DE3017884A1 - Verfahren zur fortlaufenden optimierung des elektrischen arbeitspunktes eines elektrostatischen nassfilters - Google Patents

Verfahren zur fortlaufenden optimierung des elektrischen arbeitspunktes eines elektrostatischen nassfilters

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DE3017884A1
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Helmut Dipl.-Ing. 6078 Neu Isenburg Herklotz
Günter Ing.(grad.) 6000 Frankfurt Mehler
Franz Dipl.-Ing. 6057 Dietzenbach Neulinger
Helmut Dipl.-Ing. 6056 Heusenstamm Schummer
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GEA Group AG
Siemens AG
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Metallgesellschaft AG
Siemens AG
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
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Description

METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Frankfurt/Main VPA 80 P 8 5 2 5 DE
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Berlin und München
Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Naßfilters
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Naßfilters, das über ein elektrisches Stellglied an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist.
Elektrostatische Abscheider zur Reinigung von Gasen sind bereits seit längerer Zeit bekannt. Hierbei wird im Regelfall die Spannung am Filter so geregelt, daß sich ein vorgegebener Filterstrom und/oder eine vorgegebene Überschlagshäufigkeit einstellt.
Einschlägige Steuerungen hierfür sind beispielsweise in der Siemens Zeitschrift 1971, Seiten 567-572 oder in der DE-AS 11 48 977 näher beschrieben.
Es gibt nun elektrische Abscheider, bei denen während des Betriebs die Elektroden laufend oder zeitweise mit Wasser besprüht und zusätzlich in vorgegebenen Zeitabständen mit größeren Wassermengen gereinigt werden. Hierdurch kommt es bei diesen sog. Naßfiltern praktisch laufend zu elektrischen Überschlägen, während deren dann die Spannung am Filter einbricht.
Im Regelfall werden derartige Naßfilter heute auf konstanten Filterstrom geregelt. Dieser vorgegebene Filterstromwert kann bei der Einstellung des Filters zu einem optimalen elektrischen Arbeitspunkt des Filters führen;
Ch 2 Sie / 22.04.1980
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• 3· VPA 80 P 8 5 25 DE
es ist aber nicht anzunehmen, daß dieser Optimalwert erhalten bleibt, da sich die Betriebsumstände, wie z.B. die Staubbeladungsmenge des zu reinigenden Gases, die Korngröße des Staubes, tLie Gasmenge, die Gastemperatur und/oder die Art des Staubes ändern können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem der elektrische Arbeitspunkt des Naßfilters fortlaufend optimiert werden kann.
Diese'Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in vorgegebenen Zeitabständen die Aussteuerung des Stellgliedes auf iterativem Wege selbsttätig so lange verändert wird, bis der Mittelwert der gemessenen Filtergleichspannung im Bereich des erreichbaren Maximums dieses Mittelwertes liegt. Ein alternatives Verfahren ist im Anspruch 4 beschrieben.
Hierbei wird von der Überlegung ausgegangen, daß bei einem Naßfilter infolge der Spannungszusammenbrüche durch Überschläge der über einen Zeitraum von z.B. 5 Sekunden gemittelte Wert der Filtergleichspannung ein Maximum hat, ab dem dieser Wert trotz weiterer Aussteuerung des Stellgliedes wieder sinkt und dabei der Filterstrom weiter ansteigt. Da für eine ausreichende Abscheidung Filterstrom und Filterspannung vorhanden sein müssen, liegt im Bereich des Maximums des Mittelwertes der Filtergleichspannung der beste Abscheidungswirkungsgrad. Genauere Untersuchungen haben dabei ergeben, daß der als Arbeitspunkt dienende Mittelwert der Filtergleichspannung um einen vorgegebenen Prozentsatz unterhalb des Spannungsmaximums - ,bei gegenüber diesem Betriebszustand erhöhten Filter-.gleichstrom - liegen sollte, da hier noch ausreichende
Λ Spannungen mit verhältnismäßig großen. Strömen zusammentreffen.
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• h · VPA 80 P 8 5 2 5 OE
Der Prozentsatz kann dabei selbsttätig abhängig von der gemessenen Staubbeladung des Reingases und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung zusätzlich verändert werden.
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Aufgrund des vorstehend beschriebenen Regelverfahrens ist weitgehend gesichert, daß das Filter zumindest während des größten Teils der Betriebszeit im optimalen Arbeitspunkt arbeitet.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:
Figur 1 ein schematisches Schaltungsschema einer Steuerung und
Figur 2 mögliche Verläufe des Filtergleichstroms; aufgetragen über dem Mittelwert der Filtergleichspannung. ■
