控制静电除尘器的方法

专利名称:控制静电除尘器的方法
本发明涉及静电除尘器的控制方法，更具体地说，这种方法甚至能有效地将高阻尘粒收集在静电除尘器中。
一般地认为，加在静电除尘器上的电压愈高，它的吸尘效率也愈高，然而，如果所加电压太高，在静电除尘器内部会产生火花放电，为此，在静电除尘器连续地加有尽可能高的电压的同时，主要是控制火花的出现，特别是控制产生火花的次数。然而，在所收集的粒子具有高电阻率时，出现所谓的“反电离”，特别是当收集的粒子电阻率不低于10″欧姆·厘米时，经常会出现反电离，在这种高阻粒子里，即，电荷被逐步贮存在静电除尘器集电电极上的粒子沉积层里，最后，随着出现与通常放电电极上形成的电晕极性相反的电晕放电，结果破坏了沉积粒子层。如果在静电除尘器中发生这种反电离，由于供电电流必须增加，而供电电压不能增加，而使收集粒子的效率下降。图1表示了一个用于静电除尘器的电源次级绕组的电压相对电流的特性曲线。从图1＊可以了解到，当反电离出现时，只是所加的电流增加了，而所加的电压并未增加。
为避免出现上述的反电离，在日本专利公开公报昭56-70859中已提出了一种静电除尘器控制方法，在这种方法中，电压是间歇地加到静电除尘器的放电电极和集电电极之间，所加电压的间隔和周期可手动或自动地调节，所加电压的间隔和周期取决于载有粒子的气体种类和条件，因此在日本专利公开公报中，是靠经验来决定的，由于这样，这种方法虽然从理论上来说非常适用于高阻粒子的静电除尘器上，但是，实现该方法时，要将静电除尘器控制在最适宜的状态下是非常困难的。
鉴于这种情况，本发明的申请人已在日本专利公开公报昭58-＊原文为图2疑有误！
67360中提出了一种检测反电离的方法，还在日本专利公开公报昭58-55062中提出一种能够消除反电离的装置。因为该装置在检测到反电离后的一个予定周期的时间内降低所加的电压。
下面对上述的反电离检测方法和反电离消除装置进行详细说明。
A，起动电流的控制参照图2，该图表示了用于静电除尘器电源的一个实例，该电源包含有一个电流控制线路10，该线路由一对反相并联连接的栅极关断可控硅10A和10B组成，上述可控硅由控制线路12控制。该电流控制线路10的一端通过开关14连接到一个交流电源，另一端通过一个限流扼流圈16连接到一个升压变压器18的初级绕组。该变压器18有一个次级绕组连接到整流线路20，整流线路的负输出端连接到静电除尘器的放电电极22，其正输出端和静电除尘器的集电电极24分别接地。
在这种静电除尘器中，加于放电电极和集电电极之间的电压被控制在维持尽可能高而又刚好不出现火花放电的电平，电压是通过调节可控硅10A和10B的导通角来实现控制的。通过调节可控硅的导通角，电流I能被有效地控制，但电压并不能被有效地控制，因为从图1可见在高电压区域，不论是否发生反电离，电压-电流特性变成dv/dI＝0或者dv/dI＜0。
换句话说，图2所示线路，主要是控制电流以使其维持在恰好是产生火花放电前的值，而不是控制放电电极和集电电极之间的电压电平。
此外，为了防止或消除反电离，可考虑对静电除尘器的两电极间歇地施加电压，在这种情况下，在负载导通周期(供电周期)Ton加上负载截止周期(停止供电周期)TOFF的总周期的平均电流IM由下式表达IM＝ION(TON)/(TON＋TOFF)
式中ION是导通周期的电流，在上述方程式中，项TON/(TON+TOFF)称为占空比。
在图2所示的线路中，即使平均电流被控制在恰好产生火花之前的值，也不能有效地控制火花。更准确地讲，如果由于反电离的消除或防止而使占空比变化，则平均电流必然变化。为克服这样一种情况，如果控制供电电压，以维持平均电流在一个予定的常量。在供电周期TON期间，供电电压必然增加，结果，引起强火花的频繁出现。
总之，上述方法不能从根本上有效地抑制或避免反电离。
B·反电离的检测简单地说，如日本专利公开公报昭58-67360所揭示的检测反电离的方法，包括检测如图2所示电源变压器次级电压峰值电平的步骤，引出一个基准电压，用来检测随被测峰值电压变化而变的反电离。基准电压与峰值电压后的一个供电电压的瞬时值相比较，以便获得一个电压差，根据获得的电压差来判别是否出现了反电离。
这是一种检测反电离的极好方法。然而，存在两个问题首先，要检测次级电压的峰值电平，尤其是要从测得的峰值电压中引出用于反电离检测的基准电压是非常麻烦的。其次，为了确保反电离检测的精度，精确地测量静电除尘器的实际电压的电平和波形是绝对必要的，也就是说，精确地测量放电电极和集电电极之间实际的瞬时电压是一个先决条件，然后，要如实地并无干扰地把测得的电压信号转移到控制设备。如果不能获得确切的测量或如实地转移，非常有可能存在如下情况当反电离实际上已产生，它也不能检测到，或者尽管没有反电离却引起“出现反电离”的虚假检测。
