SU752274A1 - Устройство дл автоматического регулировани напр жени на электрофильтре - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к системам регулировани  электрических величин и может быть использовано в области электрической очистки промышленных газовых выбросов от взвешенных частиц, в частности в высоковольтных повысительновыпр мительных установках дл  питани  электрофильтров, ос1тащеннь(х тиристорным регул тором напр жени  на первичной обмотке повышающего трансформатора. Известны устройства дл  автоматиче- ского регулировани  напр жени  на электрофильтре ij . Основные недостатки известных устройств заключаютс  в пониженной эффективности работы электрофильтра в услови х безискровой обратной короны, при оо новременном повышенном расходе электро энергии на газоочистку, а также в относи тельной сложности конст;рукции искрового регул тора и устройств заш.иты от коротких замыканий в электрофильтре. Наиболее блргзким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройст- ВО ОЛЯ автоматического регулировани  напр жени  электрофильтра, содержащее датчик тока, к выходу которого подключен блок ограничени  рабочего тока, и датчик напр жени  на электрофильтре, к выходу которого подключен селектор искровых разр дов, амплитудно-фазовый преобразователь , к выходу которого подключен формирователь импульсов управлени  Ьиловыми тиристорами jj2j . Недостатки этого устройства состо т в отсутствии реакции на непроизводительное возрастание тока электрофильтра при развитии в нем безискрового обратного коронного разр да; в сложности конструкции регул тора в делом, и в частности, цепей защиты от коротких замыканий;в отсутствии зашиты от перенапр жений, возникающих при холостом ходе агрегата. Явление обратной короны заключаетс  в развитии на покрытой слоем уловленной пыли поверхности осащ-1тельного электрода электрофильтра особой формы электрического разр да, сопровождающе- 375 гос  массовым выбросом в осаоительное пространство ионов нерабочей, положительной пол рности. Это приводит, с Одной стороны, к перезар оке отрицательно зар женных частиц аэрозол  и снижению интенсивности процесса рсаждени  последних , с другой. - к резкому пепроизводитель- ному увеличению тока, протекающего через электрофильтр. По мере увеличени  напр жени  на электродах фильтра интенсивность обратного коронного разр да воз растает, а эффективность работы электрофильтра при некоторой величине напр  сени проходит через максимум и затем снижаетс . Автоматический регул тор в этих усло ви х устанавливает предельно допустимую дл  силового блока величину тока, определ емую устройством ограничени  рабочего тока. В большинстве случаев это приводит к значительному перерасходу электроэнергии.. Силова  часть агрегата питани  элект рофильтров, отключенна  от нагрузки, представл ет собой колебательную систему , основными реактивными Элементами которой  вл ютс  токоограничивающий реактор и собственна  емкость высоковольт ных цепей. При включении установки на холостом ходу происходит колебательный: зар д емкости высоковольтных элементов дл  напр жений, значительно превышаю щих номинальное значение, что угрожает целости устройства. В услови х эксплуатации случайные включ ени  на холостой ход полностью исключить нельз , поэтому отсутствие соответствующей зашиты  вп  етс  существенным недостатком известного устройства.. Цель изобретени  - повышение зффективности процесса газоочистки, снижение расхода электроэнергии на газоочистку, повышение надежности и упрощение уст- ройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве од  автоматического регулировани  напр жени  электрофильтра вход амплитудно-фазового преобразовател  подключен к выходу датчика напр жени  на электрофильтре через усилительный элемент и согласующий резис- тивный делитель напр жени , причем параллельно входу в амплитудно-фазовый преобразов(этель подключен через раздели тельный диод интегратор напр жени , а выходы селектора искровых разр дов и блока ограничени  рабочего тока подклюены к дополнительным входам интеграора напр жени . Кроме того, оно снабжено элементом локировки перерегулировани , выполненым в виде фазового компаратора, один з входов которого подключен к датчику, ока, другой вход - к выходу амплитусьно-фазового преобразовател , а выход - ко входу интегратора напр жений. На чертеже представлена схема устройства дл  автоматического регулировани  напр жени  электрофильтра, Повысительно-выпр мительна  установка дл  питани  электрофильтров посто$шным тоКом высокого напр жени  содержит блоки 1 силовых тиристоров, токоограничивающий реактор 2, высоковольтный трансформатор 3, высоковольтный выпр митель 4, датчик 5 напр жени  на электрофильтре (высоковольтный резистивный делитель ), датчик 6 тока электрофильтра (измерительный резистор). К вьшодам высокого напр жени  установки подключаетс  электрофильтр 7. Блок 8 питани  устройства автоматиче-. ского регулировани , получающий питание от входных зажимов установки, на которые подаетс  переменное напр жение питающей сети, снабжает устройство вьшр мленным стабилизированным напр жением положительной и отрицательной пол рности, а также пульсирую.щим с частотой. ЮО Гц отрицательным напр жением, которое используетс  дл  синхронизации работы-устройства с питающей сетью. Устройство дл  автоматического регулировани  режима работы повысительно- выгф мительной установки содержит интегратор 9 сигнала напр жени  на электрофильтре , состо щий из входного эмиттерного повторител  сигнала напр жени  на электрофильтре (транзистор Ю, резисторы 11,12) и емкостной интегрирующей цепи (резисторы 13,14,15, диод 16, конденсатор 17). Конденсатор защунти- рован нормально закрытым контактом 18 пускового реле. Назначение интегратора- формирование сигнала управлени  силовыми тиристорами путем демпфировани  и коррекции сигнала полсжительной обратной св зи по напр жению на электрофильтре, поступающего от высоковольтного делител  напр жени . Интегратор имеет три дополнительных входа ОЛЯ корректирующих отрицательньгх обратных св зей (клеммы 19,20,21). Переменный резистор II предназначен дл  настройки коэффициента пологкительной обратной св зи по напр - жению на электрофильтре, с помощью резистора 14 устанавливаетс  посто нна  времени интегрировани . Устройство содержит также селектор 22 искровых разр дов, состо щий из вход ного делител  сигнала наар жени  на эле ктрофильтре (резисторы 23, 24, 25), ем костного интегратора (резистор 26 конденсатор 27) и дифференциального усилител  28. Назначение селектора - выделение переходных составл ющих напр жени  на электрофильтре, соответствующих искровым разр дам, «.формирование из них импульсных сигналов, импульс напр жени  которых пропордаонален импульсу снижени  напр жени  на электродах фильтра. Блок 29 ограничени  рабочего тока состоит из смещенного в сторону отрицательной пол рности выходного сигнала диф ференциального усилител  ЗО и емкостного интегратора сигнала тока (конденсате 31, резисторы 32,33). Назначение данно го блока - сопоставление среднего значени  тока через электрофильтр с наперед заданной уставкой и формирование сигнала отрицательной обратной св зи при увеличений тока сверх этой уставки. Ре гулирование уставки ограничени  тока производитс  переменным резистором 33. Кроме того, предлагаемое устройство включает элемент 34 блокировки перерегулировани  представл ющий собой фазовы компаратор, состо щий из амплитудного ограничител  сигнала тока (резистор 35, стабилитрон 36), амплитудного ограничител  сигнала амплитудно-фазового преобразовател  (резистор 37, стабилитрон 38 и дифференциального усилител  39. Назначение этого узла заключаетс  в сопоставлении времени прохождени  переднего фронта импульсов амплитудно-фазового преобразовател , которое, определ ет вырабатываемьй регул тором угол регулировани  силовых тиристоров, с временем прохождени  переднего фронта импульсов тока электрофильтра, которое определ ет фактическую величину угла регулировани  , и формирование сигнала отрицательной обратной св зи, если вырабатываемый регул тором угол регулировани  превышает фактическую величину. Дру гое назначение этого же устройства состоит в ограничении перенапр жений при включении повысительно-вьтр мительной установки на холостой ход. Амплитудно-фазовый преобрзователь 4О, также вход щий в устройство дл  автоматического регулировани , состоит из сшхронизЕфова1шого С питающей сетью генератора пилообразного напр жени  частотой 1ОО Гц (тpaнзиcтqэ 41, конденсатор 42, резисторы 43,44,45, стабилитрон 46) и дифференциального усилител