[发明专利]火花频率自控高压硅整流设备

说明书

本发明涉及一种高压硅整流设备。

用于静电除尘、净化和原油脱水等技术领域的高压硅整流设备一般由晶闸管交流调压器，高压变压器，高压硅整流器以及控制系统组成，图1是为静电收尘器供电的高压硅整流设备的典型电气原理图。工频单相380伏交流电经交流电抗器JDK和晶闸管交流调压器JTY后由高压变压器GB升压，并由高压硅整流器GZL整流成40～80千伏的脉动直流电压，该脉动直流电压的正端接地，其负端经高压电缆和绝缘子接至收尘器的电晕电极。

现有技术中的高压硅整流设备的自控系统（参见图5）一般是由电压电流检测单元YLJ、电压自动调节单元YT、电流自动调节单元LT、火花检测单元HJ、保护信号综合单元BZ、移相脉冲单元YM以及触发脉冲板CFB组成的火花跟踪自控系统。输入电压电流检测单元YLJ的电流反馈信号取自进线交流电流互感器2LH并输入电流自动调节单元LT，取自高压变压器GB原边的电压反馈信号经反馈变压器FB输入电压电流检测单元YLZ后再输入电压自动调节单元YT，电流自动调节单元LT和电压自动调节单元YT组成双闭环控制系统（电流内环，电压外环），将高压硅整流设备的输出电压（电流）控制在设定的范围内。输入火花检测单元HJ的火花检测信号取自高压输出回路，保护信号综合单元BZ对来自电压电流检测单元YLJ的电压电流信号和来自火花检测单元HJ的火花检测信号加以综合之后由移相脉冲单元YM发出移相脉冲或封锁脉冲，移相脉冲或封锁脉冲通过触发脉冲板CFB输入晶闸管交流调压器JTY以改变晶闸管触发脉冲相位或封锁晶闸管。

火花跟踪控制的原理如图2所示。当收尘器的电场电压达到火花放电电压极限值时，电场产生火花放电，收尘器的电晕电流则因闪络击穿而急剧增加。这时，火花检测单元HJ即可检测出这一火花放电信号并通过保护信号综合单元BZ和移相脉冲单元YM发出封锁脉冲封锁晶闸管，以迅速切断电晕电流。经过约20ms左右，晶闸管自动解除封锁，电场电压跃升至某一幅值并且按一定速率继续上升至设定值。若火花放电电压极限值变小，则电场电压上升不到设定值就碰到火花控制过程。显然，改变电场电压下降幅值S或者改变电场电压上升时间τ（即上升速率）都能调节火花放电的频率，实现火花跟踪控制。

采用火花跟踪自动控制的高压硅整流设备有以下几个明显的缺陷：

1.电场火花放电电压极限值是随烟气参数、粉尘特性，电极结构和操作条件等因素而不断变化的，当火花放电电压极限值下降时，火花放电频率增加;当火花放电电压极限值上升时，火花放电频率减小;而在火花放电电压极限值超过电压设定值时，甚至不产生火花放电（见图2）。因此，火花放电完全是一种随机的现象，采用火花跟踪控制无法保持恒定的火花放电频率，而火花放电频率过高或过低都意味着电场不是以最大允许的电晕电压和电晕功率工作，也即意味着除尘效率的下降。为了避免这种情况，就必须把电压设定为额定值并且随电场状况的变化不断地人为调节电压下降幅值S和电压上升时间τ，这就大大增加了调整的难度和工作量。

2.改变火花放电时的电压下降幅值S和电压上升时间τ来调节火花放电频率势必影响除尘效率。例如，要降低火花放电频率就要增大S和τ，这就势必减小输出电压（电流）波形的填充系数，即减小高压直流电压（电流）的平均值，于是就导致了收尘电场强度的降低和收尘效率的下降。

3.火花放电检测信号直接取自高压输出回路的附加电阻，没有采取任何高压隔离措施，一旦高压侧接地不良或附加电阻断丝、虚接，则将对设备和人身造成危害。

鉴于现有高压硅整流设备的上述缺陷，本发明的目的是对高压硅整流设备的控制方法和控制系统加以改进，以提高设备的效率并实现全自动控制;同时对火花放电检测方法和检测系统加以改进，以提高火花检测的灵敏度和安全性。

理论分析表明，静电收尘器的除尘效率与高压硅整流设备的输出状态（输出平均电压和峰值电压）有着密切的关系：

其中K为与集尘面积、烟气流量、烟尘粒径、烟气粘度等有关的系数;Uav为输出平均电压（决定收尘电场强度）;Up为输出峰值电压（决定荷电电场强度）。

由除尘效率公式可知，加到收尘电极间的电压越高、电晕电流越大，则收尘器的效率越高。但是，当收尘器的电压超过始发火花放电电压时，火花放电的频率将随峰值电压成指数规律增加，即：