EP0030657A1 - Verfahren zum selbsttätigen Führen der Spannung eines Elektrofilters an der Durchschlagsgrenze und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
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- Y10S323/00—Electricity: power supply or regulation systems
- Y10S323/903—Precipitators
Definitions
- the invention relates to a method for automatically guiding the voltage of an electrostatic precipitator at the breakdown limit by increasing the filter voltage as a function of time until it breaks down and then reducing it as a function of breakdown.
- This generic term refers to a method as described for example in DE-AS 11 48 977.
- the degree of separation of an electrostatic precipitator is higher the closer the operating voltage is to the flashover limit. Since the flashover limit changes during operation depending on several influencing variables, such as gas composition, dust content and temperature changes, the voltage of the electrostatic precipitator must be regulated depending on the amount of the flashover limit.
- Devices for voltage regulation are known in which the voltage is increased up to the rollover limit. If one or more rollovers occur, the voltage is reduced by a certain fixed amount below the rollover limit and then increased again to the rollover limit.
- a control capacitor is charged depending on the filter current via a resistor.
- a continuously controllable tube is connected in parallel to this control capacitor, which in turn is controlled by a capacitor.
- This capacitor is charged depending on the breakdown and continuously discharged via a parallel resistor.
- the voltage at the control capacitor serves as a control voltage for a primary-side actuator.
- the current dependency of the charging voltage for the control capacitor is such that a relatively rapid increase in voltage is achieved with small separator currents and a relatively slow increase with large separator currents. Due to the constant discharge of the control capacitor - depending on the flashover - the separator voltage after flashover is reduced by an amount given by the number or duration of the flashover.
- the object of the present invention is in stationary operation, in which the breakdown limit is continuously scanned depending on the time, to optimize the control process so that one drives at the breakdown limit as far as possible, but the number of breakdowns required to drive at this limit - during which duration the actual separation is not possible - is kept within predetermined limits.
- This object is achieved in that after each breakdown the voltage or the current is reduced by a percentage of the breakdown voltage or the breakdown current which is dependent on the breakdown frequency in a predetermined period of time and that the waiting time until a new one Voltage increase is reduced when the measured voltage amplitude during breakdown has increased to the measured voltage amplitude during the previous breakdown and vice versa.
- the voltage is reduced by a percentage, which is determined on the one hand by the breakdown voltage and on the other hand by the history of the breakdown; the waiting time is also determined so that no impermissible breakdown frequency occurs.
- the filter voltage is advantageously increased to a breakdown with a fixed, preselectable voltage gradient that depends on the operating state of the system.
- 1 advantageously does not increase the voltage increase provided when the waiting time has elapsed but the new waiting time that runs from this point is shortened.
- the waiting time can advantageously also be changed in stages of different sizes, e.g. the steps can be selected in the form of a geometric series.
- a microcomputer is advantageously provided for specifying the control voltage to the actuator, which consists of the measured and saved filter values, the required reduction and the waiting time as well as other parameters are calculated.
- an electrostatic filter 5 is fed from an AC network 1 via a rectifier 4 and a high-voltage transformer 3.
- an alternating current regulator 2 consisting of anti-parallel thyristors is provided, the lattice control unit 21 of which receives its control voltage U st from a digital regulator 6, which is shown with a broken line.
- This dashed-edged digital controller 6 today generally consists - as indicated by the equal sign 8 - of the microcomputer system shown in FIG Measured values and data from the periphery can be entered and output.
- the digital controller is shown in the form of hard-wired function blocks.
- the control voltage U st is supplied by a control module 61 which determines the filter voltage U or the filter current I.
- the gradient of the increase in the filter voltage up to the breakdown is predetermined by the module 63.
- the setting value for this gradient is taken from a memory 62 depending on the operating conditions of the filter. If the filter voltage reaches the breakdown value, which is determined from the primary current I and / or the breakdown of the secondary-side voltage UF, there is the breakdown detection element 70 sends a corresponding voltage reduction command to the voltage control unit 61 via a percentage amount adjuster 66 and a voltage reduction element 65.
- the reduction amount in the event of a breakdown is calculated where X is a value between 0.2 and 1, n is the reduction stage and U F is the current filter voltage. The same applies if not a filter voltage reduction, but a filter current reduction ⁇ I. of the filter current I F is made.
- the value n is determined from the history of the filter and is dependent on the number k of carbon copies during a previous search period of, for example, 10 to 30 minutes. If the number k of breakdowns not caused by the scanning of the filter voltage limit is greater than a preselectable limit value k of, for example, 1000, the reduction level n is increased and a new search period is started. Then the reduction amounts ⁇ u are calculated and saved.
- the reduction level n initially remains unchanged. If k is also less than k in the following search period, the reduction level n is reduced. Then the new current reduction amounts ⁇ u are also calculated and saved.
- the waiting time I until the filter voltage starts up again is changed as a function of the breakdown, specifically the value of the breakdown voltage U F stored in a memory 69 during the previous breakdown is compared with the current breakdown voltage U Fa . If it turns out that the measured voltage amplitude during breakdown has increased to the measured voltage amplitude during the previous breakdown, then by the comparison element 68 reduces the waiting time by the amount ⁇ T in the time change element 67.
- This amount of time change p T then changes the waiting time T of the waiting stage 64 accordingly.
- the changing of the waiting times is graded in a geometric series, for example. If, for example, the comparisons show that the current breakdown voltage is always greater than the previous breakdown voltage, the waiting times are reduced by amounts ⁇ T, which increase, for example, in a geometric series. The reverse applies in the event that the values become lower and lower. If at least one breakdown occurs during the waiting time, the voltage increase provided at the end of the waiting time is omitted, but the waiting time running from this point in time is also reduced by the amount T after the current change level.
- FIG. 2 shows the voltage profiles on the filter.
- the cut control and the rectifiers on the secondary side cause pulsating half-waves. If a provoked breakdown occurs at point D1, the filter voltage U F initially breaks down, the recurring filter voltage is then reduced by an amount ⁇ u, which is calculated according to the equation given above. This is followed by a waiting time T closes up to the point S on, is increased from which the filter voltage U F again to provoked breakdown D2, after which the voltage U F is also lowered again to a value .DELTA.u.
- the voltage comparison values relevant for the waiting time are determined directly from the peak values of the voltage half-waves directly before the breakdowns.
- the peak values are continuously recorded and stored and those values (eg U Fa , U F V) used for the comparison that are immediately before the breakthrough.
- the filter voltage is optimally guided at the breakdown limit.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum selbsttätigen Führen der Spannung eines Elektrofilters an der Durchschlagsgrenze durch zeitabhängige Steigerung der Filterspannung bis zum Durchschlag und anschließende durchschlagsabhängige Absenkung.
- Mit diesem Oberbegriff wird auf ein Verfahren Bezug genommen, wie es beispielsweise in der DE-AS 11 48 977 beschrieben ist.
- Der Abscheidegrad eines elektrostatischen Abscheiders ist umso höher, je näher die Betriebsspannung an der Uberschlagsgrenze liegt. Da die Uberschlagsgrenze sich während des Betriebs in Abhängigkeit von mehreren Einflußgrößen, wie z.B. Gaszusammensetzung, Staubgehalt und Temperatur ändert, muß die Spannung des elektrostatischen Abscheiders in Abhängigkeit von der Höhe der Uberschlagsgrenze geregelt werden.
- Es sind Einrichtungen zur Spannungsregelung bekannt, bei denen die Spannung bis an die Überschlagsgrenze erhöht wird. Kommen ein oder mehrere Überschläge, so wird die Spannung um einen bestimmten fest vorgegebenen Betrag unter die Überschlagsgrenze abgesenkt und anschließend wieder bis zur Überschlagsgrenze erhöht.
- Bei dem Verfahren nach der vorgenannten DE-AS 1 148 977 wird über einen Widerstand ein Regelkondensator filterstromabhängig aufgeladen. Als Entladewiderstand ist diesem Regelkondensator eine stetig steuerbare Röhre parallelgeschaltet, die ihrerseits wieder von einem Kondensator angesteuert wird. Dieser Kondensator wird durchschlagsabhängig aufgeladen und fortlaufend über einen Parallelwiderstand entladen. Die Spannung am Regelkondensator dient als Steuerspannung für ein primärseitiges Stellglied. Die Stromabhängigkeit der Ladespannung für den Regelkondensator ist so getroffen, daß bei kleinen Abscheiderstromstärken eine relativ schnelle, bei großen Abscheiderstromstärken eine relativ langsame Spannungserhöhung erreicht wird. Durch die stetige Entladung des Regelkondensators - abhängig von den Überschlägen - wird die Abscheiderspannung nach Überschlägen um einen durch die Zahl bzw. Dauer der Überschläge gegebenen Betrag herabgesetzt.
- Bei diesem Steuerverfahren geht die Vorgeschichte des gerade vorliegenden Durchschlages nur relativ gering bzw. weitgehend undefiniert in die Spannungsabsenkung bzw. den Hochlauf bis zur Durchschlagsgrenze ein.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, im stationären Betrieb, bei dem laufend zeitabhängig die Durchschlagsgrenze abgetastet wird, das Regelverfahren so zu optimieren, daß man möglichst an der Durchschlagsgrenze fährt, jedoch die Zahl der zum Fahren an dieser Grenze erforderlichen Durchschläge - während deren Dauer ja die eigentliche Abscheidung nicht möglich ist - in vorbestimmten Grenzen gehalten wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach jedem Durchschlag die Spannung bzw. der Strom um einen prozentualen Betrag der vorliegenden Durchschlagsspannung bzw. des Durchschlagsstromes abgesenkt wird, der von der Durchschlagshäufigkeit in einer vorhergehenden festgelegten Zeitperiode abhängig ist und daß die Wartezeit bis zu einer erneuten Spannungssteigerung verringert wird, wenn sich die gemessene Spannungsamplitude beim Durchschlag zur gemessenen Spannungsamplitude beim vorhergehenden Durchschlag vergrößert hat und umgekehrt.
- Auf diese Weise wird die Spannung um einen prozentualen Betrag abgesenkt, der einerseits durch die Durchschlagsspannung und andererseits durch die Vorgeschichte des Durchschlags bestimmt ist; ebenso wird auch die Wartezeit so festgelegt, daß keine unzulässige Durchschlagshäufigkeit auftritt.
- Um definierte Verhältnisse beim Hochlauf zu erreichen, wird vorteilhafterweise die Filterspannung mit einem festen, vom Betriebszustand der Anlage abhängigen vorwählbaren Spannungsgradienten bis zum Durchschlag erhöht.
- Tritt während der Wartezeit ein Durchschlag auf, so 1 unterbleibt vorteilhafterweise die beim Ablauf der Wartezeit vorgesehene Spannungssteigerung, es wird jedoch die von diesem Zeitpunkt an laufende neue Wartezeit verkürzt.
- Damit wird erreicht, daß nicht eine unkontrollierte Zahl von Durchschlägen aufeinanderfolgt. Zur Berücksichtigung des sich ändernden Filterverhaltens in bezug auf die Wartezeit ist vorteilhafterweise ferner die Wartezeit in Stufen unterschiedlicher Größe veränderbar, z.B. können die Stufen in Form einer geometrischen Reihe gewählt sein.
- Da heute normalerweise für Elektrofilter Thyristoren als Stellglieder verwendet werden, deren Anschnittsteuerung sich gleichspannungsseitig in einer Pulsation der Filterspannung bemerkbar macht, werden vorteilhafterweise - um definierte Punkte für die Vergleiche zu erhalten - die Scheitelwerte der gleichspannungsseitigen Spannungshalbwellen unmittelbar vor den Durchschlägen miteinander verglichen.
- Bei einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Merkmalen, bei der das Elektrofilter über einen Gleichrichter, einen Hochspannungstransformator und ein Stellglied von einem Wechselspannungsnetz gespeist ist, wird vorteilhafterweise zur Vorgabe der Steuerspannung an das Stellglied ein Mikrocomputer vorgesehen, der aus den.gemessenen und gespeicherten Filterwerten die erforderliche Absenkung und die Wartezeit sowie sonstige Parameter berechnet.
- Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:
- Figur 1 die übliche Spannungsversorgung eines Elektrofilters mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Digitalregler,
- Figur 1a den Ersatz dieses Digitalreglers durch ein Mikrocomputersystem und
- Figur 2 die Spannungsverhältnisse beim Abtasten der Durchschlagsgrenze.
- Wie aus Figur 1 ersichtlich, wird ein Elektrofilter 5 über einen Gleichrichter 4 und einen Hochspannungstransformator 3 aus einem Wechselstromnetz 1 gespeist. Primärseitig ist zwischen Hochspannungstransformator 3 und Wechselstromnetz 1 ein aus antiparallelgeschalteten Thyristoren bestehender Wechselstromsteller 2 vorgesehen, dessen Gittersteuersatz 21 seine Steuerspannung Ust von einem Digitalregler 6 erhält, der gestrichelt umrandet dargestellt ist. Dieser gestrichelt umrandete Digitalregler 6 besteht heute im Regelfall - wie durch das Gleichheitszeichen 8 angedeutet - aus dem in Figur 1a dargestellten Mikrocomputersystem, und zwar umfaßt dieses Mikrocomputersystem als wesentlichen Bestandteil die Zentraleinheit 81, den Speicher 82 und die Ein- und Ausgabe 83, mit der Meßwerte und Daten aus der Peripherie eingegeben und ausgegeben werden können.
- Zur besseren Verständlichkeit des Regelverfahrens ist jedoch der Digitalregler in Form festverdrahteter Funktionsbausteine dargestellt.
- Wie aus der Figur 1 ersichtlich, wird die Steuerspannung Ust von einem Steuerbaustein 61 geliefert, der die Filterspannung U bzw. den Filterstrom I bestimmt. Der Gradient der Steigerung der Filterspannung bis zum Durchschlag wird durch den Baustein 63 vorgegeben. Der Einstellwert für diesen Gradienten wird aus einem Speicher 62 je nach den Betriebsbedingungen des Filters entnommen. Erreicht die Filterspannung den Durchbruchswert, der aus Primärstrom I und/oder dem Zusammenbrechen der sekundärseitigen Spannung U F bestimmt wird, so gibt das Durchschlagserfassungsglied 70 über einen prozentualen Betragseinsteller 66 und ein Spannungsabsenkungsglied 65 einen entsprechenden Spannungsverminderungsbefehl auf die Spannungssteuereinheit 61. Der Absenkungsbetrag im Durchschlagsfall errechnet sich aus
- Figur 2 zeigt die Spannungsverläufe am Filter. Wie ersichtlich, treten durch die Anschnittssteuerung und die Gleichrichter sekundärseitig am Filter pulsierende Halbwellen auf. Tritt an der Stelle D1 ein provozierter Durchschlag auf, so bricht die Filterspannung UF zunächst zusammen, die wiederkehrende Filterspannung wird dann um einen BetragΔ u verringert, der sich nachder vorstehend angegebenen Gleichung berechnet. Daran schließt sich eine Wartezeit T bis zum Zeitpunkt S an, von dem an die Filterspannung UF erneut bis zum provozierten Durchschlag D2 gesteigert wird, worauf dann die Spannung UF ebenfalls um einen Wert Δu wieder abgesenkt wird.
- Da die eigentliche Durchschlagsspannung wegen der Pulsation der Spannungen relativ schwer erfaßbar ist, werden die für die Wartezeit maßgebenden Spannungsvergleichswerte aus den Scheitelwerten der Spannungshalbwellen uni mittelbar vor den Durchschlägen ermittelt. Hierzu werden laufend die Scheitelwerte erfaßt und gespeichert und diejenigen Werte (z.B. UFa, UFV) für den Vergleich herangezogen, die unmittelbar vor dem Durchbruch liegen.
- Auf die vorstehend beschriebene Weise erhält man eine optimale Führung der Filterspannung an der Durchschlagsgrenze.
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