JPH0579383B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は、電気集塵機の制御方法、特に直流
ベース電圧にパルス電圧を重畳した波形を集塵機
に印加するパルス荷電装置の制御方法に関するも
のである。 ［従来技術］ パルス荷電法は、ベース電圧、パルス電圧、パ
ルス頻度をそれぞれ独立に制御でき、種々性状の
ダストの集塵に広く適用出来る。このパルス荷電
において、最も集塵性能に影響を与える要素はパ
ルスのピーク電圧（すなわちベース電圧とパルス
電圧の合計）である。この電圧を上げると集塵性
能は著しく高くなるが実際にはスパークが発生す
るため限度がある。さて、スパークが発生するピ
ーク電圧はベース電圧がある値を越えると急激に
低くなる。とくに、集塵されるダストの電気抵抗
が10¹¹Ωcm以上では顕著となる。これは集塵機表
面のダスト層に逆電離が発生するためである。逆
電離は、通常の従来型荷電（直流荷電）ではいわ
ゆるバツクコロナといわれるコロナの形態をとる
が、パルス荷電のピーク電圧のような高い電圧で
はスパークに移行することが多い。それゆえ、高
いピーク電圧を印加するためには、ベース電圧を
逆電離を生じないある限度以下となる必要があ
る。ベース電圧が、この限度以下なら逆電離やス
パークが絶対に発生しないという訳ではなく、パ
ルス頻度が高すぎても逆電離は発生するが、少な
くともベース電圧過大が逆電離発生の原因となる
ことは避けられる。このベース電圧のある限度と
は、直流荷電のコロナ開始電圧あるいは、これよ
りほんのわずかに高い電圧であることが実験的に
たしかめられた。これよりベース電圧が高くなる
と局所的にベース電圧によるコロナ電流密度がか
なり大きな値となるところが出てきて局所的な逆
電離が発生する。従来型の直流荷電を用いる集塵
機では、ごく局所的な逆電離は集塵機全体の性能
には余り影響を及ぼさないが、パルス荷電の場合
は局所的な逆電離もスパークにより、高いパルス
スパーク電圧の印加が不可能な事態を引き起こ
す。 ［この発明の解決する問題点］ この様に、ベース電圧の最適値とは、直流荷電
によるコロナ開始電圧付近か、そのほんのわずか
上の値であるがガスの濃度、密度の変化、及びダ
ストの付着による電極ギヤツプの変化等によりコ
ロナ開始電圧V_Bが時間と共に変動する。パルス
荷電中は電極間でパルス状にコロナ放電が連続し
ている為、電極の物理的状況が変化しても、これ
に対応するV_Bを知ることが出来ない。そこで、
パルス荷電の休止期間を設けてベース電圧V_Bの
調整を行なう。こうした制御を行うものとしてF.
L.スミス社、特開昭57−127461号公報に記載され
ているものがある。このF.L.スミスに記載された
ものでは、パルス停止期間に当初の設定値となる
よう定電圧制御を行い、Ｖ＝V_B（それまで使用し
ていたベース電圧）を実現し、この時の電流ｉを
測定してｉ＞I_Oならば（コロナ状態となる設定
値）ならベース電圧過大、ｉ＜I_Oならベース電圧
過小と判断しパルス荷電再開後に修正を加えるも
のである。この修正の過不足は次のパルス停止期
間に判定するため、何度もパルス停止期間をくり
かえす必要がある。 そこでこの発明は前記のような従来技術の問題
点であるパルス停止期間をひんぱんに設ける必要
を少くし、かつ、パルス停止期間は、十分に短
く、かつパルス荷電制御のベース電圧を最適に制
御することのできる制御方法を提供することを目
的とする。 ［問題点を解決するための手段］ この発明による電気集塵機パルス荷電装置の制
御方法によれば、パルス停止期間に集塵機電流が
予め設定したコロナ開始状態となる微小な電流値
になるように定電流制御（測定電流をフイードバ
ツクしてベース電源出力制御）し、この結果得ら
れる集塵機電圧をベース電圧の最適値（目標値）
とするものである。 ［実施例］ 以下、図示するこの発明の実施例により説明す
る。第１図に、この発明の実施する為の回路構成
ブロツク図を示した。このブロツクにおいて、集
塵機を構成する集塵電極３は接地されており、も
う一方の放電極４には整流ブリツジ５の出力端子
が接続されている。さらに、この整流ブリツジ５
には一次側にサイリスタ７を有する変圧器６の二
次側端子が接続されており、前記放電極４には直
流ベース電圧V_Bが導入される。さらに、変圧器
６の一次側にはサイリスタ７が設けられており装
置全体を制御する制御装置１０から出力される制
御信号１３で導通制御される。また、整流ブリツ
ジ５には電流測定器９と電圧測定器８が接続され
ており、放電電極４と集塵電極３との間に流れる
電流i_EPと電圧V_EPを測定して制御装置１０にそれ
