Устройство питания электрофильтра газоочистки
Изобретение относится к источникам высокого напряжения для питания электрофильтров, может быть использовано в области электрической очистки газов и позволяет повысить эффективность газоочистки, экономичность в работе и надежность устройства. Устройство питания электрофильтра газоочистки содержит блок 1 силовых управляемых вентилей, дроссель 2, силовой повышающий трансформатор 3, высоковольтный выпрямитель 4, датчик 5 напряжения, автоматический регулятор 6 тока и напряжения, устройство 7 регулирования времени восстановления напряжения на электрофильтре. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к источникам высокого напряжения для питания электрофильтров и может быть использовано в области электрической очистки промышленных газовых выбросов от взвешенных частиц в цементной, химической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение эффективности газоочистки, экономичности в работе и надежности. На чертеже представлена блок-схема устройства питания электрофильтра газоочистки. Устройство содержит блок 1 силовых управляемых вентилей, токоограничивающий дроссель 2, силовой повышающий трансформатор 3, высоковольтный выпрямитель 4, датчик 5 напряжения, автоматический регулятор 6 тока и напряжения, устройство 7 автоматического регулирования времени восстановления напряжения на электрофильтре 8. Электрофильтр 8 подключен к выводам высокого напряжения выпрямителя 4. Автоматический регулятор 6 тока и напряжения электрофильтра 8 содержит интегратор 9 сигнала напряжения на электрофильтре 8, осуществляющий формирование сигнала управления управляемыми вентилями блока 1 путем демпфирования и коррекции сигнала положительной обработкой связи по напряжению на электрофильтре 8, поступающего с датчика 5 напряжения, амплитудно-фазовый преобразователь 10, осуществляющий преобразование уровня сигнала управления, поступающего от интегратора 9, в импульсные сигналы частотой 100 Гц, фронт которых определяет угол регулирования управляемых вентилей блока 1, формирователь 11 импульсов управления блока 1 силовых управляемых вентилей, блок 12 переходных режимов, осуществляющий выделение переходных составляющих напряжения на электрофильтре 8, соответствующих искровым и дуговым разрядам, и формирование из них импульсных сигналов, длительность которых равна длительности разряда и времени восстановления напряжения на электрофильтре 8 до минимального значения, предшествующего разряду. Устройство 7 автоматического регулирования времени восстановления напряжения на электрофильтре 8 содержит первый таймер 13, представляющий собой одновибратор, выполненный на D-триггере и предназначенный для формирования импульсного сигнала, длительность которого соответствует длительности дугового пробоя и времени деионизации канала разряда, второй таймер 14, осуществляющий формирование импульсного сигнала, длительность которого равна оптимальному времени восстановления напряжения на электрофильтре 8; фазовый дискриминатор 15, состоящий из первого 16 и второго 17 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первого 18 и второго 19 элементов И, причем первый и второй входы первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 являются соответственно первым 20 и вторым 21 входами фазового дискриминатора 15, а соединенные второй вход 22 второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 и второй вход 23 второго элемента И 19 являются третьим входом 24 фазового дискриминатора 15, выход 25 первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 соединен с первым входом 26 второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 и первым входом 27 первого элемента И 18, а выход 28 второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 соединен с вторым 29 и первым 30 входами первого 18 и второго 19 элементов И, а их выходы 31 и 32 являются выходами фазового дискриминатора 15, на которых формируются импульсные сигналы при отключении времени восстановления напряжения на электрофильтре 8 от оптимального заданного таймером 14; аналоговое запоминающее устройство 33, состоящее из диодных оптронов 34 и 35, конденсатора 36 и повторителя напряжения 37, причем аноды светодиодов диодных оптронов 34 и 35 являются соответственно первым 38 и вторым 39 входами аналогового запоминающего устройства 33, а их катоды через резистор 40 соединены с общим проводом; катод первого 34 и анод второго 35 диодных оптронов соединены с параллельно включенными конденсатором 36 и входом повторителя напряжения 37, а катод второго 35 и анод первого 34 диодных оптронов соединены соответственно с источниками положительного и отрицательного опорных напряжений (соответственно, -Uп и +Uп); выход повторителя напряжения 37 является выходом 41 аналогового запоминающего устройства 33, формирующего из импульсных сигналов, поступающих с фазового дискриминатора 15, уровень напряжения, величина которого определяет оптимальное время восстановления напряжения на электрофильтре 8; управляемый ключ 42, осуществляющий коммутацию сигнала с выхода 41 аналогового запоминающего устройства 33 на управляющий вход 43 амплитудно-фазового преобразователя 10; управляемый ключ 44, осуществляющий коммутацию сигнала управления с выхода амплитудно-фазового преобразователя 10 на вход формирователя 11 импульсов управления