JPS6136468B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は荷電電圧の平均値とピーク値との積が
常に最大値になる様に電気集塵装置を制御する方
法に関する。

従来の電気集塵装置の自動制御方式としては、
単位時間当り発生する火花放電回数を設定し、火
花放電が設定範囲になるように出力電圧を制御す
る火花回数制御方式、又は火花放電時の出力電流
の大きさと火花放電回数との積の積分値を求め、
その積分値が一定になるように制御する火花積分
制御方式などが用いられている。

これら、いずれの方式も、一般に集塵効率は、
ある程度火花放電が発生するような電圧で集塵装
置を運転する場合が高いという事に着目したもの
である。理論的に電気集塵装置の効率はηは、η
＝１―exp（ｋ―・Ea・Ep）で表わされ、Ｅ_a×
Ｅ_pの値が大きい程、集塵効率も高くなる事が知
られている。但しＥ_aは時間的平均荷電電圧、Ｅ_p
は荷電電圧のピーク値、ｋは集塵装置によつて決
まる係数である。この事から、従来の制御方式は
火花放電を検出し、その回数などをパラメータと
して制御することにより、荷電電圧の平均値Ｅ_a
とピーク値Ｅ_pとの積（Ｅ_a×Ｅ_p）が最大となる
荷電電圧を間接的に追求しようとしていたと言え
る。

しかしながら、火花放電回数の設定は経験的に
行うしか方法がなく、個々の集塵装置にとつてど
のような火花放電回数が最高効率をもたらすかは
実際に測定してみないと分らないという欠点があ
つた。

また、比抵抗が10¹⁰〜10¹¹（Ω―cm）を越える
ような高抵抗ダストを集塵しようとする場合、集
塵装置内部にいわゆる逆電離現象が発生し、集塵
効率を低下させる事はよく知られているが、この
ような逆電離を伴う集塵装置に荷電する場合、電
力制御用半導体素子であるサイリスタの点弧角を
ある角度より小さくすると火花放電頻度が減少す
る事がある。この現象はサイリスタの点弧角を小
さくすると、逆電離電流が増加して逆電離現象が
進行する為、集塵装置の負荷特性は負性抵抗を示
すようになり、従つて荷電電圧が低下し、火花放
電頻度が減少するものである。従来の火花回数制
御方式等は、通常の集塵装置に於ける特性から、
サイリスタの点弧角が小さくなれば荷電電圧が増
加し、火花放電頻度も増加するという事を前提に
設計されている為、火花放電頻度が減少すればサ
イリスタの点弧角が小さくする方向に制御を行
う。この為火花放電の減少や、制御回路の過応答
などの現象により、旦サイリスタの点弧角を小さ
くすると、火花放電回数が減り、更に点弧角を小
さい方向に制御するので結果として逆電離を助長
し、荷電電圧を低下させてしまうという欠点があ
つた。

更に、近年、逆電離現象への対策の１つとして
断続荷電方式が行なわれているが、この荷電方式
に於いても従来技術の火花放電回数制御等を適用
しただけでは充分な制御ができない。断続荷電方
式とは集塵装置への商用電源の１サイクル〜数十
サイクルの範囲内で一時休止と再荷電をくり返し
て加える事により、逆電離現象の発生を制御する
とともに、再荷電直後に高いピーク電圧が得られ
る事により連続荷電時よりも（Ｅ_a×Ｅ_p）の値を
大きく得ようとする荷電方式である。しかし、こ
の荷電方式に於いて、再荷電直後のピーク電圧に
て火花放電が頻発すると無荷電時間が増大するだ
けでなく、集塵装置にピーク電圧を充分に印加出
来なくなるから集塵効率は著しく低下する。この
ことを防止する為、火花放電回数設定を少なく設
定するとダストの剥離などによつて起きる一過性
の火花放電に対しても制御機能が働いて出力を絞
りすぎるなど制御が不安定となつてしまう。また
荷電時間が１〜数サイクルの場合と荷電時間が長
く、休止時間が短いように設定されている場合で
は、同じ火花放電の回数でも（Ｅ_a×Ｅ_p）の値に
対する影響も異なるので最適な火花放電回数の設
定は困難となる。