另一方面，用于为静电除尘器传送二次电压的电缆，实际上有10到100米，而且常常超过100米，另外，电缆经常敷设在高压电源和电源的一次绕组回路附近，由于这样，电缆容易受到各种干扰，特别是交流(AC)干扰。
这样，上述的两个问题，妨碍了实现如日本专利公开公报昭58-67360中所揭示的检测反电离方法。就此而论，应该在反电离发生的初期阶段就检测到，因为如果反电离遍布到集电电极的相当大的区域时，在静电除尘器中会引起显著的障碍。另一方面，在反电离的初期阶段，集电电极表面没有产生反电离的总的面积，大大的超过已产生反电离的表面积，那么反电离对静电除尘器电压或电流的影响相对来讲是小的，但是，要在初期阶段靠监视除尘器的电压或电流来检测反电离是困难的。
C·防止反电离的方法现假定已经精确地检测到反电离，针对日本专利公开公报昭58-55062中揭示的消除反电离的方法，说明如下。
在此方法中，如果已经检测到了反电离，并已暂停加压，换句话说，接通负载周期TON的长度是从加压开始一直到检测到反电离。另一方面，断开负载周期TOFF的长度根据检测到的反电离程度来确定。然而，要根据测得的反电离程度精确地予测所需断开负载周期的长度是很困难的。
更准确地说，就高阻尘粒而论，加上电压后将立即产生反电离，并在断开负载周期TOFF开始后经过很长一段时间才能消失，就中等电阻尘粒来说，接通负载周期TON开始后要经过一定长的时间后才出现反电离，并在暂停加压后消失得较快。因此，最佳断开负载周期要用实验的方法来测定，为此，有必要予先积累大量的数据一一通过反电离被测得时，实际给出的断开负载周期TOFF的各种长度，并测量在这种条件下收集尘粒的效率。进一步，从积累的数据中选择最佳状态，并准备一张最佳断开负载周期表，在静电除尘器实际运行中检测到的反电离数据与予先准备的表进行比较，并从予先准备的表中选择最佳断开负载周期，这样的一个过程是非常麻烦的，需要一个大容量的计算机进行实时处理。
然而，甚至上述的方法仍不足以使静电除尘器在基本上没有反电离的有害影响下工作。更准确地说，当静电除尘器用于去除燃煤锅炉废气中的尘粒时，这时产生反电离的条件取决于气体的温度和所燃烧的煤的种类，也受到同类煤中煤的非同一性和粒子沉积在集电电极表面的情况等因素的影响。(例如，沉积粒子层的厚度，沉积粒子层中残留离子的数量等)，因此，要适当地估计产生反电离的条件是不可能的，即使可能也是非常困难的。
另外，静电除尘器通常包含有许多串连级，以使包含在气体中的粒子逐步被除去在通过除尘器的各个级时，每通过一级，就减少一次。因此，沉积在集电电极上的尘粒，这一级与另一级所产生的影响是不同的。
这样，为了获得最大的收集效率，每当煤的种类和/或锅炉的其它运行条件变化时，需要根据尘粒状态的动态变化和除尘器由于锅炉运行条件的变化引起的状态变化去调节静电除尘器每一级的控制参数，从上述可知，根据经验确定的断开负载周期TOFF能达到一定程度的集尘效率，但不能达到最大效率，这是由于它不能按照象燃煤锅炉这样的尘粒产生源的运行条件的不断变化，提供最佳控制参数。因此，为了在实际上获得最大集尘效率，每当煤的种类和其它运行条件发生变化时，静电除尘器的操作人员都要把控制参数调整到最佳值。就获得参数调整技术和调整控制参数的实际操作而论，对操作人员是一个很大的负担。
本发明的概况如下本发明的目的是提供一种静电除尘器的控制方法，这种方法可不依赖于经验就能实现。
本发明的又一个目的是提供一种静电除尘器的控制方法，该方法可在不依赖经验和与静电除尘器状态的动态变化无关的情况下，简单准确地测出反电离。
本发明的进一步的目的是提供一种静电除尘器的控制方法，用此方法，即使是高电阻的尘粒，也能以一个防止反电离的简单方式在最高的效率下收集。
在对本发明的上述和其它目的调查过程中，本发明的发明人已经注意到，在高电阻尘粒的情况下，如果把一个电压连续长时间地加到除尘器上，在除尘器的集电电极的尘粒沉积层上会产生反电离。鉴于这个事实，本发明人设想把一个电压间歇地加到静电除尘器上，加压所维持的每个接通负载周期TON的时间长度为相应于交流电源一或两周的长度。另一方面，根据反电离的程度而改变断开负载周期TOFF的时间长度。
另外，发明人已经发现当反电离出现时，二次电压的一个所谓“谷值”变低了。鉴于这点，也为了更准确检测反电离，发明人也已设想去强迫产生一种没有电荷留在尘粒沉积层上的状态，一旦产生了几乎无电荷的状态后，就去检测加于静电除尘器上的二次电压的第一个谷值，以便把该谷值作为检测反电离的一个基准电压。