формировател  (резистсфы 47,48,49,50, 51, усилитель 52). Назначением его  вл етс  пр мое преобразование уровн  сигнала , поступающего от интегратора сигнала напр жени  на электрофильтре в длительность выходных импульсов положительной пол рности, передний фронт которых определ ет угол регулировани  силовых тиристоров. Другое назначение этого узла - генераци , при отсутствии сигнала на выходе интегратора, синхронизированных с сетью импульсов напр жени  положительной пол рности, фазовое расположение переднего фронта которых определ ет начальную (минимальную) величину угла регулировани  скловых тиристоров. Устройство содержит также формирователь 53 импульсов управлени  силовыми тиристорами, состо щий из мостового диодного ключа (диоды 54,55,56,57, оптрон 58), управл емого со стороны пЬс- i : то нного тока нагрузочных 59, 6О и балластного 61 резисторов, и цепи утфав: лени  оптроном, включающей тратзистор- ный ключ 62, балластный резистор 63 и контакт 64 пускового реле. Назначение данного блока состоит в формировании из напр жени  на анодах силовых тиристоров импульсов управлени  и в распределении последних между управл ющими переходами силовых тиристоров. В предлагаемом состо нии агрегата на все узлы и блоки подаетс  питающее напр жение . При этом на конденсаторе 42 по вл етс  пилообразное напр жение положительной пол рности частотой 1ОО Гц, синхронизированное с напр жением питающей сети. Это пилообразное напр жение в сумме с отрицательным смещением поступает на интегрирующий вход усилител  52. Величина отрицательного смещени  уста- новлена с помощью резистора 48 такой, что при отсутствии потенциала на инвертирующем входе усилител  52 напр жение на дифференциальном входе последнего в конце каждого полупериода сетевого напр жени  ст-ановитс  положительным вследствие преобладани  пилообразного напр жени . На выходе усилител -формировател  52 возникает последовательность отрицательных и положительных импульсов напр жени . Каждый импульс положитель- 1Ой пол рности по своему фазовому расположению и длительности соответствует начальному (мт{ималышму) значению угла регулировани  силовых тиристоров, отрицательный импульс соответствует начальной (наибольшей) величине угла включени . Начальное значение угла регулировани  устанавливаетс  при наладке устройства минимально допустимым из условий надежного включени  Тиристоров и обеспёче ни  оптимальной величины скорости самовозбуждени . . Положительные импульсы напр жени  о амплитудно-фазного преобразовател  4О поступают на базу транзисторного ключа 62, однако включени  тиристоров не происходит , так как коллекторна  цепь транзистора 62. разорвана контактом пускового реле. Напр жение сети полностью падает на тиристорном блоке, на пepви иioй обмотке силового трансформатора и на электрофильтре напр жение отсутствует. При пуске агрегата контактами 18 и 64 пускового реле вводитс  в действие интегрирующа  емкость 17 и замыкаетс  цепь питани  ключа 62 в формирователе 53 импульсов управлени . Зго приводит к замыканию цепи питани  светодиода оптрона 58 в момент возникновени  ближайшего импульса положительной пол рности на выходе амплитудно-фазового преобразовател  40. Оптрон включаетс  и замыкает диагональ посто шного тока мостового диодного ключа 54-57, под действием напр жени  на анодах силовых тиристоров, приложенного к диагонали переменного тока мостового ключа, через управл ющий переход того из тиристоров, дл  которого анодное напр жение положительно , протекает включающий импульс тока. После включени  тиристора анодное напр жение исчезает и включающий импульс прекращаетс . Первое же включение тиристорного блока подзар  сает электрическузо емкость электрофильтра, и на последнем по вл етс  напр жение. Сигнал, пропорциональный этому напр жению, поступает от датчика 5 напр жени  на входы интегратора 9 сигнала напр жение и селектора 22 искровьк разр дов. После усилени  мощности в эмиттерном повторителе Ю част сигнала (сигнал пропорционален напр жению на электрофильтре), соответствующа  установленной посредством резистора 11 величине коэффициента положительной обратной св зи, по вл етс  на интегрирую- :щей цепи. Так как напр жение обратной СВЯЗИ имеет отргщательную пол рность, диод 16 открываетс  и конденсатор 17 начшшет зар лсатьс  через резисторы 13 и 14. Посто нна  времени интегрирующей цепи значительно превышает посто нную времени зар дки емкости электрофильтра, поэтому после окончани  первого импуль- са тока электрофильтра и закрыти  торного блока конденсатор 17 продолжает зар жатьс , и на выходе интегратора 9 нарастает напр жение отрицаетльной пол рности . Это напр жение смещает разность потенциалов на дифференциальном входе в усилитель 52 aмплитyдIio-фaзoвoго преобразовател  в сторону положительной пол рности, что приводит к перемещеншо фазы возникновени  положительного импульса на выходе последнего в сторону опережени , т.