火花频率自控高压硅整流设备制造技术

火花频率（周期）自控高压硅整流设备是对现有技术中采用火花跟踪自控系统的高压硅整流设备的改进，它由晶闸管交流调压器、高压变压器和高压硅整流器组成，其控制系统除原有的火花跟踪自控系统外，还增设了一个火花频率（周期）自控系统，两者之间有一自控方式选择器。火花频率（周期）自控高压硅整流设备具有本机效率高（９５％）、功率因数高（０．９９）以及运行安全可靠等特点，可广泛用于静电除尘、净化、原油脱水等领域。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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
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，附图说明图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，本专利技术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η≈1-e-Kucvuj]]>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f=eb(Up-U1)]]>其中Up为峰值电压;U1为始发火花放电电压(定义为每分钟产生一次火花放电的电压);b是数量级为1的经验常数。显然，电场电压还要受到火花放电频率的约束，并不可能无限制地增加。当电场电压未达到始发火花放电电压时除尘效率固然不高;但电场电压过高时火花放电现象严重，甚至会过渡到弧光放电，输出电压的平均值反因火花放电控制而变低，相当部分的输出功率成热损耗，因而除尘效率同样不高。专利技术人经过反复的试验和现场考察证实，对于每个具体的收尘器都存在着一个与最佳收尘效率相对应的火花放电频率(图3)，该火花放电频率也正是与电场平均电压最大值相对应的火花放电频率(图4);最佳火花放电频率的具体数据因电场而异，一般为每分钟100～120次。据此，为了实现上述目的，本专利技术打破了传统的以电压或电流为设定值进行控制的方案，改为直接以火花频率作为自动控制的唯一设定值，通过控制系统将火花放电频率控制在设定的最佳值，以获得最佳收尘效率。为此，本专利技术在原有火花跟踪自控系统的基础上增设了一个由火花检测单元HJ、火花频率控制单元HPK、电压自动整定单元DYZ以及给定与定时单元GD组成的火花频率自控系统，该火花频率自控系统与火花跟踪自控系统中的电压、电流双闭环控制系统(电流内环，电压外环)一起构成一个三闭环控制系统(电流内环，电压中环，火花频率外环)，该三闭环控制系统通过自动调节电场电压将火花放电频率控制在设定的最佳值;与此同时，本专利技术将高压输出回路的火花放电信号通过一高频直流互感器输入火花检测单元HJ，以实现高压电隔离。以下结合具体实施例对本专利技术火花频率自控高压硅整流设备的技术特征做进一步的详细说明。图5为火花频率自控高压硅整流设备的电气原理图。火花频率自控高压硅整流设备的主要组成部分仍为晶闸管交流调压器、高压变压器和高压硅整流器，为了提高设备的功率因数，本专利技术取消了高压变压器GB原边所串接的交流电抗器，单相380伏交流电经过由一对反向并联的晶闸管KGT1和KGT2组成的相控式交流调压器JTY后直接供给高压变压器GB的原边，经高压变压器GB升压和雪崩型高压硅堆整流器GZL整流后为静电收尘器提供可调高压直流电压。为了实现火花频率控制，本专利技术除原有的由电压电流检测单元YLJ、电流自动调节单元LT、电压自动调节单元YT、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外，还增设了一个由火花检测单元HJ、火花频率控制单元HPK、电压自动整定单元DYZ以及给定与定时单元GD组成的火花频率自控系统。火花频率自控系统与火花跟踪自控系统除共用一个火花检测单元HJ外，之间还有一个由选择开关KK和电位器Ws组成的自控方式选择器，选择开关KK的公共端与电压自动调节单元YT相接，选择开关KK的选择端①和②则分别与电位器Ws和给定与定时单元GD相联。当选择开关KK置于选择端①时，火本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于静电除尘、净化、脱水等技术领域的高压硅整流设备，至少由晶闸管交流调压阀、高压变压器、高压硅整流器和火花跟踪自控系统组成，工频单相３８０伏交流电经晶闸管交流调压器ＪＴＹ调压后由高压变压器ＧＢ升压，并由雪崩型高压硅堆整流器ＧＺＬ整流为４０～８０千伏的脉动直流电压；所述火花跟踪自控系统至少包括电压电流检测单元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，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并经电压电流检测单元ＹＬＪ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ＹＬＪ后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）；火花检测信号取自高压输出回路并输入火花检测单元ＨＪ，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，移相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；本专利技术的特征在于它带有一个由所述火花检测单元ＨＪ以及火花频率设定电位器Ｗｆ、火花频率控制单元ＨＰＫ、电压自动整定单元ＤＹＺ和给定与定时单元ＧＤ组成的火花频率自控系统，所述火花频率自控系统与火花跟踪自控系统除共用一个火花检测单元ＨＪ外，之间还有一个由选择开关ＫＫ和电位器Ｗｓ组成的自控方式选择器，所述选择开关ＫＫ的公共端与电压自动调节单元ＹＴ相接，其选择端①和②则分别与电位器Ｗｓ和给定与定时单元ＧＤ相联，高压输出回路的火花放电检测信号经高频直流互感器３ＬＨ输入火花检测单元ＨＪ；当所述选择开关ＫＫ置于选择端①时，控制系统仍采取火花跟踪控制方式，当选择开关ＫＫ置于选择端②时，火花频率自控系统与火花跟踪自控系统联通并且以火花跟踪自控系统为通道、以火花频率为唯一设定值与所述电流电压双闭环控制系统组成三闭环控制系统（电流内环，电压中环，火花频率外环），通过自动调节电场电压（电流），将火花频率控制在设定的范围内。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶澄中，赵广仪，柏敏芳，李军虎，
申请(专利权)人：天津市静电新技术开发制造厂，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]