本发明是在研究前述两概念基础上完成的。
也就是说，根据本发明所提供的一个控制静电除尘器的方法，其中静电除尘器包括多个放电电极和集电电极，并由连接到交流电源的高压产生装置产生的电压供电。该方法包括以下步骤按接通负载周期和断开负载周期交替地把一个电压加到静电除尘器，接通负载周期的时间长度是固定的-对应于交流电源一或两周，断开负载周期的时间长度是可变的;把供电电压强迫暂停周期的适当间隔定在对应交流电源至少10周;在恰好是每个强迫停止周期后的第一个接通负载周期内，检测二次电压的谷值，该谷值作为检测反电离的基准电压;在上一个强迫暂停周期之后一直到下一个强迫暂停周期为止的每个接通负载周期中，检测奇数谷值的电压并将所检测的谷值电压与基准电压进行比较;根据比较结果，调整下一个断开负载周期的时间长度，该调整时间对应交流电源的一周。更具体地说，当测得的谷值电压比基准电压低时，断开负载周期时间长度的调整是用延长下一个断开负载周期的时间长度来实现的，该延长时间长度对应交流电源一周。当测得的谷值电压不低于基准电压时，缩短下一个断开负载周期的时间长度，即缩短对应交流电源一周的时间。
此处，“谷值”是指交流电源电流在每半周中二次电压的最小值。参照图3所示的二次电压波形作更详细的说明，谷值VB表示二次电压从峰值VP下降后又即将重新上升的这一点的电压。
从上述可知，在根据本发明的控制方法中，对电压接通负载周期TON和断开负载周期TOFF来说，交流电源的一周是一个最小的单位。换句话说，周期TON和TOFF的长度是相当于交流电源一周长度的整数倍，在二次电压中，交流电源的每半周就出现一对峰值VP和谷值VB。因此，在理论上可以认为控制在每半周中施加的电压是可能的，然而，在本发明中，为了判别奇数和偶数的谷值，是以一周这个最小的单位来控制的，为此，将在下面更详细的加以说明。
如上面提到的，要从二次电压中完全去掉交流干扰是困难的，然而，叠加在二次电压上的交流干扰的极性，在每半周是相反的，这可从图4所示的包含有交流干扰的二次电压波形中见到。所以，相邻的二个谷值是非常不同的。因此，如果只注意奇数谷值，由于在每个奇数谷值上干扰的极性是相同的，就能看到谷值的真正变化，以便进行反电离的精确检测。
由于上述理由，在每个接通负载周期只有交流电源一周的情况下，恰好在强迫暂停周期后的第一个接通负载周期的第一个谷值被取样和保持，并作为反电离检测的基准电压，在每个接通负载周期为交流电源二周的情况下，第一或第三个谷值被取样，然而，在这种情况下，由于第一和第三两个谷值中包含有干扰，最好保持此两值中较高的一个谷值作为检测反电离的基准电压。事实上，第三个谷值所包含的干扰要小于第一个谷值，因此，只有第三个谷值可以被取样和保持，作为反电离检测中的基准电压。
此外，在本发明的方法中，当被检测到的谷值小于作为反电离检测的基准电压时，可以认为产生了反电离。最好，当检测到的谷值小于一个予定的，大小比基准电压小1-10%的值时，可以认为产生了反电离。
另外，在接通负载周期的时间长度对应于交流电源二周的情况时，由于第三个谷值电压所包含的干扰小于上述的第一个谷值电压的干扰，在每个供电周期中最好对第三个谷值电压取样，并将其与基准电压比较来检测反电离。
根据本发明的上述静电除尘器控制方法，断开负载周期TOFF是根据本发明的步骤自动地确定的。在气体中所含的尘粒是低电阻的情况时，由于几乎不产生反电离，断开负载周期TOFF将一个周期一个周期地逐渐缩短，最后变为零。从而，实现了连续的电压供电。
另一方面，在高电阻尘粒的情况时，断开负载周期是根据产生反电离的情况而缩短或＊延长，但在任何情况下，将维持在间歇供电。更准确地说，在频繁出现反电离的情况下，断开负载周期是逐渐延长的，结果以一个小的占空比间歇供电，反之，在很少出现反电离的情况下，断开负载周期是逐渐缩短的，结果获得尽可能大占空比的间歇供电，并维持在实际上不出现或稍微出现一点反电离的情况下。在这方面，断开负载周期的最大和最小长度是可以事先予定的。
这样，根据本发明的静电除尘器控制方法，能根据静电除尘器的动态变化，在不依赖任何经验，简单，有效和真正防止产生反电离的情况＊原文为和下来实现可能的最高集尘效率。
本发明上述的及其它的目的，特点和优点，将在下面参照附图对本发明的最佳实施例所作的说明中得到了解。
图1是静电除尘器中产生了反电离和没有产生反电离时二次电流和二次电压之间的关系图。
图2是用于静电除尘器的传统电源的方框图。
