinrichtungen fuer unterschiedliche Gasbestandteile, wie O2 und beispielsweise CO, abgegeben werden.The invention relates to a circuit arrangement for process-dependent control of high-voltage systems for electrostatic precipitators, in particular for electrostatic precipitators after combustion processes, in which explosive gas-dust mixtures arise. The aim of the invention is to eliminate the said defects and by the additional assessment of a further gas analysis, preferably 02, which is already present for the management of the technological process and therefore made at a technologically earlier date than the gas analysis for CO, the dead time for to reduce the intrinsically safe detection of dangerous conditions, to make the measurement results more reliable and thereby to increase the limits for the control of high-voltage installations. According to the invention, the object is achieved by providing the thyristor plate for the high-voltage generator with an evaluation module for external analog signals which are emitted by gas analysis devices for different gas components, such as O 2 and, for example, CO.

Description

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Mangel zu beseitigen und durch die zusätzliche Bewertung einer weiteren Gasanalyse, vorzugsweise O₂, die bereits zur Führung des technologischen Prozesses vorhanden ist und deshalb zu einem technologisch früheren Zeitpunkt als die Gasanalyse für CO vorgenommen wird, die Totzeit für die eigensichere Erfassung gefährlicher Zustände zu verringern, die Meßergebnisse zuverlässiger werden zu lassen und dadurch die Grenzwerte für die Steuerung der Hochspannungsanlagen zu erhöhen.The aim of the invention is to eliminate the deficiencies mentioned and by the additional evaluation of a further gas analysis, preferably O ₂ , which is already present to guide the technological process and therefore made at a technologically earlier date than the gas analysis for CO, the dead time for the intrinsically safe detection of dangerous conditions, to make the measurement results more reliable and thereby to increase the limits for the control of the high-voltage installations.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit geringem Fertigungs- und Montageaufwand erreichbare direkte Kopplung der Hochspannungsanlagen an vorhandene und zusätzlich zu installierende Gasanalyseneinrichtungen zu finden, die den Schutz des Elektroabscheider bei Entstehung von explosiven Gasgemischen mindestens für eine Gaskomponente eigensicher gewährleisten und gleichzeitig die Verfügbarkeit und den Abscheidegrad verbessern.The invention has for its object to find a achievable with low manufacturing and assembly costs direct coupling of high voltage systems to existing and additionally installed gas analyzers, which ensure the protection of the electrostatic precipitator in the formation of explosive gas mixtures for at least one gas component intrinsically safe and at the same time the availability and improve the degree of separation.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Thyristorsteller für den Hochspannungserzeuger mit einer Bewertungsbaugruppe für externe analoge Signale versehen wird, die von Gasanalyseeinrichtungen für unterschiedliche Gasbestandteile, wie O₂ und beispielsweise CO, abgegeben werden.According to the invention the object is achieved in that the Thyristorsteller for the high voltage generator is provided with an evaluation assembly for external analog signals, which are issued by gas analyzers for different gas components, such as O ₂ and CO, for example.

Die Bewertungsbaugruppe wird vorzugsweise so ausgeführt, daß sie in ihrer kompletten Ausführung einen Eingang für die O₂-Bewertung und zwei weitere Eingänge für CO oder sich ähnlich verhaltende Gaskomponenten besitzt und die Ausgänge sowohl für die Aussendung als auch für den Empfang von Steuerbefehlen ausgelegt sind. Sie wird Bestandteil des Thyristorstellers. Müssen mehrere Hochspannungserzeuger gesteuert werden, ohne daß die sie steuernden Thyristorsteller eine komplette Bewertungsbaugruppe benötigen, so können diese mit einer nicht kompletten Bewertungsbaugruppe ausgerüstet werden, die nur für den Empfang von Steuerbefehlen und mit den notwendigen, hier nicht beschriebenen Überwachungseinrichtungen versehen ist.The evaluation subassembly is preferably designed to have, in its entirety, one input for O ₂ evaluation and two further inputs for CO or similar behaving gas components, and the outputs are designed for both the transmission and reception of control commands. It becomes part of the Thyristorstellers. If several high-voltage generators have to be controlled without the thyristor controllers controlling them requiring a complete evaluation module, they can be equipped with a non-complete evaluation module which is provided only for the reception of control commands and with the necessary monitoring devices not described here.