ぞれ電流信号１２および電圧信号１１を出力す
る。このため、制御装置１０は電流信号１２及び
電圧信号１１にもとずいて変圧器６の一次側に設
けられたサイリスタ７を制御することが出来る。
またさらに、この装置にはパルス電源１が備えら
れており制御装置１０からの信号１４で作動し、
結合コンデンサ２を介して放電極４にパルス電圧
を印加する。こうして、制御装置１０からサイリ
スタ７とパルス電源１への制御信号１３，１４に
より放電電極４と集塵電極３との間に適宜直流ベ
ース電圧単独で、及びパルス電圧を重畳した電圧
を任意に印加することができる。 こうした構成において集じん機に直流電圧を印
加した時、その電圧と電流の間には第５図に示し
た様にV_EP−i_EP特性と呼ばれる関数関係がある。
それ故、電圧、電流のうち一方を与えると、この
V_EP−i_EP特性により他方は定まる。ただし、i_EP＝
ＯではV_EPは定まらない。それ故、きわめて小さ
いi_EP（≠０）を与えることにより、V_EPを求める
と、これはほぼコロナ開始電圧（i_EPがＯから、
わずかに流れはじめる電圧）となる。この手法に
よりコロナ開始電圧にほぼ実用上一致する電圧を
求めることができる。コロナ開始電圧は、集じん
機のガス温、ガス中のダスト量、電極のダスト付
着量等により長期間には徐々に変化するものであ
り、いいかえると、通常、未知の値であるから、
前記手法により、ときどき求めなおす必要があ
る。そこで、運転開始時には第２図ａ，ｂに示し
たようにある期間（数十秒程度）はパルスを停止
して直流ベース電圧のみの荷電を行い、予め設定
された微小電流値I_Oとなるよう定電流制御を行
う。この結果、集じん機電圧V_EPは徐々に上昇す
る。なぜなら、集じん機は、コンデンサ機能があ
り、これを充電しながら電圧が上昇するからであ
る。それ故、この時流れる電流は、コンデンサ機
能の充電電流であつてコロナ電流ではなく、第５
図のV_EP−i_EP特性を満足しない。この状態は、集
じん機の電圧が、未知のコロナ開始電圧をこえ
て、真のコロナ電流が流れ、その値が、上記I_Oと
なる電圧に達するまでつづく。真のコロナ電圧が
I_Oに達すれば、充電電流は零となるので集じん機
の電圧はそれ以上上昇しなくなる。このようにな
るまでの時間は大略、次式で与えられる。 Ｔ＝Ｃ・V_B／I_O Ｃ：集塵機静電容量 I_O：集塵機電流（設定値） V_B：最終的ベース電圧目標値（V_Bは未知であ
るが、経験できわめておおよその値は想定で
きる。） 運転開始時のパルス停止期間は上記式から十分
な余裕をみた時間、継続させるものとし、この時
間経過後、運転開始時の直流荷電は終了するもの
とする。あるいは、集塵機電圧V_EPが十分上昇し
きつて例えば１秒あたりの集塵機電圧上昇が
0.1KV未満となつて安定したものと見なせるまで
になつたら、運転開始時のパルス停止期間は完了
するものとして次のステツプに進むことができ
る。このように、十分な時間をとるか集塵機電圧
V_EPの安定化後であれば集塵機電流i_EPは100％が
コロナ電流で充電電流は零となり集塵機電圧V_EP
の上昇は停止する。この時のV_EPをベース電圧目
標値V_Bとする。さらに、パルス荷電中には、第
３図ａ，ｂ，ｃに示したように定期的、あるいは
スパークの発生しない一定期間経過毎に、例えば
一秒程度パルス電圧の印加を中断し、直流ベース
電圧V_Bのみの荷電を行う。この直流ベース荷電
のみを行う期間でも、前記運転開始時と同様に集
塵機電流i_EPが予め設定した電流となるようサイ
リスタ７の点弧角θ_Bを制御する定電流制御を行
い、それぞれの期間終了時の集塵機電圧V_EPをベ
ース電圧目標値V_Bとする。このようにしてベー
ス電圧目標値V_Bは何度もみなおされる。これは
前述コロナ開始電圧が、長期的には徐々に変化
し、一定しないためみなおすものである。パルス
荷電中は、集じん機電圧の直流成分（ベース電
圧）が前記で求めたベース電圧目標値となるよう
定電圧制御される。以上を表１にまとめた。

【表】 さてパルス停止期間中において、ベース電源出
力はサイリスタ７による点弧角制御であるが、直
前のパルス荷電期間とは集塵機内のコロナの状態
が本質的に異なりベース電源の負荷に差があるた
め、パルス停止期間が始まつた所では制御が乱れ
がちになるのでその期間終了までに安定的に収束
することが大切である。制御が収束しないうちの
ふらふら動く集じん機電圧を測定しても、好まし
いベース電圧目標値とはならない。それ故、制御
が安定に収束するまでパルス停止期間をつづける
必要があるが、この期間は、集じん機の性能は殆
ど期待できないので最大１秒以内とするのが望ま