е. к увеличению угла регулировани  силовых тиристоров в следующий полупериод напр жени  сети. Увеличение утла регулировани , в свою очередь, вызывает приращение напр жени  на электрофильтре, что приводит к новому нарастанию угла регулировани  и т.д. Процесс самовозбуждени  напр жени  на электрофильтре продолжаетс  до тех nopj пока не возникает одно из следующих ситуаций: в электрофршьтре возникают пробои осадительного пространства; контур автоматического регулировани  стабилизируетс  в точке пересечени  статических Характеристик автоматического регул тора и объекта регулировани ; наступает полное открытие силовьрс тиристоров; ток электрофильтра возрастает до предельно допустимой дл  повысительновыпр мительной установки величины. При возникновении в осадительном пространстве фильтра искровых и дуговьк , пробоев, сопровождающихс  скачкообразными снижени ми напр жени  до нул , также скачкообразно исчезает Напр жение положительной обратной св зи на входе в интегратор 9. Это приводит к запиранию диода 16 напражением на зар женной емкости 17. Отрицательньй сигнал на выходе интегратора 9 исчезает, и амплитудно-4 )азовый преобразователь переходит в. режим генерации импульсов соответствующих минимальной начальной величине угла регулировани  силовых тиристоров . Если возникающийразр д представл ет собой дуговое перекрытие, угол регулировани  очередного тиристора снилсаетс  до минимальной величины, и между окончанием. импульса дугового тока и моментом включени .очередного тиристора (Возникает пауза, обеспечивающа  восста9 7 ювление электрической прочности газово го промежутка фильтра. Далее с мш1имальньг л углом регул фо вани  включаетс  очередной тириотор и инициирует процесс восстановлени  напр жени  на электрофильтре. Этот процесс протекает ускоренно, в течение нескольких полупериодов сетевого иапр жени , так как на первом его этапе разность п тенциалов на резисторе 12 меньше напр жени  на конденсаторе 17 ti после/мий вьшеден из действи  запертым диодом 16 В момент пробо  осадительного пространства скачкообразно снижаетс  до нул  напр жение на входа в селектор 22 искровых разр дов. Это приводит к возникновению на дифференциальном входе в уси литель 28 положительной разности потенциалов , котора  определ етс  зар дом конденсатора 27. Усилитель 28 формируе импульс напр жени  положительной пол рности , длительность которого опре/ел етс временем восстановлени  напр жени  на электрофильтре до уровн , соответствующе го разности потенциалов на конденсаторе 27. Этот импульс подразр жает конденсатор 17 н тем самым уровень, до которого происходит ускоренный Процесс самовозбуждени  напр жен 1  на электрофильтре . После восстановлени  напр жени  до уровн , соответствующего пониженной импульсом селектора разности потенциалов на емкости 17, диод 16 открываетс , и дальнейшее возрастание угла регулЕфоваки  тиристоров резко тормозитс  шстегрирующей цепью. Этим обеспечиваетс  замедленный подход к пробивному уровшо напр жени  на электрофильтре. В результате суммарного воздействи  подразр да конденсатора 17 последовательностью импугЕьсоо селектора и его зар да возрастающим напр жением на электрофильтре, на выходе интегратора 9 устанавливаетс  динамический уровень сигнала, определ ющий угол регулировани  силовых тиристоров, и, следовательно средний уровень напр жени  на электродах фильтра. Среднеинтегральна  интенсивность процесса искрени  в электрофильтре может быть снаб.