图3表示在传统静电除尘器中，二次电压的典型波形。
图4表示静电除尘器中包含有干扰的二次电压的实际波形。
图5是一个用以实现根据本发明的静电除尘器控制方法的静电除尘器的电源实施例的方框图。
图6到图11分别表示不同占空比时的二次电压。
图12表示静电除尘器在各种情况下的不同的实际特性。
图13与图5相似，只是表示了电源控制线路的另一个实施例。
图14和15是一个实际为5级的静电除尘器各级中二次电压和二次电流之间的关系图。
本发明的最佳实施例说明如下参照图5，这是一个用于实现根据本发明的静电除尘器控制方法的电源方框图，该电源包括电流控制线路10-它的输入端连到交流电源，它的输出端通过一个升压变压器18连到整流线路20，这个整流线路20的负端连到静电除尘器的放电电极22，正端与静电除尘器的集电电极一起接地。
另外，静电除尘器的放电电极22通过一个包含有电阻R1和R2的串联线路接地，电阻R1和R2的连接点接到反电离检测线路26的输入端。
反电离检测线路26包含有一个谷值检测线路28，它的结构例子示于图5。也就是说，它包括一个整形线路30-其输入连到电阻R1和R2的连接点。整形线路30在二次电压每次向它输入峰值时，就向单级计数器32输出一个脉冲，由于计数器32只有一级，每当输入脉冲从逻辑“低”到逻辑“高”时，其输出的逻辑电平就发生变化，反过来也一样。因此，计数器32在输入奇数脉冲，如第一个脉冲，第三个脉冲等等时，就输出逻辑“高”。顺便说一下，单级计数器32在每当接通负载周期开始时，被一个断开负载周期控制器48(在后面说明)置零。
计数器32的输出连到一个门电路34的控制输入端，该门电路例如由一个模拟开关构成。门电路34的一个输入端连接到电阻R1和R2的连接点上，输出连接到一个取样线路36，当逻辑“高”信号加到门电路34的控制输入端时就“开”，当加上逻辑“低”信号时就“关”。因此，只有二次电压的奇数半周能输入到取样线路36。
取样线路36用比交流电源的频率高很多的取样频率对输入信号取样，取样线路36的输出同时接到比较器38的一个输入端和保持线路40的一个输入端，比较器38的另一个输入端连到保持线路40的控制输入端，当取样线路36的输出电压小于保持线路40的输出时，比较器38动作输出一个保持信号到保持线路40的控制输入端，以使保持线路40清除所保持的电压，重新保持取样线路36的输出电压。因此，取样线路36，比较器38和保持线路40组成了一个谷值保持线路。顺便说明，取样线路36，比较器38和保持线路40在每个接通负载周期内从单级计数器32来的第一个逻辑“高”信号的前沿作用下，置零。这样，谷值检测线路28检测并保持每个接通负载周期内的二次电压的最小电平。
谷值检测线路28的输出连接到一个保持用于检测反电离的基准电压的线路42及另一个比较器44的一个输入端。基准电压保持线路42受断开负载周期控制器48所控制(将在后面说明)，以便保持一个恰好在每个强制暂停周期完成后一直到下一个负载暂停周期开始期间的保持线路40的输出电压。
这样，比较器44对保持在保持线路42中的基准电压和谷值检测线路28输出的谷值进行比较。在接通负载周期的长度为交流电源一周的情况下，当谷值检测线路28的输出电压小于一个值，该值比保持线路42中所保持的基准电压要小一个予定值如1-10%的基准电压值时，比较器44向可逆计数器46输出一个递增计数信号。反之，当谷值检测线路28的输出电压等于或大于上述电压(其值比保持线路42中所保持的电压小一个上述予定值)，比较器44向可逆计数器46输出一个递减计数信号。
在接通负载周期的长度为交流电源两周的情况下，当谷值检测线路28输出的第一个和第三个谷值中的一个或两个都小于一个值(该值比保持线路42中所保持的基准电压小一个予定量的值)时，就向可逆计数器46输出一个递增计数信号。另一方面，当第一个和第三个谷值均大于上述的电平时(该电平稍小于保持线路42中所保持的电压)就输出一个递减计数信号。
可逆计数器46的一个输出端连接到断开负载周期控制器48，该控制器48假定计数器46计1对应交流电源一个周期，并操纵开关50“关”一段时间，该时间对应计数器46的计数值。开关50连接在电流控制线路10和导通角信号发生器52之间，然后在这样一段断开负载周期之后，控制器48把开关50打“开”一段时间，该时间对应交流电源一或两周。
进一步，在每个予定时间间隔(例如5分钟)断开负载周期控制器48动作，以使开关50在“关”状态并维持一个时间周期，该时间对应交流电源10周(在50周工业用交流电源的情况下为0.2秒)或更多。因此，一个强制暂停周期代替了原来的断开负载周期。