本発明は斯かる従来の電気集塵装置の制御方法
の欠点を除去するために、先ず運転開始時に初期
設定動作として時間的に短いサンプリング区間
（例えば各サンプリング区間は0.1〜数秒程度）で
電力制御用手段の予め決められた夫々の点弧角に
おける荷電電圧の平均値Ｅ_aとピーク値Ｅ_pとを検
出すると共にその（Ｅ_a×Ｅ_p）の値を演算し、か
つ記憶してそれら（Ｅ_a×Ｅ_p）の値の最も大きい
点弧角θ′_naxを求め、この点弧角θ′_naxを前記電
力制御用手段の初期設定として以後前記サンプリ
ング区間より実質的に時間の長いサンプリング区
間にて運転を行い、これら各サンプリング期間で
の荷電電圧の時間的平均値Ｅ_aとピーク値Ｅ_pの双
方を検出し、斯かる平均値Ｅ_aとピーク値Ｅ_pとの
積を演算すると共に、その前の記憶値と比較して
電力制御用手段の点弧角θに対する各区間の荷電
電圧の平均値Ｅ_aとピーク値Ｅ_pとの積の傾きの極
性を求め、この極性の正負によつて電力制御用手
段の点弧角を制御することを特徴としている。

先ず本発明に係る電気集塵装置の運転方法につ
いての基本的な考え方を説明する。

電気集塵装置の通常の運転状態を大別すると、
次の２通りの例が考えられ、その第１は第２図の
曲線２ａで示す負荷特性の様に火花放電の発生が
無く、同図の曲線ｃで示される様な荷電装置の定
格出力特性によつて制限される場合であり、その
第２の第２図の曲線ｂで示される負荷特性の様に
その特性曲線上の点b₀で火花放電が発生し、火花
回数制御などによつて出力が制御される場合であ
る。これら曲線ａ，ｂの負荷特性の夫々に対する
荷電電圧の平均値Ｅ_aとピーク値Ｅ_pとの積（Ｅ_a
×Ｅ_p）の値とサイリスタの様な電力制御用手段
の点弧角θの関係を第３図の曲線a′，b′で示す。
この図から分る様に、特性a′の場合には火花放電
が発生しないので、電力制御用手段の点弧角θが
小さくなるのに伴い（Ｅ_a×Ｅ_p）の値が増大す
る。

特性b′の場合は点弧角θがある角度のとき（Ｅ
_a×Ｅ_p）の値が最大となり、それ以降点弧角θを
小さくしても（Ｅ_a×Ｅ_p）の値は減少してしま
う。これは点弧角θが小さくなり過ぎた為、火花
が頻発して無荷電時間、つまり荷電休止期間が増
加し、荷電電圧の時間的平均値Ｅ_aが減少する為
である。

これらの特性a′，b′の傾きに注目すると、特性
a′では点弧角θが小さくなる方向で常に正の傾斜
を示し、特性b′では（Ｅ_a×Ｅ_p）の値が最大とな
る点弧角θ_Pにて傾きはゼロであり、点弧角θが
θ_Pより大きいときは正の傾き、点弧角θがθ_Pよ
り小さい時は負の傾きとなる。故に、ある点弧角
で運転している時、その点弧角付近に於ける（Ｅ
_a×Ｅ_p）の値の傾きが正ならば点弧角を小さく
し、その傾きが負ならば点弧角θを大きくすれば
点弧角θはθ_Pに近づき、常に最大の（Ｅ_a×Ｅ
_p）の値を得ることが出来る。