жена до минимума или повышена перестановкой движка ,потенциометра 14. Если пробои соединительного пространства представл ют собой искровые разр ды , то электрическа  прочность газового промежутка восстанавливаетс  сразу же после практически мгновенного разр да 74 емкости электрофильтра, и под воздейст внем оставшейс  части полупериода напр жени  питающей сети емкость электрофильтра подзар жаетс . В результате, к моменту запЕфани  тиристора, проводившего во врем  искрового разр да, напр жение на электрофильтре успевает восстановитьс  до некоторого уровн , которьй в масштабе напр жений интегратора 9, как правило, меньше разности потенциалов на конденсаторе 17. Диод 16 остаетс  запертым , к отрицательный потенциал с резистора 12 оказываетс  приложенным к неинверТЕфующему входу в усилитель 52 амплитудно-фазового преобразовател . Этим обуславливаетс  увеличение угла регулировани , под которым включаетс  очередной тиристор, в следующий после пробо  попупериод сетевогонапр жени . Поэтому скорость восстановлени  напр жени  после искрового разр да значительно возрастает по сравнен шо со случаем дугового перекрыти , когда угол регулировани  при первом после разр да включении тиристорного блока минимален. Увеличение скорости восстановлени  напр жени  приводит к уменьшению импульса снижени  напр жени  на электрофильтре и, следовательно , к уменьшению длительности импульса селектора 22. В peзvльтaтe, скорость подразр да конденсатора 17 при искровых разр дах меньше, а усредненньд дшгамический уровень напр жени  на эле- ктрофильтре выше, чем при дуговых пробо х . Величшш напр жени  на .электрофильтре , котора  успевает установитьс  к концу периода проводимости т фистора, зависит .от фазы возникновени  искрового разр да. Чем ближе к концу импульса рабочего тока электрофильтра расположен момент возникновени  искры, тем меньше остаточна  вольт-секундна  площадь полупериода напр жени  питающей сети и тем меньше достигаема  к концу этого полупериода величина подзар да емкости электрофильтра . Смещение фазы возникновени  искрового разр да к концу импульса, тока вызьшает уменыление угла регулировани , под которым происходит первое после разр да включение тиристорногоблока , и, следовательно, снижение скорости восстановлени  напр хсени , а также увеличение сигнала со стороны селектора искровых разр дов. Этим обеспечиваетс  косвенна  реахщи  регул тора на интенсивность искровой обратной короны. При большой интенсивности процесса обратного кд752 роннровани  возможно смещение фазы возникновени  электрических пробоев осадительного пространства в паузу между импульсами тока. Такие разр ды отрабатываютс  автоматическим регул тором как дуговые перекрыти , т.е. с минимальной ско ростью восстановлени  напр жени . При возникновении в электрофильтре длительного короткого замыкани  напр жение на нем снижаетс  до нул . Это приводит к исчезновению отрицательной разности потенциалов на резисторе 12, диод 16 запираетс  .напр жением на зар женной емкости 17, усилитель 52 амплитуднофазового преобразовател  ввиду отсутстВИЯ сигнала со стороны интегратора 9 переходит в. режим формировани  положительных импульсов -минимальной длительности . Происходит скачкообразное снижение угла регулировани  силовых тиристоров до минимального значени . Одновременно на выходе селектора искровых разр дов по вл етс  напр жение положительной пол рности, под воздействием которого емкость 17 разр жаетс , В таком coi сто нии устройство находитс  до устранени  короткого замыкани . Среднее значение тока кфоткого замьнсани , определ емое минимальным (начальным) значением угла регулировани  силовых тиристоров и индуктивностью токоограничивающего реактора , не превьплает нескольких процентов от номинального тока устройства и не представл ет опасности дл  силовызс элементов. После устранени  короткого замыкани  напр жение на электрофильтре восстанавливаетс . Процесс самовозбуждени  протекает при этом так же, как и при пуске устройства. ; При работе электрофильтра без обратной короны и при отсутствии пробоев оса ;.дител} ного пространства возникает режим ; перерегулировани , В процессе самовозбуждени  напр жени  на электрофильтре амплитудно-фазовый преобразователь 4О формирует сигнал, полностью открывающий тиристорный блок. Дальнейшее увеличение напр жени  происходит без увеличени  фактического .угла регулировани ,так как тиристоры полностью открыты. Возникает избыточное приращение напр жени  обра-рной св зи на резисторе 12, и в установи шемс  режиме - из.