这样，前述的用于静电除尘器的电源操作例子如下在每个强制暂停周期后，该周期对应交流电源10周，并有5分钟的时间间隔，断开负载周期控制线路48闭合开关50一段时间，该时间对应交流电源二周的时间，结果，导通角信号从发生器52通过闭合的开关50送到电流控制线路10，以使线路10导通一段时间，该导通周期由导通角信号确定。因此，一个高压加在静电除尘器的放电电极22和集电电极24之间。与此同时，单级计数器32在接通负载周期开始时，被断开负载周期控制器48置零，基准电压保持线路42在断开负载周期开始时已被置零。
在电阻R1和R2的连接点上取得的二次电压被加到整形线路30，整形器在所输入的二次电压的每个峰值时，向单级计数器32输出一个脉冲信号，由于如上所说单级计数器已被置零，来自整形线路30的第一个脉冲信号使计数器32的输出变成逻辑“高”电平，因此，门开关34被闭合，以使电阻R1和R2连接点上的二次电压加到取样线路36的输入端，与此同时，保持线路40由来自计数器32的逻辑高电平信号的上升沿置零。
取样线路36以予定的取样频率对输入的二次电压取样，然后向比较器38和保持线路40输出取样电压。
比较器38和保持线路40以上述的方式相配合，以便检测和保持所输入的二次电压的谷值，该谷值被送入并保持在保持线路42中，作为反电离检测的基准电压。保持线路由断开负载周期控制器48控制，以便恰好在强制暂停周期后的接通负载周期中去存储或说保持输入电压。
在二次电压第二个峰值时，整形线路30也向单级计数器32输出一个脉冲信号，结果，计数器32的输出变成逻辑“低”电平，因而，开关34被关断，于是，接着而来的二次电压的第二个峰值不加到取样线路36，即，不检测二次电压的第二个谷值，保持线路40继续保持二次电压的第一个谷值。
在二次电压的第三个峰值，整形线路30向单级计数器32输出脉冲信号，以使计数器32的输出再次变为逻辑“高”电平，与此同时，保持线路40也被置零。因此，二次电压通过开关34被加到取样线路36，第三个谷值由于比较器38和保持线路40的相配合而测得，并保持在保持线路40中。
从谷值检测线路28输出的第三个谷值被送到比较器40，并在比较器中与保持在保持线路42中的基准电压相比较，现在假定谷值小于一个比基准电压小1-10%的值，比较器44向可逆计数器46输出一个递增计数信号。
在二次电压的第4个峰值时，单级计数器32的输出再次变为逻辑“低”电平，因此，和二次电压的第二个和第三个峰值期相类似，保持线路40继续保持第三个谷值。
这样，断开负载周期控制器48在相应于交流电源两周时间的接通负载周期结束时，关断开关50，那时可逆计数器46已加1，而且，控制器48在一个循环数对应计数器46计数值的时间内维持开关52在关状态。
在断开负载周期终止后，断开负载周期控制器48在对应交流电源二周的时间周期内闭合开关52，与此同时，单级计数器32置零，因此，来自发生器52的导通角信号通过已闭合开关50送到电流控制线路10，结果，电流控制线路10按输入的导通角导通，从而，一个高压再次被加到静电除尘器上。
由电阻R1和R2连接点上取得的二次电压被送到整形线路30，而整形线路又向单级计数器32输出一个脉冲信号，那时，由于单级计数器32已被置零，计数器32的输出在来自整形线路30的第一个脉冲信号作用下，又回到逻辑“高”电平。结果，门开关34闭合以使电阻R1和R2连接点上的二次电压加到取样线路36的输入端，整形线路30在予定取样频率下对输入的二次电压取样，并向比较器38和保持线路40输出该取样电压。
比较器38和保持线路40相配合，去检测和保持所输入的二次电压的谷值，该谷值被送到比较器40，并在比较器中与保持线路42中所保持的基准电压相比较，这时，假定谷值不小于一个比基准电压低1%(至10%)的值时，比较器44对可逆计数器既不输出递增计数信号也不输出递减计数信号。
在二次电压的第二个峰值时，整形线路30也给单级计数器输出一个脉冲信号，于是，计数器32的输出变成逻辑“低”电平，因此，开关34断开，结果，二次电压接着而来的第二个峰值，不能加到取样线路36，即，二次电压的第二个谷值未被检测，保持线路40继续保持二次电压第一个谷值。
在二次电压第三个峰值时，整形线路30给单级计数器32输出脉冲信号，以使计数器32的输出再次变为逻辑“高”电平，与此同时，保持线路40也被置零。因此，类似于实现二次电压的第一到第二个峰值过程，二次电压通过开关34被加到取样线路36，通过比较器38和保持线路40的配合，检测出第三个谷值，并保持在保持线路40中。