本発明は斯かる点に着目し、運転開始後できる
だけ早期に（Ｅ_a×Ｅ_p）の最大値に近い（Ｅ_a×
Ｅ_p）を得ることのできる電力制御用手段の点弧
角を求め、以後常に（Ｅ_a×Ｅ_p）の最大近傍で電
気集塵装置を自動的に運転する具体的な電力制御
手段の制御方法を提示するものである。

以下図面に従つて本発明の一実施例を説明す
る。

第１図に於いて１，１′は交流入力端子、２は
回路しや断器、３は逆並列接続したサイリスタの
様な電力制御用手段、４は限流リアクトル又はイ
ンピーダンス、５は昇圧用高電圧変圧器、６は高
圧整流器、７は集塵装置、８は出力電圧検出用の
高圧抵抗器、９は出力電圧の分割用抵抗器、１０
は平均値検出回路、１１はピーク値検出回路１
２、１３は夫々荷電電圧の平均値検出信号及びピ
ーク値検出信号を所定の時間長で順次サンプリン
グするＡ―Ｄ変換器（サンプリング回路）、１４
はインターフエイス回路１５、演算部１６及び記
憶部１７，１８などからなるマイクロコンピユー
タ、１９はデジタル値をアナログ値に変換するＤ
―Ａ変換器、２０は位相制御回路である。斯かる
構成の荷電装置に於いて、記憶部１７には電力制
御用手段３の点弧角θを制御する位相制御信号に
対応する値を、例えば１番地には10V、２番地に
は9.9V、３番地には9.8V……というように多数
予め記憶してあるものとする。

この位相制御信号と点弧角θとの関係は位相制
御信号が10Vにて最大点弧角θ_nax、0Vで最小点
弧角θ_nioというように対応し、番地が大きくな
ると点弧角θが小さくなるものとする。電源装置
を起動すると、任意に設定したいくつかの点弧
角、例えば150゜，120゜，90゜……という角度に
対応する位相制御信号の番地を演算部１６が順に
記憶部１７から呼び出し、その内容をＤ―Ａ変換
器１９を通じ、位相制御回路２０に与え、それぞ
れの点弧角にてサンプリング区間（各区間のサン
プリング時間は、例えば0.1〜数秒程度）の運転
が行われる。同時に出力電圧の分割用抵抗器９か
ら、平均値検出回路１０、ピーク検出回路１１及
びＡ―Ｄ変換器１２，１３により各区間の荷電電
圧のピーク値Ｅ_pと平均値Ｅ_aが検出され、それぞ
れの点弧角θに於ける（Ｅ_a×Ｅ_p）の値を演算部
１６で演算し、結果を記憶部１８に記憶させる。
次にこれらの結果において（Ｅ_a×Ｅ_p）の値が最
も大きかつた点弧角θ′_naxの番地を選び出す。例
えばｍ番地とする。なお以上の初期設定動作は運
転開始から比較的短時間、好ましくは出来るだけ
早く点弧角を（Ｅ_a×Ｅ_p）の最大値を呈する点弧
角に近づけるためである。しかしこの初期設定動
作では各サンプリング区間のサンプリング時間は
短いので、各サンプリング区間の荷電電圧の平均
値Ｅ_aが火花放電の影響を直接受けてしまい、従
つて最大の（Ｅ_a×Ｅ_p）を呈する点弧角を求める
のは難しいが、その近傍の点弧角は求められるの
である。この様に任意のサンプリング内において
（Ｅ_a×Ｅ_p）の値を最大にする記憶部１７におけ
る点弧角の番地ｍが求まつたら、この番地を初期
設定として各区間の真の（Ｅ_a×Ｅ_p）の最大値を
与える記憶部１７における点弧角の番地を求める
ために、先ず（ｍ＋１）番地の内容に基づく点弧
角でＡ―Ｄ変換器１２，１３の予め決められたサ
ンプリング期間に相当する時間電力制御用手段３
を制御して運転し、その点弧角における（Ｅ_a×
Ｅ_p）の値をマイクロコンピユータ１４の演算部
１６が演算すると共に、記憶部１８におけるｍ番
地の（Ｅ_a×Ｅ_p）の値と比較する。この比較の結
果、現区間の（Ｅ_a×Ｅ_p）の値がｍ番地の（Ｅ_a
＋Ｅ_p）の値より大きければ、その区間の点弧角
θに対する（Ｅ_a×Ｅ_p）の値の傾斜が正であるか
ら、演算部１６は次の区間では（ｍ＋２）番地の
点弧角でもつて電力制御用手段３を制御するよう
に位相制御回路２０に命令を与える。この様に直
ぐ前の番地の点弧角に対する（Ｅ_a×Ｅ_p）の記憶
値よりも１つ大きい番地の点弧角に対する現区間
の（Ｅ_a×Ｅ_p）の値が大きい場合には、第３図の
特性a′又はb′で示す様に点弧角θに対する（Ｅ_a
×Ｅ_p）の値の傾きは正になるので、次の区間も
点弧角θを小さくする方向の番地の内容にて電力
制御用手段３の制御が行われる。