силовых управляемых вентилей блока 1. Устройство питания электрофильтров газоочистки работает следующим образом. В предпусковом состоянии на все узлы и блоки подается питающее напряжение. На выходе амплитудно-фазового преобразователя 10 устанавливаются управляющие импульсы, фронт которых соответствует начальному углу включения силовых управляемых вентилей блока 1. После осуществления операции "Пуск" обеспечивается прохождение сигнала управления через замкнутый управляемый ключ 44 на вход формирователя 11 импульсов управления. Генерируемые формирователем 11 импульсы далее подаются на управляющие электроды блока 1 силовых управляемых вентилей. Вентили блока 1 открываются, и на электрофильтре 8 появляется напряжение, величина которого определяется начальным углом управления и коэффициентом трансформации повышающего трансформатора 3. Сигнал с датчика 5, пропорциональный напряжению на электрофильтре 8, подается на входы интегратора 9 и блока 12 переходных режимов. Это приводит к увеличению угла регулирования и, как следствие, к возрастанию напряжения на электрофильтре 8. Так осуществляется процесс разгона. В результате демпфирующего действия интегратора 9 напряжение на электрофильтре 8 будет плавно нарастать. Нарастание напряжения будет продолжаться до тех пор, пока в осадительном пространстве электрофильтра 8 не возникнут электрические пробои или полностью откроются силовые управляемые вентили блока 1. При возникновении пробоев напряжение на электрофильтре 8, а следовательно, и на входе блока 12 переходных режимов скачком снижается до нуля. Это приводит к формированию на выходе блока 12 импульсного сигнала положительной полярности, длительность которого равна промежутку времени от момента возникновения пробоя до момента восстановления напряжения на электрофильтре 8 до величины, равной минимальному значению, предшествовавшему пробою. Этот сигнал одновременно поступает: на вход интегратора 9 и на 1,5 ... 2,0% снижает величину напряжения на интегрирующей емкости и, следовательно, величину угла регулирования на выходе амплитудно-фазового преобразователя 10; на С-вход таймера 13; это приводит к запуску таймера 13 и изменению состояния его выходов - установлению уровня "0" на инверсном выходе и соединенных с ним С-входе таймера 14 и входе 20 фазового дискриминатора 15 и уровня "1" на прямом выходе таймера 13 и управляющем входе ключа 44, что вызывает размыкание ключа 44, снятие сигнала с входов формирователя 11 и блока 1 и запрет (на время, задаваемое таймером 13) на включение силовых управляемых вентилей блока 1; на управляющий вход ключа 42; это приводит к замыканию его, прохождению сигнала с выхода 41 аналогового запоминающего устройства 33 на вход 43 амплитудно-фазового преобразователя 10 и установлению на его выходе величины угла, пропорциональной уровню сигнала, хранящегося в аналоговом запоминающем устройстве 33; на вход 24 фазового дискриминатора 15. Таким образом, на входах 21 и 24 фазового дискриминатора 15 устанавливается уровень "1" и на входе 20 - "0"; на выходе 25 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, соединенных с ним входе 26 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 и входе 27 элемента И 18, а также на входе 22 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 и входе 23 элемента И 19 - уровень "1"; на выходе 28 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17 и соединенных с ним входах 29 и 30 элементов 18 и 19 - уровень "0". Следовательно, на выходах 31 и 32 фазового дискриминатора 15 также установится уровень "0", что не приведет к изменению уровня сигнала, хранящегося в аналоговом запоминающем устройстве 33, и величины угла регулирования на выходе амплитудно-фазового преобразователя 10. После завершения пробоя и деионизации его канала (по истечении времени, задаваемого таймером 13) состояние выходов таймера 13 становится первоначальным - "1" на инверсном его выходе и соединенных с ним С-входе таймера 14 и входе 20 фазового дискриминатора 15. Это приводит к запуску таймера 14 и установлению на его инверсном выходе и входе 21 фазового дискриминатора 15 "0". Таким образом, на входах 20 и 24 фазового дискриминатора 15 - "1", на входе 21 - "0". Состояние выходов 31 и 32 фазового дискриминатора 15 и величина сигнала на выходе 41 аналогового запоминающего устройства 33 не изменяются. Одновременно устанавливается уровень "0" на прямом выходе таймера 13, замыкается ключ 44, и на управляющие переходы силовых вентилей блока 1 подается сигнал управления, при этом величина угла, под которым включаются вентили, определяется уровнем напряжения сигнала, хранящегося в аналоговом запоминающем устройстве 33. Вентили блока 1 включаются, и начинается процесс восстановления напряжения на электрофильтре 8. Если действительное время восстановления напряжения больше оптимального, т.е. в течение промежутка времени (порядка 10 мс), заданного таймером 14, напряжение на электрофильтре 8 не достигнет минимального значения, предшествующего пробою, то сохранится сигнал на входе 24 и установится уровень "1" на входе 21 фазового дискриминатора 15. Это приведет к появлению на его выходе 32 и входе 39 аналогового запоминающего устройства 33 сигнала "1" протеканию тока через светодиод диодного оптрона 35 и подзарядку конденсатора 36 от источника положительного опорного напряжения (+Uп) через обратносмещенный фотодиод диодного оптрона 35. Уровень сигнала на выходе 41 аналогового запоминающего устройства 33 и, следовательно, угол восстановления 