Das in der Gasanalyseeinrichtung für O₂ gebildete analoge Signal wird unmittelbar der Bewertungsbaugruppe zugeführt, dort wählbar verstärkt und gleichzeitig invertiert, mit einer positiven Spannung summiert, so daß ein Signal entsteht, welches die gleiche Charakteristik besitzt wie die in den Gasanalyseeinrichtungen für CO gebildeten Signale, die in der Bewertungsbaugruppe nichtinvertierend verstärkt und an das summierte O₂-Signal angepaßt werden. Durch eine nachfolgende ODER-Verknüpfung gelangt nur das Signal mit der höchsten Spannung zur weiteren Verarbeitung. Der Absolutwert des Signals wird mit einem Schwellwertschalter, vorzugsweise einem Komparator, ausgewertet, dessen Referenzspannung dem Absolutwert der gefährlichen Gaskonzentration entspricht. Unterschiedliche Werte können durch die separate Verstärkungseinstellung und die positive Summierungsspannung berücksichtigt werden.The analog signal formed in the O ₂ gas analyzer is fed directly to the evaluator, where it is selectably amplified and inverted at the same time, summed with a positive voltage to produce a signal having the same characteristics as the signals formed in the CO analyzers. which are noninvertively amplified in the evaluation board and matched to the summed O ₂ signal. By a subsequent OR operation, only the signal with the highest voltage is sent for further processing. The absolute value of the signal is evaluated with a threshold value switch, preferably a comparator, whose reference voltage corresponds to the absolute value of the dangerous gas concentration. Different values can be taken into account by the separate gain setting and the positive summation voltage.

Der Absolutwert des Signals wird gleichzeitig differenziert und mit einem zweiten Schwellwertschalter, vorzugsweise einem Komparator, ausgewertet, dessen Referenzspannung dem zeitlichen Anstieg beziehungsweise Abfall, der zu einem Gefahrenzustand führen kann, proportional ist.The absolute value of the signal is simultaneously differentiated and evaluated with a second threshold value switch, preferably a comparator, whose reference voltage is proportional to the time increase or decrease, which can lead to a dangerous state.

Die Ausgangsspannungen der Schwellwertschalter werden ODER-verknüpft und bewirken über eine an sich bekannte Ansteuerschaltung die Steuerung der Hochspannungserzeuger. Die Überwachung des Analogsignales der Gasanalyseeinrichtung für O₂ erfolgt eigenständig, da eine Unterbrechung wie ein Konzentrationsanstieg zum Beispiel bei CO bewertet wird.The output voltages of the threshold value switches are OR-linked and cause control of the high voltage generators via a known drive circuit. The monitoring of the analog signal of the gas analyzer for O ₂ is independent, since an interruption such as an increase in concentration is evaluated, for example, at CO.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Beispieles näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an example. The accompanying drawings show:

Fig. 1: ÜbersichtsplanFig. 1: Overview

Fig.2: Steuerprinzip mit Bewertungsbaugruppe.Fig.2: Control principle with evaluation module.