この様にして点弧角を小さくする方向の番地の
内容にて運転していた結果、ｘ番地の点弧角に対
する（Ｅ_a×Ｅ_b）の値が記憶部１８の（ｘ―１）
番地に記憶された（Ｅ_a×Ｅ_b）の値より小さくな
つたとすると、その区間の点弧角θに対する（Ｅ
_a×Ｅ_p）の値の傾斜が正から負、つまり傾斜の極
性が正から負に変わるので、コンピユータ１４の
演算部１６はその区間の前の番地、つまり（ｘ―
１）番地の点弧角でもつて電力制御用手段３を制
御する様に位相制御回路２０に命令を与える。こ
れによつて電力制御用手段３はｘ番地の点弧角よ
り大きい（ｘ―１）番地の点弧角で点弧される。
次に演算部１６はその点弧角で運転された現区間
の（Ｅ_a×Ｅ_p）の値とその前の区間のｘ番地の点
弧角に対する（Ｅ_a×Ｅ_p）の記憶値とを比較し、
前述と同様にその比較結果から次の点弧角を決定
する。つまり本発明は、先ず予めコンピユータの
第１の記憶部１７の各番地に電力制御用手段３の
点弧角θを最大点弧角θ_naxから最小点弧角θ_nio
まで制御し得る多数の位相制御信号に対応する内
容を記憶させておき、運転開始時に初期設定動作
として時間的に短いサンプリング区間で電力制御
用手段の予め決められた夫々の点弧角における荷
電電圧の平均値Ｅ_aとピーク値Ｅ_pとを検出すると
共にその（Ｅ_a×Ｅ_p）を演算し、かつ記憶してそ
れら（Ｅ_a×Ｅ_p）の値の最も大きい点弧角θ′_nax
を求め、この点弧角θ′_naxを電力制御用手段の初
期設定として運転し、コンピユータの演算部１６
が記憶部１７の各番地の内容に基づく点弧角に対
する荷電電圧の平均値Ｅ_aとピーク値Ｅ_pとの積
（Ｅ_a×Ｅ_p）を演算すると共に、現区間の（Ｅ_a×
Ｅ_p）の値と第２の記憶部に記憶されたその直ぐ
前の区間の（Ｅ_a×Ｅ_p）の値とを比較し、番地の
大きい方の区間（点弧角の小さい方の区間）の
（Ｅ_a×Ｅ_p）の値が大きい場合には第１の記憶部
１７における次の番地の内容に基づいて電力制御
用手段の点弧角を小さくする様に位相制御回路２
０に命令を与え、逆に番地の小さい区間（点弧角
が大きい）の（Ｅ_a×Ｅ_p）の値が番地の大きい区
間の（Ｅ_a×Ｅ_p）の値より大きい場合には第１の
記憶部１７における直ぐ前の区間に相当する番地
の内容に基づいて電力制御用手段の点弧角を大き
くする様に位相制御回路２０に命令を与えること
により、常に（Ｅ_a×Ｅ_p）の値が最大になる点弧
角で電力制御用手段３を駆動するものである。
尚、第２の記憶部１８の各番地には第１の記憶部
１７の対応する各番地の内容による点弧角での最
新の（Ｅ_a×Ｅ_p）の値が記憶される。

以上述べた様に本発明によれば、予め多数記憶
させた点弧角を選択して運転を開始して（Ｅ_a×
Ｅ_p）の最大近傍の（Ｅ_a×Ｅ_p）を呈する点弧角
θ′_naxを求め、この点弧角θ′_naxを初期設定とし
て運転し、それぞれの点弧角におけるｄ（Ｅ_a×
Ｅ_p）／ｄθを求めてこのｄ（Ｅ_a×Ｅ_p）／ｄθ
の極性によつて点弧角を自動的に制御しているの
で、運転開始後短時間で最大の（Ｅ_a×Ｅ_p）近傍
の値を呈する点弧角で運転でき、従つて常に最大
の（Ｅ_a×Ｅ_p）の値で運転することが出来、従つ
て常に最高の効率を得ることが出来るのは勿論の
こと、従来の火花回数制御回路は不要であり、特
に高効率での運転が困難である逆電離現象を伴う
集塵負荷に対しても通常の負荷と何等異なること
なく最高の効率で運転することが可能である。
尚、（Ｅ_a×Ｅ_p）の値を端末装置にて表示或いは
記録して利用することにより、短時間内に荷電と
荷電休止を繰返す断続荷電方式における荷電時間
と休止時間の最適の選定が行え、更に（Ｅ_a×Ｅ
_p）の値を長期間に亘つて管理することにより放
電極及び集塵極板のダストの堆積状態を推測で
き、保守上の管理目標値として使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電気集塵装置の運転方法
の一実施例を実施するためのブロツク構成図、第
２図は出力電圧―出力電流特性を示す図、第３図
は電力制御用手段の点弧角θと（Ｅ_a×Ｅ_p）の値
との関係を示す図である。 ３…電力制御用手段、７…集塵装置、１０…平
均値検出回路、１１…ピーク値検出回路、１２，
１３…Ａ―Ｄ変換器（サンプリング回路）、１４
…マイクロコンピユータ、１５…インターフエイ
ス回路、１６…演算部、１７，１８…第１、第２
の記憶部、１９…Ｄ―Ａ変換器、２０…位相制御
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電力制御用手段の点弧角を制御して集塵部の
   荷電電圧の平均値Ｅ_aとピーク値Ｅ_pとの積がほぼ
   最大の状態になるように運転する電気集塵装置の
   運転方法において、先ず運転開始時に初期設定動
   作として時間的に短いサンプリング区間で前記電
   力制御用手段の予め決められた夫々の点弧角にお
   ける荷電電圧の平均値Ｅ_aとピーク値Ｅ_pとを検出
   すると共にその（Ｅ_a×Ｅ_p）を演算し、かつ記憶
   してそれら（Ｅ_a×Ｅ_p）の値の最も大きい点弧角
   θ′_naxを求め、この点弧角θ′_naxを前記電力制御
   用手段の初期設定として以後は予め決められた各
   サンプリング期間での荷電電圧の平均値Ｅ_aとピ
   ーク値Ｅ_pとを検出し、その（Ｅ_a×Ｅ_p）を演算
   すると共にその隣りのいずれかの前記サンプリン
   グ期間の（Ｅ_a×Ｅ_p）の記憶値とを比較してその
   傾きを求め、該傾きの極性によつて前記電力制御
   用手段の点弧角を制御することを特徴とする電気
   集塵装置の運転方法。