DE2001189A1

DE2001189A1 - Verfahren zur Spannungsregelung von elektrostatischen Staubabscheidern

Info

Publication number: DE2001189A1
Application number: DE19702001189
Authority: DE
Inventors: Horst-Guenter Eishold; Helmut Dipl-Ing Schummer
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1965-04-10
Filing date: 1970-01-13
Publication date: 1971-07-22
Also published as: AT306177B; SE312788B; GB1071569A; CS157095B2; DE1276001B; GB1332751A; US3488675A

Description

Verfahren zur Spannungsregelung von elektrostatischen Staubabscheidern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spannungsregelung von elektrostatischen Staubabscheidern in Abhängigkeit von der Anzahl und/oder der Itensität der elektrischen Durchbrüche, wobei die Übertragung der elektrischen Durchbrüche vom Spannungsversorgungskreis des Abscheiders auf den Regelkreis auf optischem Wege durch Lichtsignale nach Patent Nr. 1 276 001 erfolgt.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des Verfahrens zur Spannungsregelung von elektrostatischen Staubabscheidern. Nach dem Verfahren des Hauptpatentes werden Helligkeitsschwankungen von im Hochspannungskreis liegenden Glüh- oder Glimmlampen, die auf elektrische Durchbrüche in elektrostatischen Staubabscheidern ansprechen, von einem Fotodetektor im primären Steuerkreis empfangen und in bekannter Weise in elektrische Steuerimpulse zur Regelung der Hochspannung umgewandelt. Durch die kontaktlose Übertragung der dabei auftretenden Spannungs- und Stromänderungen als optische Signale werden Schäden durch hochfrequente Ausgleichströme vermieden, wie sie beispielsweise bei einer ohmschen, induktiven oder kapazitiven Koppelung zwischen Primär- und Sekundärkreis auftreten.
Um in einem Elektrofilter die Spannung bzw. die Feldstärke möglichst hoch zu halten, arbeitet die Hochspannungserzeugungsanlage nahe der Überschlagspannung. Es kommt also, sei es durch den Regelvorgang oder sich ändernde Eigenschaften des Gases oder Staubes, zu elektrischen Durchbrüchen. Dabei bricht die Spannung im Filter zusammen, und es treten impulsartige Stromspitzen auf.
Es liegt im Sinne einer Spannungsregelung, die Durchschläge möglichst rasch zu löschen. Länger dauernde Durchbrüche -z. B. durch Wiederzünden der Gasentladung im Filter - bzw. kurzzeitig aufeinanderfolgende Spannungszusammenbrüche führen zu einer Verschlechterung der Abscheidung im elektrischen Staubabscheider.
Um die Durchbrüche möglichst schnell zu erfassen und ein dabei erzeugtes Signal sofort auf den Regel- und Steuerkreis der Hochspannungssignalanlage zu übertragen, werden nach dem Hauptpatent Glüh- oder Glimmlampen in Verbindung mit einem Fotodetektor als Koppelungselemente vorgeschlagen.
Die Ansprechzeit von Glüh- oder Glimmlampen ist relativ groß, sie liegt im Bereich von Millisekunden. Zwar lassen sich mit sehr dünnen Glühdrähten noch Änderungen von etwa 100 Hz erfassen, d.h. innerhalb von 10 ms, doch ist eine solche Ansprechempfindlichkeit zu gering, und die Lebensdauer der dünnen Glühdrähte mit Rücksicht auf die Betriebssicherheit zu kurz.
Die Wechselspannung einer Hochspannungserzeugungsanlage wird durch Gleichrichtung in eine pulsierende Gleichspannung umgesetzt,@deren Pulszahl von der Netzfrequenz und der Gleichrichterschaltung abhängt. Bei einer Zweiweg-Gleichrichtung