Das durch die Verbrennung von Brennstoff 1 unter Zufuhr von Luft 2 im Brennraum 3 entstehende Abgas 27 wird im Elektroabscheider 4 von staubförmigen Partikeln gereinigt. Die beispielsweise zwei Sprühsysteme 5 des Elektroabscheider 4 werden von zwei Hochspannungserzeugern 6 mit der dazu benötigten hohen Gleichspannung versorgt. Die Regelung und Steuerung der Abscheiderspannung erfolgt durch zwei Thyristorsteller 7, die je eine Bewertungsbaugruppe 8 besitzen. Eine Bewertungsbaugruppe 8 verarbeitet beispielsweise die Ausgangssignale von drei Gasanalyseeinrichtungen 9,10, wovon eine für die Ermittlung des 02-Gehaltes 9, beispielsweise in der Nähe des Brennraumes 3 und zwei weitere zur Erfassung des CO-Gehaltes 10, beispielsweise in der Nähe des Abscheiders 4, angeordnet sind. Die Ausgänge der Gasanalyseeinrichtungen 9,10 sind mit den Eingängen 11 einer der Bewertungsbaugruppen 8 verbunden, deren Ausgänge 12 miteinander verbunden sind. Die Befehle zur Steuerung der Abscheiderspannung werden unabhängig davon, ob nur eine Bewertungsbaugruppe 8 zum Beispiel drei Gasanalyseeinrichtungen bewertet und auf den weiteren dieserTeil nicht vorhanden ist, oder ob die zweite oder eine weitere Bewertungsbaugruppe 8 mit weiteren Gasanalyseeinrichtungen verbunden ist, von allen an der technologischen Strecke beteiligten Hochspannungserzeugern 6 ausgeführt.The resulting from the combustion of fuel 1 with the supply of air 2 in the combustion chamber 3 exhaust gas 27 is cleaned in the electrostatic precipitator 4 of dust-like particles. The example, two spray 5 of the electrostatic precipitator 4 are powered by two high voltage generators 6 with the required high DC voltage. The regulation and control of the precipitator voltage is performed by two thyristor 7, each having an evaluation module 8. An evaluation module 8 processes, for example, the output signals of three gas analyzers 9, 10, one of which is used for determining the O 2 content 9, for example in the vicinity of the combustion chamber 3 and two further for detecting the CO content 10, for example in the vicinity of the separator 4 , are arranged. The outputs of the gas analyzers 9, 10 are connected to the inputs 11 of one of the evaluation modules 8, the outputs 12 of which are interconnected. The separator voltage control commands, regardless of whether only one evaluator assembly 8, for example, three gas analyzers are evaluated and not present on the other of that portion, or whether the second or another evaluator assembly 8 is associated with other gas analyzers, are all on the technological link participating high-voltage generators 6 executed.

Die Funktion der Bewertungsbaugruppe 8, als Bestandteil des Thyristorstellers 7, geht aus Fig. 2 hervor. An die Klemmen 11.1 wird das analoge Signal der Gasanalyseeinrichtung 9 gelegt, dessen Absinken unter einen vorgegebenen Absolutwert oder dessen Absinken pro Zeiteinheit einen gefährlichen Zustand darstellen, wie zum Beispiel bei O₂.The function of the evaluation module 8, as part of the Thyristorstellers 7, it is apparent from Fig. 2. At the terminals 11.1 the analog signal of the gas analyzer 9 is placed, the drop below a predetermined absolute value or its decrease per unit time represent a dangerous condition, such as O ₂ .

Die Klemmen 11.2 und 11.3 werden von Gasanalyseeinrichtungen 10 gespeist, deren Gaskomponenten, zum Beispiel CO, durch ihr Überschreiten eines vorgegebenen Absolutwertes oder durch ihren Anstieg pro Zeiteinheit auf einen weiteren wählbaren Wert einen Gefahrenzustand signalisieren.The terminals 11.2 and 11.3 are fed by gas analyzers 10 whose gas components, for example CO, signal a hazardous condition by exceeding a predetermined absolute value or by increasing it per unit of time to another selectable value.

Die Klemmen 12 sind Ausgänge, die die von der nicht weiter beschriebenen Ansteuerschaltung 27 gegebenen Steuerbefehle an weitere Thyristorsteller 7 leiten und gleichzeitig als Eingänge für Steuerbefehle von weiteren Bewertungsbaugruppen 8 wirken.The terminals 12 are outputs which direct the control commands given by the control circuit 27, not further described, to further thyristor actuators 7 and at the same time act as inputs for control commands of further evaluation modules 8.