восст увеличатся, что приведет к уменьшению времени восстановления напряжения на электрофильтре 8. Этот процесс будет повторяться после каждого пробоя до тех пор, пока время восстановления не станет равным оптимальному, установленному при настройке таймера 14. После первого включения источника питания на электрофильтр 8 достаточно двух-трех пробоев, чтобы автоматически установилось оптимальное время восстановления. Если в процессе работы технологическая ситуация в электрофильтре 8 изменится так, что время восстановления напряжения станет меньше оптимального, т.е. напряжение на электрофильтре 8 достигнет минимального значения раньше заданного таймером 14, (что, как правило, приводит к вторичным пробоям), на входе 24 сигнал "0" установится раньше, чем появится сигнал "1" на входе 21 фазового дискриминатора 15. Это приведет к появлению сигнала "1" на выходе 31 и входе 38 фазового дискриминатора 15, протеканию тока через светодиод диодного оптрона 34 и подзаряду конденсатора 36 от источника отрицательного напряжения через обратносмещенный фотодиод диодного оптрона 34. Уровень сигнала на выходе 41 аналогового запоминающего устройства 33 и, следовательно, угол восстановления уменьшится, что приведет к увеличению времени восстановления напряжения на электрофильтре 8. При достижении ситуации, когда действительное время восстановления будет равно оптимальному, на входах 21 и 24 одновременно будут устанавливаться соответственно "1" и "0", что не приведет к изменению уровня сигнала на выходе 41 запоминающего устройства 33. Так установится режим, при котором время восстановления напряжения на электрофильтре 8 будет равно оптимальному значению, обеспечивающему минимальные потери вольтсекундной площади, т.е. режим с максимальным средним напряжением на электрофильтре 8.
Формула изобретения
1. УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЛЬТРА ГАЗООЧИСТКИ, содержащее блок силовых выпрямителей, соединенный через токоограничивающий дроссель с первичной обмоткой повышающего трансформатора, вторичная обмотка которого через высоковольтный выпрямитель соединена с электродами электрофильтра, датчик напряжения на электрофильтре и автоматический регулятор, состоящий из интегратора напряжения, первый вход которого соединен с датчиком напряжения на электрофильтре, амплитудно-фазового преобразователя, соединенного первым входом с выходом интегратора напряжения, формирователя импульсов управления и блока переходных режимов, соединенного входом с датчиком напряжения на электрофильтре, а выходом - с вторым входом интегратора напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности газоочистки, экономичности в работе и надежности, регулятор дополнительно содержит устройство автоматического регулирования времени восстановления напряжения на электрофильтре, содержащее первый и второй таймеры, фазовый дискриминатор, аналоговое запоминающее устройство, первый и второй управляемые ключи, при этом выход блока переходных режимов соединен с управляющим входом первого ключа, входом первого таймера и третьим входом фазового дискриминатора, прямой выход первого таймера соединен с направляющим входом второго ключа, а его инверсный выход - с входом второго таймера и первым входом фазового дискриминатора, инверсный выход второго таймера соединен с вторым входом фазового дискриминатора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами аналогового запоминающего устройства, а его выход через первый ключ соединен с вторым входом амплитудно-фазового преобразователя, выход которого через второй ключ соединен с входом формирователя импульсов управления силовых управляемых вентилей. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фазовый дискриминатор выполнен в виде двух элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и двух элементов И, при этом первый и второй входы первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются одноименными входами фазового дискриминатора, а выход его соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первым входом первого элемента И, второй вход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторым входом второго элемента И и является третьим входом фазового дискриминатора, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами фазового дискриминатора. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аналоговое запоминающее устройство выполнено в виде двух диодных оптронов, конденсатора и повторителя напряжения, при этом аноды первого и второго светодиодов диодных оптронов являются соответственно первым и вторым входами запоминающего устройства, катоды светодиодов соединены через резистор с общим проводом, катод первого и анод второго фотодиодов соединены с параллельно включенными конденсатором и входом повторителя напряжения, катод второго и анод первого фотодиодов соединены соответственно с источником положительного и отрицательного опорных напряжений, а выход повторителя напряжения является выходом аналогового запоминающего устройства.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 08.05.1994
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2002
Извещение опубликовано: 27.12.2002