第三个谷值加到比较器44并在比较器中与保持线路42中所保持的基准电压进行比较，这时，如果第三个谷值小于一个比基准电压小1%(至10%)的值时，比较器44向可逆计数器46输出一个递增计数信号，当谷值大小与上述相反时，比较器44向可逆计数器46输出一个递减计数信号。
在上述方法中，当计数器46递增和递减计数时，电压是以循环数对应计数器46计数值的断开负载周期间歇地加到静电除尘器上的。
从以上实施例说明中，显而易见，在根据本发明的静电除尘器控制方法中，采用了相当于工业交流电源10周或更多的强制暂停周期。
在每个强制暂停周期中，反电离将完全消失，所以在强制暂停周期刚结束后的第一个接通负载周期中，电压是以没有反电离的状态加到静电除尘器的，因此，在这第一个接通负载周期中，谷值电压VB相对较高，通过用此较高的谷值VB作为判别反电离的基准电压，能实现高度可靠的反电离检测。
在强制暂停周期结束后，如果每个断开负载周期的长度是逐渐地缩短的，在各个具有相当于一或两周的固定时间长度的接通负载周期内的谷值VB将逐渐减小。发明人已找到能将每个接通负载周期的谷值VB维持在一个小于基准电压的电平上的断开负载周期长度，该值对防止反电离和同时获得尽可能高的集尘效率来说是最佳值。
参照图6到图11，这里显示了在各种试验中通过改变断开负载周期长度时获得的二次电压波形。具体地讲，图6、7和8显示了相同静电除尘器用于去除由日本产的煤燃烧所产生的灰尘时的二次电压。图9、10和11表示了相同的静电除尘器用于去除国外产的煤燃烧时产生的灰尘的数据，另外，在每个接通负载周期内的平均电流IOM是按图6、7到8，还按图9、10和11的次序增加的。此外，所示的每张图中的5种从上到下的曲线，表示如下的情况占空比＝1.0(接通负载周期＝2周，断开负载周期＝0)占空比＝0.67(接通负载周期＝2周断开负载周期＝1)占空比＝0.5(接通负载周期＝2周断开负载周期＝2周)占空比＝0.33(接通负载周期＝2周断开负载周期＝4周)
占空比＝0.2(接通负载周期＝2周断开负载周期＝8周)分析图6到11中的奇数谷值VB，特别是第三个谷值VB，在占空比相对较小时，从图6到11的所有图中谷值VB都是较大的，但当占空比超过一定值时，谷值是突然减小的，谷值开始突然减小时的临界占空比如下在图6，占空比＝1.0在图7和8，占空比＝0.5在图9和10，占空比＝0.67在图11，占空比＝0.33在任何情况下，即使使占空比大于临界占空比，由于反电离，不能改善集尘效率，而只是无谓地增加电源消耗，另一方面，如果把占空比减小到临界值以下，则集尘效率会因供电不足而急剧下降。所以，临界占空比是最佳占空比，对应临界占空比的断开负载周期的长度是最佳断开负载周期长度。
鉴于上述情况，发明人在各种情况下做了试验，并测量了实际的集尘效率。图12简略地显示了试验结果。在图12中，反电离的程度被分成三个范围，即一个零或微弱反电离区，中度反电离区，和强反电离区。而且，上面一行显示了在负载连续供电情况下二次电流对于二次电压的特性，其中，纵轴表示二次电流，横轴表示二次电压，实线表示加到静电除尘器的气体充满尘粒时的情况，虚线表示流过静电除尘器的气体没有尘粒时的情况。
图12的中间一行，表示在二次电压的峰值电压VP固定时，集尘效率η和占空比γ之间的关系，其中，纵轴表示集尘效率，横轴表示占空比。另外，白点-线表示了高峰值电压VP时的情况，黑点-线表示了低峰值电压VP时的情况。
图12下面一行显示在二次电压的峰值电压VP固定时，谷值VB和占空比γ之间的关系，其中纵轴表示谷值，横轴表示占空比。白点-线表示在高峰值电压VP时的情况，黑点-线表示低峰值电压VP时的情况。另外，在每条曲线上由箭头所指的点即为当占空比从一个足够低的值逐渐增加时，谷值电压VB开始下降时的点。
全面分析图12，显示了某一个峰值下＊，在箭头所指的占空比值时的集尘效率。另一方面，如果静电除尘器在箭头所指的占空比值下运行，就能在一个小的电流消耗下，即没有无谓的电源损耗下获得最大的集尘效率。根据本发明的方法能自动地进行这样一种占空比的控制。因此，无论含尘气体的情况，气体所含灰尘的种类和静电除尘器本身的情况如何不同，都能自动地获得最大的集尘效率。
参照图13，图中以方框图形式表示了根据本发明的方法，用于控制静电除尘器装置的另一个实施例。在图13中，与图5所示装置相似的元件和线路给予相同的标号，因而省略了对那部分元件和线路的说明。