entsprechen/9@ea@enz von 50 Hz auf der Wechselspannungsseite-

einePulszahl von 100 Hz auf der Gleichspannungsseite, dh`. die Hochspannung durchläuft innerhalb 1/100 Sekunde = 10 ins ihren maximalen und minimalen Wert. Bisher konnten zwischen dem Auftreten eines elektrischen Durchbruches und cbm Ansprechen der Regelung mehrere Pulszahlen liegen, in denen der Abscheider spannungslos war. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die Zeit zwischen dem Auftreten eines Überschlags und dem Ansprechen der Regelung so kurz wie möglich zu halten; dies bedeutet, daß das Signal aus dem Hochspannungskreis verzögerungsfrei auf das Regelteil zu übertragen ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Durchbruch innerhalb eines Pulses der gleichgerichteten Spannung oder des Stromes in einer um mindestens eine Größenordnung kleineren Zeitspanne als es der Pulsdauer entspricht, durch optische Übertragungselemente im Hochspannungskreis erfasst und direkt oder durch Lichtleitstäbe kontaktlos auf den Regelkreis übertragen wird. Die Vorteile einer solchen Verfahrensweise treten insbesondere bei hohen Pulszahlen auf, bei denen Glüh- und Glimmlampen als Übertragungselemente infolge ihrer natürlichen Trägheit nicht mehr ausreichen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden im Hochspannungskreis eines elektrostatischen Abscheiders parallel zu einem Widerstand an diesem bei Durchbrüchen auftretende Spannungsschwankungen mit an sich bekannten Leuchtdioden - vorzugsweise aus Gallium-Arsenid oder Gallium-Phosphid - erfasst und die dabei erzeugten Lichtsignale mittels einer Glasfaseroptik auf einen Fotodetektor im Regelkreis übertragen.
Bei diesen Leuchtdioden wird eine Infrarot-Strahlung erzeugt und mit einer Glasfaseroptik aus der Diode so herausgeführt, daß die auftretende Strahlung von einem entsprechenden Fotodetektor im Regelkreis weiterverarbeitet werden kann..
Solche Leuchtdioden sprechen noch bei Frequenzen von 100 MHz, d.h. 10-8 Sekunden an. Damit werden. Durchschläge praktisch trägheitslos erfasst und verzögerungsfrei optisch übertragen. Nach einer weiteren Ausbildung des Verfahrens werden die Helligkeitsschwankungen einer mit monochromatischem, polar risiertem Licht bestrahlten Kerr-Zelle im Hochspannungskreis auf den Fotodetektor im Regelkreis direkt oder über ein Lichtleitelement übertragen.
Auch Kerrzellen haben eine hohe Ansprechempfincilichkeit, mit der noch Spannungsänderungen im Bereich von 10-8 bis 10-9 Sekunden erfasst werden können.
Die Vorteile der Anwendung solcher Übertragungselemente bei der Übertragung von Durchbrüchen durch optische Signale sind vor allem in der Verringerung der Zeitspanne zur Erfassung der Durchbrüche zu sehen, durch die innerhalb einer Pulsdauer ein Durchschlag erkannt, übertragen und gelöscht wird. Dadurch erhöht sich die Abscheidewirkung, weil längerdauernde Spannungsausfälle vermieden bzw. unterbunden werden. Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt den Aufbau der Anordnung mit einer Kerrzelle. Der elektrostatische Staubabscheider mit der Niederschlagselektrode 1, den Sprühelementen 2 ist über die Hochspannungsleitung 3 mit einer Hochspannungserzeugungsanlage 4 verbunden. Parallel zum elektrostatischen Staubabscheider ist im Hochspannungskreis I ein Spannungsteiler mit den veränderlichen Widerständen 5 und 6 angeordnet. Dabei liegen die Kondensatorplatten der Kerrzelle 7 parallel zu dem Widerstand 6. An den Kondensatorplatten der Kerrzelle 7 liegt eine solche Spannung, daß ein senkrecht zu den Kondensatorplatten durchtretender monochromatischer Lichtstrahl der Lichtquelle 8 im aufgehellten Zustand über ein Lichtleitelement 9 oder direkt auf den Fotodetektor 10 geleitet wird. Tritt ein Durchbruch im Filter ein, dann bricht die Spannung an@der Kerrzelle 7 zusammen und der Lichtstrahl wird verdunkelt oder gelöscht, wenn die beiden Polarisatoren 11 zuvor so eingestellt wurden, daß im feldfreien Zustand der Kerrflüssigkeiten in der Kerrzelle 7 eine völlige Auslößchung des Lichtstrahles auftritt. Das von dem Fotodetektor 10 aufgenommene Lichtsignal wird von einem Verstärker 12 der Spannungsregeleinrichtung 13 zugeleitet.
Die Kerrzelle kann auch im Hochspannungskreis II parallel zum elektrostatischen Staubabscheider direkt mit einem variablen Widerstand wie 5= oder 61 in Reihe geschaltet werden.
In dem Hochspannungskreis I kann die Kerrzelle 7 durch eine Leuchtdiode, beispielsweise aus Gallium-Arsenid oder Gallium-Phosphid, ersetzt werden. Hier empfiehlt es sich; ebenfalls Lichtleitelemente 9 zur Übertragung des Infrarotlichtes auf den Fotodetektor zu verwenden.
Es hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung von Leuchtdioden und Kerrzellen in Verbindung mit einem Fotodetektor als optische elektrische Koppelungselemente Durchbräche für den vorliegenden Fall trägheitslos erfasst und übertragen werden können, so daß innerhalb eines Pulses ein Durchbruch gelöscht werden kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Spannungsregelung von elektrostatischer Staubabscheidern in Abhängigkeit von der Anzahl und/oder der Intensität der elektrischen Durchbrüche, wobei die Übertragung der elektrischen Durchbrüche vom Spannungsversorgungskreis des Abscheiders auf den Regelkreis auf optischem Wege durch Lichtsignale erfolgt nach Patent Nr. 1 276 001, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchbruch innerhalb eines Pulses der gleichgerichteten Spannung oder des Stromes,in einer um mindestens eine Größenordnung kleineren Zeitspanne als es der Pulsdauer entspricht, durch optische Übertragungselemente im Hochspannungskreis erfasst und direkt oder durch Lichtleitstäbe kontaktlos auf den Regelkreis übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hochspannungskreis eines elektrostatischen Abscheiders parallel zu einem Widerstand in diesem bei Durchbrüchen auftretende Spannungsschwankungen mit an sich bekannten Leuchtdioden, vorzugsweise aus Gallium-Arsenid oder Gallium-Phosphid, erfasst werden und die dabei erzeugten Lichtsignale mittels einer Glasfaseroptik auf einen Fotodetektor im Regelkreis übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Spannungsänderungen im Hochspannungskreis verursachten Helligkeitsschwankungen einer mit monochromatischem, polarisiertem Licht bestrahlten Kerrzelle auf einen Fotodetektor im Regelkreis direkt oder über ein Lichtleitelement übertragen wird.