Die Eingangssignale an den Klemmen 11 werden durch die Verstärker 13,14,15 auch bei unterschiedlichen Meßbereichen der Gasanalyseeinrichtungen auf einen einheitlichen Wert gebracht. Die Ausgangsspannung des invertierenden Verstärkers 13 besitzt dabei vorzugsweise negative und die der nicht invertierenden Verstärker 14,15 positive Polarität. Über einen Vorwiderstand 16 wird die Ausgangsspannung — Ui des invertierenden Verstärkers 13 an einer Mischstelle 19 mit der über Widerstand 20 zugeführten einstellbaren Spannung +U^ summiert. +Ui wird so gewählt, daß sich an der Mischstelle 19 eine Spannung einstellt, die beim Unterschreiten des gefährlichen O₂-Wertes den gleichen Wert besitzt wie die Spannungen, die beim Überschreiten der gefährlichen CO-Konzentrationen nach den Vorwiderständen 17,18 entstehen. Durch die Dioden 21 wird im Sinne einer ODER-Verknüpfung der jeweils höchste Wert der Spannungen (+Ui-U₁), U₂, U₃ am Differenzierglied 22 liegen, das mit dem Eingang des Komparators 23 verbunden ist. Die Ausgangsspannung des Komparators 13 wird positiv, wenn die Eingangsspannung die Referenzspannung U₄ übersteigt. U₄ wird auf den zu überwachenden Absolutwert eingestellt. Die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 22 wird mit dem Komparator 24 ausgewertet. Dazu wird die Referenzspannung U₅ auf den Wert eingestellt, der zu gefährlichen Zuständen im Elektroabscheider 4 führt, wenn dieser Wert innerhalb einer bestimmten Zeit erreicht (CO) oder unterschritten (O₂) wird. Die Ausgangsspannung des Komparators 23 oder 24 gelangt über die Dioden 25 im Sinne einer ODER-Verknüpfung an die Ansteuerschaltung 26 und gibt damit das Signal, daß entweder die beteiligten Hochspannungserzeuger 6 AUS-geschaltet werden (Klemme 12.4), wobei eine Störmeldung erfolgt, oder der Sollwert abgesenkt wird (Klemme 12.5), so daß die Spannung an den Sprühsystemen 5 auf einen Wert reduziert wird, der nicht zu Entladungen im Elektroabscheider 4 führt. Nach Verschwinden der Anregung der Ansteuerschaltung 26 über die Dioden 25 läuft ein nicht beschriebenes Zeitglied der Ansteuerschaltung 26 ab, veranlaßt über Klemme 12.6 die Quittierung der Störmeldung und über Klemme 12.7 die Wiedereinschaltung der Hochspannungserzeuger 6 oder die Erhöhung der Sollwerte mit der für die Ablastung der Durchschlagsspannung der Abscheider 4 eingestellten Zeit.The input signals at the terminals 11 are brought to a uniform value by the amplifier 13,14,15 even at different ranges of the gas analyzers. The output voltage of the inverting amplifier 13 preferably has negative and that of the non-inverting amplifier 14,15 positive polarity. Via a series resistor 16, the output voltage - Ui of the inverting amplifier 13 is summed at a mixing point 19 with the supplied via resistor 20 adjustable voltage + U ^. + Ui is chosen so that sets at the mixing point 19, a voltage which falls below the dangerous O ₂ value has the same value as the voltages that arise when exceeding the dangerous CO concentrations after the series resistors 17,18. Through the diodes 21 is in the sense of an OR operation of the respective highest value of the voltages (+ Ui-U ₁ ), U ₂ , U _{3 are} at the differentiator 22, which is connected to the input of the comparator 23. The output voltage of the comparator 13 becomes positive when the input voltage exceeds the reference voltage U ₄ . U ₄ is set to the absolute value to be monitored. The output voltage of the differentiating element 22 is evaluated by the comparator 24. For this purpose, the reference voltage U _{5 is set} to the value which leads to dangerous states in the electrostatic precipitator 4 when this value is reached (CO) or undershot (O ₂ ) within a certain time. The output voltage of the comparator 23 or 24 passes through the diodes 25 in the sense of an OR operation to the drive circuit 26 and thus gives the signal that either the participating high voltage generator 6 are turned OFF (terminal 12.4), with a fault message, or the Setpoint is lowered (terminal 12.5), so that the voltage at the spray systems 5 is reduced to a value that does not lead to discharges in the electrostatic precipitator 4. After disappearance of the excitation of the drive circuit 26 via the diodes 25, an unillustrated timer of the drive circuit 26 runs off, via terminal 12.6 causes the acknowledgment of the fault message and via terminal 12.7 the reclosure of the high voltage generator 6 or the increase of the setpoints with the for the discharge of the breakdown voltage the separator 4 set time.

Claims

Invention claim:

Circuit arrangement for controlling the high-voltage installations for electrostatic precipitators as a function of external disturbances, which are output as analog signals from gas analyzers, characterized in that known thyristor actuators (7) of the high voltage generators (6) for electrostatic precipitators (4) are additionally provided with an evaluation module (8). are preferably designed as electronic assemblies and designed so that a plurality of input terminals (11) are provided with downstream input amplifiers (13,14,15) and separate gain setting, wherein at least one amplifier (13) operates inverting and via a resistor ( 16) is connected to a mixing point (19), which in turn is connected via a resistor (20) with an adjustable voltage source + Ui whose polarity is opposite to the output voltage of the inverting amplifier (13) -U ₁ and the output voltage of the non-inverting amplifier (19). 14, 15), and the mixing point (19) and the outputs of the noninverting amplifiers (14, 15) are connected via resistors (17, 18) and subsequent OR operation for the joint evaluation of the maximum instantaneous value and of a differentiating element ( 22) differentiated value of threshold value switches, preferably comparators (23,24) with adjustable reference voltages are connected and whose outputs are connected via an OR-connection with a known drive circuit (26), wherein the drive circuit (26) components both for transmission and to receive control commands, and to the outputs (12), which are simultaneously control inputs, connected in parallel to the outputs (12) of other participating evaluation boards.

For this

2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a circuit arrangement for process-dependent control of high-voltage systems for electric precipitators, in particular for electrostatic precipitators after combustion processes in which explosive gas-dust mixtures are formed.

Characteristic of the known technical solutions

When operating electrostatic precipitators after combustion processes, it is necessary to shut down the high voltage equipment under certain circumstances induced by the technological process. This is especially necessary if there are explosive gas-dust mixtures in the electrostatic precipitator. Thus, in combustion processes with dry gas-dust mixtures, such as those which occur in cement rotary kilns, electrostatic precipitators are shut off at CO contents between 0.5 and 1.0% by volume in order to reliably prevent accidents. The signal triggering the termination is provided by a suitable measuring device as an analog signal and supplied to a separate controller module, which outputs a warning signal when threshold values are exceeded and switches off the high-voltage systems when the limit value is exceeded. Due to the dead time of the measuring devices automatic reconnection of the high-voltage system with a corresponding time delays after falling below the limit value is possible. In DD-WP 157937 a circuit arrangement is described, which causes a faster evaluation of the measured value by switching the differentiating element in the measuring circuit of the analog signal and thereby ensures a much greater security for the Entstaubungsanalge.

The disadvantage of this circuit arrangement is that the HV system is only influenced by the interference signal "OFF." DD-WP 214066 describes a circuit arrangement for controlling high-voltage systems for electrostatic precipitators which monitors both the instantaneous value of the measured value and the rate of rise of the measured value If the limit value of the analogue signal or the corresponding rise is exceeded, either the high-voltage systems feeding the monitored electrostatic precipitator are switched off or by reducing the setpoint value, the high voltage is reduced so that no flashovers can occur For safety reasons, after falling below the limit values, the high-voltage systems are switched on with a time delay or the high voltage is increased with a preselected time constant Depending on the frequency and duration of the occurrence of limit value violations of the explosive gas-dust mixtures, dust emissions exceeding the permissible limit values result. The embodiment of the circuit arrangement according to DD-WP 214066 has the disadvantage that it is only suitable for the evaluation of a type of gas components whose concentration increase can lead to dangerous conditions in the electrostatic precipitator and therefore the limits for switching off the high voltage or the lowering of the setpoint relatively low must be kept.

Another disadvantage of this circuit is that due to the long dead times of the meter when falling below the limit, the high voltage systems are switched on delayed, since there is no security against the presence of explosive gas-dust mixtures for the time between recording and signal output of the meters.
These disadvantages considerably affect the availability of the electrostatic precipitator.