图13所示的控制装置包括了两个控制回路，第一个回路用于在接通负载周期中控制平均电流ION(其实际上对应于前面提到的接通负载周期中的峰值电压VP)。另一个回路用来根据反电离检测控制断开负载周期的长度。第二个回路的结构与图5所示的装置相同，因此，只对第一个控制回路作解释。
第一个控制回路包括一个装在电流控制线路10和升压变压器18之间的电源线上的变流器CT，变流器CT的输出连到一个绝对值线路54，该线路的结构例如是一个整流线路，绝对值线路54的输出连到平均值线路56的输入端，平均值线路用于把每个接通负载周期内的电源初级电流的绝对值进行平均，然后输出该平均电流ION，但是，平均电流ION也可以从电源的二次电流得到。
＊此处原文表达不够清楚，未照字面翻。
例如，平均值线路56包括一个差动放大器58，该放大器的输出通过一个由电阻R和电容器C组成的并联线路与其本身的反相输入端相连，电阻R通过固态开关60与电容器并联，该开关由控制器48控制，以使其仅在接通负载周期内闭合。因此，在接通负载周期内，线路56作为平均值线路工作时，具有一个由电容器C和电阻器R决定的时间常数。另一方面，在断开负载周期期间，由于开关60被维持在关状态，电容器C起保持其上电压的作用。因此，当开关60重新闭合时，平均值线路56再次开始它的平均功能，并给比较器62的一个输入端输出新的平均电流ION。
再则，电阻R1和R2的结点连接到一个火花检测器64，该检测器的输出连到一个期望的平均电流值线路66，火花检测器64适用对每个火花产生一个脉冲，根据来自火花检测器64的每单位时间内的脉冲数(这个数对应单位时间内产生的火花数)，期望值线路66控制增加或减小期望平均电流值，期望平均电流值调节在即将产生火花之前的一个值，例如如果火花数增加，则期望平均电流值就应减小，相反，如果火花数减小到实际上为零，期望值就应增加。
期望值线路66的输出连到比较器的另一个输入端，而比较器的输出连到导通角信号发生器50的输入端。当实际的平均电流小于来自线路66的期望值时，导通角信号发生器50就产生一个增加导通角的信号，另一方面，当实际的平均电流大于期望值时，发生器50产生减小导通角的信号。
因此，图13所示装置的作用是，通过上面刚说明过的第一个控制回路，把平均电流控制在即将产生火花前的一个值上。与此同时，利用与图5所示装置中同样的第二个控制回路，在不产生反电离的范围内，把占空比控制在尽可能大的值。
由第二回路引起的占空比变化可能会对第一控制回路产生干扰，例如，如果这种干扰极大地改变了产生火花的状态，就不能得到好的控制，但是，二者的控制实际上是协调的，相互并没有造成显著的干扰。例如，如果在固定的平均电流ION下占空比减小时，接通负载周期内二次电压的峰值电压VP往往会稍有增加，这个理由如下由于难于产生反电离，可加上更高的电压，然而，由于这种供电电压的增加，决不助长火花的产生。另一方面，由于当接通负载周期维持在固定长度时，占空比只受断开负载周期长度变化的控制。除非占空比是极大地和突然地变化，平均电流ION不受占空比变化的影响。
参照图14和15，图中表示一个实际为5级的静电除尘器的二次电压对二次电流的特性。在图14和15的每张图中，最下面的图表示静电除尘器第一集尘室，倒数第二图表示第二个集尘室，倒数＊第三和第四图表示第三和第四室，最上面的图表示第五室。
另外，图14表示了占空比＝1时的情况(连续加载)，图15表示了占空比＝0.2时的情况(接通负载周期＝1周和断开负载周期＝4周)。此外，标有“A”的曲线，表示加到静电除尘器的是高阻燃煤灰尘时的情况，标有“B”的曲线，表示中等阻值燃煤灰尘的情况，标有“C”的曲线，表示低阻燃煤灰尘时的情况。点SP指出产生了火花，图14和15的横轴分别表示接通负载周期加上断开负载周期总周期内的平均电流。因此，在接通负载周期内的平均电流ION能用图15中的电流值乘以5得到。此时，当产生火花时，如果存在从图15得到的平均电流ION，则可以看到，所得到的平均电流与图14中产生火花时的二次电流值相当接近，即，在即将产生火花前的平均电流值ION并不依赖于占空比。这意味着，如果火花的产生受到平均电流ION变化的控制，就有可能避免由占空比变化引起的干扰的影响。然而，如果火花的产生是由接通负载周期加断开负载周期时总的平均电流的变化来＊原文无“倒数”二字，有误。控制，而不是由电流ION控制时，由于总周期内的平均电流随占空比的变化而变，就不能实现所希望的控制。
在实际实现本发明的方法时，为了避免静电除尘器中充电的不足，确定断开负载周期长度的上限要更好些，过长的断开负载周期将引起充电不足，并导致集尘效率的极度下降。
