專利名稱：除塵器供電控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于靜電除塵器的控制系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉 及用于調(diào)節(jié)靜電除塵器的供電的方法和裝置，用于在有效地管理電弧
(arcing)和反電暈(back corona)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最大化供電的目的。
背景技術(shù)：
不應(yīng)將這里僅僅對背景技術(shù)的引用解釋為承認(rèn)這樣的技術(shù)構(gòu)成與 本發(fā)明相關(guān)的一般公知常識(shí)。
靜電除塵器使用在諸如水泥工業(yè)、煉油業(yè)和石油化工業(yè)、紙漿工 業(yè)和造紙業(yè)、以及發(fā)電業(yè)的很多工業(yè)領(lǐng)域中，用于收集或去除來自氣 流中的灰塵和類似的微粒。除塵器的操作包括微粒充電、收集、移除 和處理。
使用靜電除塵器進(jìn)行灰塵收集的效率取決于通常是負(fù)極性并提供 給高電壓發(fā)射器電極的電功率和電壓。通過增大功率直到發(fā)生電弧或 形成反電暈(在電極處局部放電)將提高灰塵收集的效率。
收集大的灰塵微粒(大于5pm)是非常高效的(大于99%)，并包 含兩個(gè)電氣過程，艮口
(1) 對微粒充電(很大程度上取決于微粒附近的電場強(qiáng)度)，以
及
(2) 將充電的微粒移動(dòng)至接地的收集器板(很大程度上取決于微 粒電荷以及為提供使微粒在與氣流垂直方向上移動(dòng)所需的力而施加的 電場)。
收集細(xì)小(fme)的灰塵微粒(小于0.5pm)并不是同樣高效的(一 般為大約90%)，并且包含由氣態(tài)負(fù)離子流驅(qū)動(dòng)的、從發(fā)射器電極到收 集器板的射流過程，通常稱之為"電風(fēng)"(electric wind)。通過靜電除塵 器的氣流以l-2m/s的典型速度與收集器板平行。電風(fēng)是非常小的氣體 量但是以100-200m/s的非常高的速度運(yùn)動(dòng)，因此每個(gè)分子具有大約10，ooo倍的更多的動(dòng)能。從發(fā)射器電極到收集器板的電風(fēng)，通常在靜電除
塵器中與氣流成直角。
電風(fēng)被集中在在發(fā)射器電極的電暈點(diǎn)，并當(dāng)電風(fēng)穿過發(fā)射器電極 和收集器板之間的間隙時(shí)擴(kuò)散或延展到更大的區(qū)域。
通過兩過程的組合以更低的效率(低至50%)收集尺寸在5pm和 0.5^im之間的微粒。增加每個(gè)過程的效率將增加對這個(gè)大小范圍內(nèi)微粒 的收集。特別地，增加靜電除塵器的供電將會(huì)增加電場和負(fù)離子流， 因此有助于對大的微粒和細(xì)小的微粒兩者的收集。但是，增加供電會(huì) 導(dǎo)致電弧和反電暈。電弧會(huì)瓦解電場并停止電風(fēng)，從而會(huì)有力地停止 任何灰塵收集。反電暈會(huì)產(chǎn)生從收集器板流向發(fā)射器電極流動(dòng)的相反 極性離子的反向電風(fēng)，反向電風(fēng)將已經(jīng)充電的灰塵微粒放電，從而抑 制大的微粒收集，并且抵消發(fā)射器電極對細(xì)小微粒產(chǎn)生電風(fēng)的作用。
當(dāng)發(fā)射器電極和收集器板之間的電場足以導(dǎo)致電子從發(fā)射器電極 到接地的收集器板的直接傳輸時(shí)形成電弧。電場取決于發(fā)射器電極的 電壓。但是，可發(fā)生電弧的電壓和電弧的強(qiáng)度取決于很多參數(shù)，包括
-氣體成分和溫度；
-灰塵濃度、分布程度和阻抗；
-靜電除塵器的物理狀態(tài)，包括發(fā)射器電極和收集器板的設(shè)置和間
距；
-電暈的分布和強(qiáng)度，很大程度取決于發(fā)射器電極形狀和積累 (build-up)灰塵的程度。
如圖1所示，當(dāng)電弧發(fā)生時(shí)，發(fā)射器電壓將迅速下降并且電流將 出現(xiàn)尖峰。 一旦電弧停止，電壓和電流二者將相對緩慢地恢復(fù)到正常 操作值。 一種用于檢測電弧的已知方法是在電弧發(fā)生期間出現(xiàn)下列一
種情況時(shí)監(jiān)控靜電除塵器的電壓和/或電流
(i) 靜電除塵器的電流有大的和快速的升高，使用速度變化監(jiān)控；
(ii) 靜電除塵器的電流有大的和快速的降低，使用速度變化監(jiān)控；