Wie aus Figur 1 ersichtlich, speist ein Wechselstromnetz N über ein steuerbares Thyristorstellglied 1 und einen Hochspannungstransformator 2 einen Hochspannungsgleichrichter 3, der die benötigte Gleichspannung für das als Naßfilter ausgebildete Elektrofilter 4 liefert. Die Steuerspannung U^ für den Steuersatz 5 des Stellgliedes 1 wird nun so gewählt, daß sich ein vorgegebener Wert der mittleren Filtergleichspannung ergibt.
Hierzu wird am Filter 4 in bekannter Weise ein der FiI-tergleichspannung Up proportionaler Wert abgenommen und einem Mittelwertbildner 8 zugeführt. Dieser bildet aus der pulsierenden und lückenden Filtergleichspannung innerhalb einer Zeitdauer von z.B. 5 Sekunden fortlaufend den Mittelwert U„ der Filtergleichspannung. Dieser Wert Up liegt zusammen mit einem im Speicher 12 gespeicherten Sollwert der Filtergleichspannung UFR an einem Regler 6 der die Steuerspannung U . für den Steuersatz 5
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bildet. Die Bildung des Sollwertes Upo, d.h. der Arbeitspunkt bei dem das Filter arbeitet, wird auf folgende Weise vorgenommen. Durch ein Zeitglied 7, das auf den Regler 6 wirkt, wird - ausgehend von einem relativ niedrigen Wert U0 der Filterspannung - die Steuerspannung U . fortlaufend erhöht. Erreicht hierdurch - Kurve I in Figur 2 - der Mittelwert der Filtergleichspannung, das Maximum UFMj
.„ d.h. dUv,M O, wobei mit I0 der Filter strom bezeichnet ist,
so wird durch die Maximalwerterfassung 9 der Speicher 10 freigegeben und übernimmt den gerade am Ausgang des Mittelwertbildners 8 anstehenden Wert Up , der diesem Maximum U„M entspricht. Dieser Wert wird mittels eines Reduziergliedes 11 um z.B. 10% auf den Wert UFR verringert und an den Speicher 12 als Sollwert für den Regler 6 weitergegeben. Der Regler 6 führt nun die Steuerspannung U . in der Weise, daß dieser Sollwert möglichst erhalten bleibt.
Nach z.B. einem Zeitraum von 10 Minuten wird der Vorgang der Suche des optimalen Arbeitspunktes erneut wiederholt.
Sei z.B. angenommen, daß sich jetzt ein Kurvenverlauf gemäß der gestrichelt gezeichneten Kurve II in Figur 2 ergibt, so wird wiederum - ausgehend von einem relativ niedrigen Wert der Aussteuerung - der neue Maximalwert UFM ermittelt und um einen bestimmten Faktor reduziert als neuer Sollwert UpR dem Regler 6 zur Verfügung gestellt.
Damit bei dem vorstehend beschriebenen Regelverfahren bestimmte Grenzwerte des Stromes nicht überschritten .wer den, wird ferner noch ein dem Filtergleichstrom Ip proportionaler Wert - Leitung 14 - auf die Begrenzung des
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• 6* VPA 80P85 25 OE
Reglers 6 gegeben. Beim Erreichen der vorgegebenen Stromgrenzen wird dann das Ausgangssignal des Reglers 6 so begrenzt, daß der Strom nicht weiter ansteigt.
Wie bereits bemerkt, kann es von Vorteil sein, wenn der Reduktionsfaktor im Glied 11 nicht fest gewählt wird, sondern abhängig von der Staubbeladung und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung verändert wird. Hierzu kann z.B. ein Multiplikationsglied 13 vorgesehen sein, das aus der mittleren.Filtergleichspannung und dem Filterstrom einen Wert bildet und entsprechend diesem Wert den Reduktionsfaktor im Reduzierglied 11 einstellt. Wie durch die gestrichelte Leitung 16 angedeutet, kann aber auch der Reduktionsfaktor abhängig von der durch ein Meß gerät 15 erfaßten Reingasstaubbeladung verändert werden.
Zur Ergänzung des vorstehend beschriebenen Suchverfahrens des optimalen Arbeitspunktes wurden Funktionsbausteine in Form logischer Schaltungen und Verstärker ange geben. Im Zuge der Rechnertechnik, insbesondere dem Einsatz von Mikroprozessoren, wird heute vorteilhafterweise die Steuerung durch eine entsprechende Mikrocomputersteuerung realisiert. In einer solchen Steuerung können dann auch noch weitere Parameter,wie Primärstrom und Durchschlagshäufigkeit, verarbeitet werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung läßt sich auch der Suchalgorithmus zur Findung des Spannungsmaximums etwas abändern, und zwar derart, daß die Suche nicht von einem relativ niedrigem Wert der Filterspannung aus vorgenommen wird, sondern die Veränderung des Mittelwertes der Filterspannung und die Zahl der Durchschläge .in aufeinanderfolgenden Suchperioden von z.B. 2 see miteinander verglichen werden. Sei z.B. angenommen, daß in der Suchperiode N die Zahl der Filterdurchschläge K (N) betrage und der Mittelwert der Filtergleichspannung UFm (N) und die entsprechenden Werte der nächsten Suchperiode N+1 K
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' *' VPA 80 P 85 25 DE
(N+1) und Up (N+1) seien, so wird die Steuerspannung U . selbsttätig um einen vorgegebenen Betrag erniedrigt, falls: K (N+1)>K (N) und Up (N+1)> Upm (N); im anderen Falle wird die Steuerspannung U . um einen vorgegebenen Betrag erhöht. Damit bleibt ein Arbeitspunkt in der Nähe des Spannungsmaximums erhalten.
4 Patentansprüche
2 Figuren
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Claims (3)

VPA 80 P 8 5 2 5 DE Patentansprüche
1. Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Naßfilters, das über ein elektrisches Stellglied an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in vorgegebenen Zeitabständen die Aussteuerung des Stellgliedes (1) auf iterativem Wege selbsttätig so lange verändert wird, bis der Mittelwert der gemessenen Filtergleichspannung (Upm) im Bereich des erreichbaren Maximums dieses Mittelwertes liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e 15kennz e i chne t, daß der als Arbeitspunkt dienende Mittelwert der Filtergleichspannung (Upn) um einen vorgegebenen Prozentsatz unterhalb des Spannungsmaximums - bei gegenüber diesem Betriebszustand erhöhten Filtergleichstrom - liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozentsatz abhängig von der gemessenen Staubbeladung des Reingases und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung des Filters selbsttätig verändert wird.
4„ Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes eines elektrostatischen Naßfilters, das über ein elektrisches Stellglied an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittelwerte der Filtergleichspannung (Up, ) und Zahl der Durchschläge in aufeinanderfolgenden Suchperioden (N) miteinander verglichen werden und bei einer Zunahme der Zahl der Durchschlage und einem Absinken der mittleren Filtergleichspannung die Steuerspannung (Ug.) für das Stellglied (1) selbsttätig erniedrigt und im umgekehrten Fall erhöht wird.
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DE19803017884 1980-05-09 1980-05-09 Verfahren zur fortlaufenden optimierung des elektrischen arbeitspunktes eines elektrostatischen nassfilters Withdrawn DE3017884A1 (de)

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