быточный зар д кснден . сатора 17. Амплитудно-фазовьй .преобразователь 40 в этих услови х формирует положительные импульсы напр жени  избыточной длительности или, если сигнал СО стороны интегратора сигнала напр жени  превышает смещение, задаваемое резистором 48, вырабатывает на .выходе посто нный сигнал положительной пол рности . Фактическа  величина угла регулировани  силовых тиристоров в этом случае определ етс  моментами восстановлени  напр жени  на анодах. Если в данном состо нии устройства в электрофильтре возникают пробои, отработка по углу регулировани  отсутствует до тех пор, пока импульсами селектора искровых разр дов не устренитс  избыточный зар д конденсатора 17. Устранение этого недостатка производитс  устройством 34 блокировки перерегулировани . Превышение длительности положительных импульсов напр жени , формируемых aмплитyдIio-фaзoвым преобразователем 40, по сравнению с импульсами тока электрофильтра, фазовое расположение переднего фронта которых характеризует величину фактического угла регулировани  тиристфов, приводит к формированию на вькоде усилител  39 импульсов напр жени  положительной пол рности, подразр жающих конденсатор 17. В результате , несмотр  на избыточность напр жени  обратной св зи на резисторе 12, излишний зар д конденсатора 17 не возникает, , и напр жение на выходе интегратора 9, а .следовательно, н длительность импульсов амплитудно-фазового преобразовател  поддерживаетс  на уровне, который соответствует фактическому углу регулировани  силовьпс тиристоров. При включении повысительно-вьшр мительной установки на холостой ход отсутствует сигнал от датчика 6 тока, который в нормальном режиме работы блокирует прохождение импульсов, формируемых амплитудно-фазовым преобразователем 4О, через усилитель 39 устройства 34 блокировки перерегулировани . Поэтому при холостом ходе установки усилитель 39 работает в режиме повторител  сигнала амплитудно-фазового преобразовател . Выходной сигнал усилител  39 положительной пол рности поступает на вход 21 интегратсра сигнала напр жени  на электрофильтре , разр жает конденсатор 17, тем самьшс блокирует процесс самовозбуждени  и ограничивает угол регулировани  тиристоров его минимальным, (начальным) значением . Если включение на холостой ход производитс -кнопкой Пуск, угол регулировани  остаётс  равным начальной величине; при внезапном переходе установки на холостой ход из нагрузочного режима угол регулировани  снижаетс  до минимальной величины в течение двух-трех полупериодов сетевого напр жени . Этим исключаютс  опасные дл  высоковольтных элементов установки перенапр жени  при пуске на холостой ход и обеспечиваетс  быстродействующее сн тие перенапр жений при аварийном возникновении холостого хода (например, при обрыве высоковольтной силовой цепи).

Claims (2)

1. Устройство дл  автоматического регулировани  напр жени  на электрофильтре , содержащее датчик тока, к выходу которого подключен блок ограничени  рабоччего тока, и датчик напр жени  на элек- рофильтре , к выходу которого подключен селектс искровых разр дов, амплитуднофазовый преобразователь, к выходу которого подключен формирователь импульсов управлени  силовыми тиристорами, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса газоочистки , снижени  расхода электроэнер- :гии на газоочистку, повышени  надежности и упрощени  устройства, вход амплитудно-фазового гфеобразовател  подключен к выходу датчика напр жени  на электрофильтре через усилительный элемент и согласующий резистивный делитель напр жени , причем параллельно входу в амплитудно-фазовый преобразователь подключен через разделительный диод интегратор; напр жени , а выходы селектора искровых разр дов и блока ограничени  рабочего тока подключены к дополнительным входам интегратора напр жени .

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с   тем что оно снабжено элементом блокировок перерегулировани , выполненным в виде фазового компаратора, один из входов подключен к датчику тока, /фугой вход - к выходу амплитуднофазового преобразовател , а выход - ко входу интегратора напр жений.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании № 12О5645, кл. Н 2 Н, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 355606, кл. Q 05 F 1/22, 197О (прототип).