此外，确定断开负载周期长度的下限也是可取的。在尘粒没有产生反电离的情况下，当断开负载周期变成零(见图12)时，可以获得最大的集尘效率。如果除尘器是根据本发明的方法来控制的话，在上述特性的尘粒情况下，虽然，这种尘粒很容易被静电除尘器收集，也将使断开负载周期变为零。在另一方面，静电除尘器将被设计成在一予定的集尘效率下收集，甚至是不太容易去除的尘粒。因此，在一些不引起反电离的集尘情况下，在某种程度上降低集尘效率是允许的。甚至在这种尘粒的情况下，为了节省能源，适当地维持断开负载周期也是可取的。
另外，如果断开负载周期长度的低限已被确定，静电除尘器的电源功率就不要求和连续供电时的电源相同。例如，如果平均电流ION在最大值时为1000毫安，则电源的内阻和限流扼流圈应设计成允许一个1000毫安的电流能瞬时地加到静电除尘器的电极上，而不是设计成能连续地供给这个电流。这个理由是接通负载周期加上最小断开负载周期总的平均电流小于1000毫安，这样才有可能既减小静电除尘器的初始成本又减小运行成本。
从上面的说明可显见，根据本发明的方法来控制的静电除尘器，即使是高阻尘粒也能在基本避免反电离的最佳的占空比下按照静电除尘器的动态变化情况-特别是要收集的尘粒特性变化时被有效地收集。另外，本发明的方法，由于只有防止反电离的占空比是可调的，因此能在不依赖经验的情况下简单地实现。
在本发明的方法中，装置中需要调节或设定的参数只有一个，即低于基准电压百分比为(1至10%)的值，该值用于同检测到的谷值进行比较，以实时判别是否产生了反电离，然而从图6到11可见，反电离引起的谷值变化有一个显著的减小，因此，就不需要去严格地确定百分比值。换句话说，根据本发明的控制方法，其调节相对来说是较容易的。
本发明参照具体实施例已经作了图示和说明，然而，应该知道，本发明决不限于实例结构的详述，而是可在所附权利要求
的范围内作出变动和更改。
权利要求
1.一种用于控制静电除尘器的方法，所述静电除尘器包括放电电极和集电电极，该对电极加有一个由高压发生装置产生的高压，该高压发生装置连接到交流电源，本发明的方法包括如下步骤--将一个具有接通负载周期和断开负载周期的交替变化的电压加到静电除尘器，所述接通负载周期具有相当于交流电源一或两周的固定时间长度，所述断开负载周期的时间长度是可变的；--适当设定应用电压的强制暂停周期，该周期对应交流电源至少10周；--测量恰好在每个强制暂停周期后的第一个接通负载周期中的二次电压的谷值，该电压作为检测反电离的基准电压；--测量从上一个强制暂停周期后一直到下一个强制暂停周期的每个接通负载周期中的奇数谷值电压，并把所测到的谷值电压与基准电压相比较；--根据比较结果，用对应于交流电源一周的时间来调整下一个断开负载周期的时间长度。
2.如权利要求
1中所要求的一种方法，其中当检测到的谷值电压低于基准电压时，断开负载周期时间长度的调整是通过延长下一个断开负载周期，所延长的时间对应于交流电源一周的时间来实现的。当检测到的谷值电压不低于基准电压时，就缩短下一个断开负载周期，缩短的时间对应于交流电源一周的时间。
3.如权利要求
1或2中所要求的方法，其中强制暂停周期的间隔设定为至少5分钟。
4.如权利要求
1至3中任何一项所要求的方法，其中，每个接通负载周期具有对应于交流电源二周的固定时间长度，其中用于检测反电离的基准电压是恰好在每个强制暂停周期之后的第一个接通负载周期中的二次电压的第一和第三谷值中较高的一个。
5.如权利要求
4中所要求的方法，其中用于检测反电离的基准电压是恰好在每个强制暂停周期之后的第一个接通负载周期中的二次电压的第三个谷值。
6.如权利要求
1至5中任何一项所要求的方法，其中，当谷值小于一个比用于检测反电离的基准电压小1至10%的值时，就认为产生了反电离。
专利摘要
静电除尘器控制方法，即对除尘器的放电电极和集电电极交替地施加电压或是对应交流电源一、二周的时间固定接(通)负载周期，或是可变时间长度的断(开)负载周期。具体地说，将供电电压强迫停止周期的适当间隔定在对应交流电源至少10周，将每个强迫停止周期后的第一个接负载周期内所测得的二次电压谷值，作为反电离探测的基准电压，在每个接负载周期中检测奇数谷值电压并将测得值同上述基准电压比较，根据比较结果在Ac电源一周时间内去调整下一个断负载周期的时间长度。
文档编号B03C3/68GK85106155SQ85106155
公开日1987年3月4日 申请日期1985年8月15日
发明者野田隆明, 寺井宽 申请人:住友重机械工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan