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静电除尘器高压供电装置 |
静电除尘器的供电是指将交流低压变换为直流高压的电源和控制部分。同时，作为与本体设备配套，供电还包括电极的清灰振打、灰斗卸灰、绝缘于加热及安全连锁控制装置，这后部分综合起来通称低压自控装置。
静电除尘器高压供电设备是组成静电除尘器的关键设备之一。它要求的电源是；直流；高压(40～70kV)；小电流(50～300mA)。电源向静电除尘器电晕极施加高压电，提供粉尘荷电和为收集粉尘所需的电能。除尘器的电气状况对它的除尘效率有极大影响。通常，电压和电流的大小取决于电极尺寸及其配置、粉尘特性、气体的成分、温度、湿度、压力及气体密度等条件。如果这些条件已定，则供电系统的设计、控制设备的优劣对电气状况和除尘器长期稳定运行均有影响。
高压供电装置是一个以电压、电流为控制对象的闭环控制系统，包括升压变压器、高压整流器、主体控制(调节)器和控制系统的传感器等四部分。其中，升压变压器、高压整流器及一些附件组成主回路，其余部分组成控制回路。
1、变压器
升压变压器是将工频380V交流电升压到60～150kV。静电除尘器运行的特有条件对变压器结构和高压绕组有特殊要求，其绝缘性能要能够经受经常出现的超负荷运行，这种超负荷在除尘器击穿时就会发生。为了调节变压器输出端参数，其输入绕组要进行分节引出。除尘器内供电参数的调节都是通过手动，或是通过自控信号来变动升压变压器的输入端来完成的。
静电除尘器电极上所需的电压是固定极性的，所以由变压器得到的高压电流必须经过整流，使之变为直流电。
2、整流器
将高压交流电整流成高压直流电的设备称高压整流器。整流器有机械整流器、电子管整流器、硒整流器和高压硅整流器等。前三种因固有缺点逐渐被淘汰，现在主要用高压硅整流器。
3、主体调节器
静电除尘器内工况电气条件主要是靠调节高压电源来控制的。高压电源的高压都是在高压电源的输入端进行的。调压主件过去曾用过电阻高压器(多是采用手动调节)、感应高压器等，现在普遍采用可控硅调压元件，反应速度快，能够使整流器的高压输出随电场烟气条件而变化，很灵敏地实行自动跟踪调节。由可控硅输出的可调交变电压，经升压变压器升压，再经桥式整流器整流成为高压直流电。
4、自动控制回路
控制回路工作原理是控制可控硅的移相角，从而达到控制输出高压电的目的。它以给定的反馈量为高压依据，自动调节可控硅的移向角，使高压电源输出的电压随着电场工况的变化而自动调节。同时，自控回路还具备各项保护性能，使高压电源或电场在发生短路、开路、过流、偏励、闪络和拉弧等情况时，对高压电源进行封锁或保护。
自动控制方式有多种，工程中普遍采用的是火花频率控制方式。同时还有更为新颖的控制方式：多功能高压电源和微机控制的多功能高压电源等。
5、电极电压的调节
从电晕放电的伏安特性可知，电极电压与电晕电流之间的联系属非线性关系，工况电压略有下降(如为1%)，就会引起电晕电流实质性的(相应为5%)下降。这就降低了静电除尘器的效率。在现代化供电机组中是用自动调节除尘器运行的电气条件来维持电极上最大可能出现的电压的，也就是使电压保持高数值，总保持于击穿的边缘，但又不发生电弧击穿。实践证明，要用手动调节来保持电板上最大可能电压是不可行的，其原因：一是气流工艺参数经常变化，人工跟踪调节难做到工况电压与击穿电压经常达到相互稳定的对应。当具有多组供电系统时更难做到：二是操作人员总是偏向安全生产。趋向保持低电压，结果是工作效率达不到应有的水平。
曾有这样自控机组，使电压保持在击穿的边界值的方法，周期性地寻求最大可能值。接这种系统，电极电压可以自动平稳地升高至发生击穿值，一旦击穿，电压断开约0.5～3ms或者猛然下降至保证电弧熄灭的数值。在断开期间，电压自动降到不大的数值，以便重新闭合时不发生电弧放电，以后，电压重新平稳上升至击穿……如此周期性地重复，从而达到较高的除尘效率。这种自动跟踪尽可能高电压值的变化关系。可是，在这种周期性调节方法下，静电除尘器在明显的时段里处于无火花放电的电压区内，工作电压低于最大可能的水平，因而不够理想。
现在常用的自动调压方法有如下两种。
(1)接火花放电给定频率橱节电极电压 电场电压与火花放电有一定关系，在场压低时无火花；达到一定数值时发生火花放电；继续增加电压、火花放电频率增多，直到达到击穿。
单位时间里火花放电的频率与电场的除尘效率有一定的关系。从火花放电频率与除尘效率的关系曲线看，在火花放电频率为40～70次/min范围内对除尘效果最有利。超过这个频率的则会由于火花击穿耗能增加，除尘器效率反而下降。以这种有利的火花放电频率为信息来控制电极电压，则工作电压曲线与击穿电压曲线更为接近。
可控硅自动控制高压硅整流装置是目前使用最普遍的一种高压电源，这种控制方式的主要特点是利用电场的高压闪络信号作为反馈指令。检测环节把闪络信号取出，送到整流器的调压自控系统中去，自控系统得到反馈指令后，使主回路高压可控硅迅速切断电压输出，并让电场介质绝缘强度恢复到正常值。通过调节电压上升速率和闪络封锁时的电压下降值，控制每两次闪络的时间间隔(火花率)，使设备尽可能在最佳火花率下工作，以获得最好的除尘效果。
按火花放电频率调节电极电压的方式也有不足之处；系统是按给定火花放电的固定频率而工作的，而随着气流参数的改变，电极间击穿强度的改变，火花放电最佳频率也要发生变化，系统对这些却没有反应。若火花放电频率不高，而放电电流很大的话容易产生弧光放电，也就是说，这仍是“不稳定状态”。
(2)保持电极上最大平均电压的极值调节方法 随着变压器初级电压的上升，在电极上电压平均值先是呈线性关系上升，达到最大值之后开始下跌。原因是火花放电强度上涨。电极上最大平均电压相应于除尘器电极之间火花放电的最佳频率。所以，保持电极上平均电压最大水平就相应于将静电除尘器的运行工况保持在火花放电最佳的频率之下。而最佳频率是随着气流参数在很宽限度内的变化而变化的，这就解决了单纯按火花电压给定次数进行调节的“不稳定状态”。在这种极值电压调节系统下，调节图形与图所示的图形相似，而工作电压曲线则距击穿电压曲线更接近。
总之，在任何情况下，工作电压与机组输出电流的调节都是通过控制讯号对主体调节器(或称主体拄制元件)的作用而实施的。而这主体调节器可能是自动变压器、感应调节器、磁性放大器等，现在最为普遍的则是硅闸流管(可控硅管)。 |
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