しい。このような短時間に制御を収束させるため
以下の方法により、この問題を解決した。すなわ
ち第３図ｃに示したように、直流荷電及びパルス
荷電という２つの制御モードを交互に行う際に、
各々の点弧角θ_Bでサイリスタを制御し、制御が他
の制御モード開始の為中断されたら、中断直前の
θ_B値を記憶しておき次回の制御モード再開の際の
θ_B初期値とする。これにより、各々のモードとも
に制御モード再開時からθ_Bがそのモードに固有の
適切な値から制御を再開し、極めて安定な制御に
すぐ入ることが出来る。（第３図ｃにθ_Bの一例を
図示した。）通常運転中では直流荷電及びパルス
荷電を交互におこなうが、この二つの制御モード
は表１のごとく制御方法が異なり、制御安定時の
θ_Bも大きく異なる。これは第３図ｂに示したよう
にパルス荷電時のほうが集塵機のコロナ電流が大
きく、ベース電源出力も多く要求されるからであ
る。前述のように、直流荷電の集塵機電圧をパル
ス荷電のベース電圧目標値とするので双方のモー
ドとも集塵機電圧V_EPの直流成分は一致してい
る。そして、この電圧は制御モードが変わつても
集塵機のコンデンサ機能の為保存されるから、θ_B
を適切に与えるだけですぐ安定な制御に入ること
ができる。 こうして、運転開始時の十分な時間及び、通常
運転中の定期又は不定期の１秒程度づつパルス荷
電を休止し直流荷電を行う。この期間はパルス荷
電をしないので集塵性能はロス（低下）するが、
全体の運転時間から考えれば問題にならない。さ
らに、こうしたパルス休止中に定電流制御をおこ
ないパルス荷電のためのベース電圧目標を得、各
モード期間のθ_B最終値を次回の同一モードのθ_B初
期値とすることで速やかに制御の安定性が達成で
き、集塵機能を最適に維持することができる。 ［発明の効果］ この発明による電気集塵機パルス荷電装置の制
御方法実施例は以上のとおりであり、直流荷電と
パルス荷電という二つの異なつた制御モードを用
い、極めて短いほぼ周期的なパルスの休止中に定
電流制御を行つてパルス荷電のベース電圧目標値
を設定することで集塵機能を高めるとともに、安
定した制御方法となる。また、パルス休止が、運
転開始時以外は、１秒程度の短時間で、その回数
も少なく、集じん性能のロスは無視しうることが
特長である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による方法を実施するための
装置構成図、第２図は、運転開始時の集じん機電
圧及び集じん機電流、第３図ａは直流ベース電圧
とパルス電圧との重畳波形電圧図、同図ｂは集塵
機電流特性図、同図ｃはサイリスタの制御位相角
特性図、第４図は点弧角θ_Bの定義図、第５図は集
塵機の電圧・電流特性図である。 符号の説明、１……パルス電源、２……結合コ
ンデンサ、３……集塵電極、４……放電極、５…
…交流ブリツジ、６……変圧器、７……サイリス
タ、８……電圧測定器、９……電流測定器、１０
……制御装置、１１……電圧信号、１２……電流
信号、１３……サイリスタ制御信号、１４……電
流信号、１３……サイリスタ制御信号、１４……
パルス電源制御信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 集塵機の所定の直流ベース電圧を印加するベ
   ース電源と、このベース電源に任意にパルス波形
   電圧を重量印加するパルス電源とこれらを制御す
   る制御装置とを有し、前記ベース電源の一次回路
   にサイリスタを備えた電気集塵機パルス荷電装置
   の制御方法において、 運転開始時には前記集塵機の電圧が所定の定常
   値に達するまで前記ベース電源のみによる直流ベ
   ース電圧印加を行うパルス停止期間を設け、 前記集塵機が前記定常値に達した後は、前記パ
   ルス電源を作動してパルス波形電圧を前記ベース
   電圧に重畳すると共に、パルス波形電圧印加を中
   断して直流ベース電圧印加のみを行うパルス停止
   期間を定期または不定期に設け、 前記２つのパルス停止期間中は集塵機電流が予
   め設定したコロナ開始状態の電流値となるように
   定電流制御し、この結果得られる集塵機電圧を前
   記ベース電圧の最適値として前記パルス波形電圧
   重畳中の直流ベース電圧が、前記最適値となるよ
   う定電圧制御を行うとともに、前記定電流制御及
   び前記定電圧制御は、前記サイリスタの点弧角制
   御によつて行われ、定電流制御終了時のサイリス
   タ点弧角に基き次回定電流制御再開時のサイリス
   タ点弧角の初期値が決定されることを特徴とする
   電気集塵機パルス荷電装置の制御方法。