(iii) 靜電除塵器的電壓降低到設(shè)定最小值以下的水平和域靜電 除塵器的電流升高到設(shè)定最大值以上的水平。
一種控制電弧的已知方法是降低供電率以驅(qū)散電弧。這種方法通 常包括在短時(shí)期內(nèi)完全地關(guān)閉電源，通常稱之為去電離作用(de-ionisation)，和/或簡單地將供電功率降到固定值，通常稱之為"跳 返"(step-back)。由于目的是停止或熄滅電弧，因此將這種方法稱為"電 弧熄滅"(arc quenching)。然后以通常稱之為"斜坡速率"(ramp-rate)
的設(shè)定速率增加供電功率，直到發(fā)生另一個(gè)電弧。通過調(diào)節(jié)跳返和斜 坡速率的水平，可以控制電弧的頻率。由于持續(xù)地將供電功率跳返然 后再斜坡上升，以及由于斜坡超過電弧水平，實(shí)際上包含很多電弧， 這種方法降低了可用于收集灰塵的平均有效供電功率。
反電暈是收集器板上收集的灰塵層中的氣體的擊穿，是由流過高 阻抗的灰塵層到接地的收集器板的電風(fēng)電荷引起的高電場導(dǎo)致的。由 發(fā)射器電極發(fā)射的負(fù)離子或電暈線(coronawire)向灰塵層傳播，在灰 塵層由于灰塵的電阻系數(shù)負(fù)離子或電暈線沒有放電。因此，電荷積累 (build-up)到一點(diǎn)，在該點(diǎn)灰塵層中捕捉(trap in)氣體分子被電離 化以產(chǎn)生反向傳播到電暈線的正離子。如圖2所示，這個(gè)過程產(chǎn)生了 通過氣體從收集器板灰塵層移動(dòng)到發(fā)射器電極或電暈線的正離子。這 與由來自發(fā)射器電極或電暈線的負(fù)離子流產(chǎn)生的電風(fēng)反向，并可以認(rèn) 為是反向電風(fēng)。
因?yàn)橛煞措姇灝a(chǎn)生的反向電風(fēng)由正離子構(gòu)成，因此將使任何具有 負(fù)電荷的灰塵放電。因此反向電風(fēng)不進(jìn)行或不會(huì)進(jìn)行用于收集大的微 粒所必需的充電過程。事實(shí)上，反向電風(fēng)可以對灰塵微粒充電，使灰 塵微粒具有正電荷并使灰塵微粒向發(fā)射器電極移動(dòng)甚至附著在發(fā)射器 電極上。導(dǎo)致供電功率嚴(yán)重?fù)p失的強(qiáng)烈的發(fā)射器電極灰塵積累，是具 有反電暈的靜電除塵器經(jīng)常發(fā)生的情況。
由于正離子以同樣的高速向發(fā)射器電極移動(dòng)，因此細(xì)小微粒的收 集也會(huì)由于反向電風(fēng)而降低。因此，為了使靜電除塵器中的灰塵收集 最大化，檢測并控制反電暈是很重要的。
本發(fā)明的目的是通過提供用于調(diào)節(jié)靜電除塵器的供電的改進(jìn)的方 法和裝置，在有效地管理電弧和反電暈的同時(shí)實(shí)現(xiàn)供電功率最大化的 目的，用以克服和改進(jìn)上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)寬泛的形式中，本發(fā)明提供一種控制靜電除塵器的供電的方法，用于降低電弧產(chǎn)生和/或反電暈。該方法包括以下步驟
(i) 監(jiān)控除塵器電極之間通過的電流用以檢測電極之間的電?。?br> 以及
(ii) 使用具有充分地小于電弧產(chǎn)生時(shí)間常數(shù)的響應(yīng)時(shí)間的高速開 關(guān)電路來控制靜電除塵器的供電。
(電弧產(chǎn)生時(shí)間常數(shù)是電弧發(fā)展到預(yù)定水平所需的時(shí)間，典型地 大約為它的最終幅度的是百分之63。)
在優(yōu)選實(shí)施例中，將靜電除塵器電流用作反饋，以通過使用高速
固態(tài)開關(guān)來控制具有快速響應(yīng)(典型地小于30pS并優(yōu)選地為大約 IOjiS)的靜電除塵器電源。通過這種靜電除塵器電源的快速控制，使
電弧對靜電除塵器電氣環(huán)境的影響最小化。
典型地，步驟(i)包括確定電弧發(fā)生時(shí)除塵器電流的水平；以及 步驟(ii)包括調(diào)節(jié)靜電除塵器的供電以使除塵器電流處于電弧發(fā)生時(shí) 的水平之下的預(yù)定水平。
通過自動(dòng)地調(diào)節(jié)靜電除塵器電源以使靜電除塵器正好運(yùn)行于電弧 電壓以下，靜電除塵器將運(yùn)行在最適宜的電源水平。也就是說，在沒 有電弧和反電暈二者時(shí)，靜電除塵器灰塵收集將隨增加的供電功率而 增加。通過使供電功率保持在正好低于導(dǎo)致電弧或反電暈的點(diǎn)，將使 靜電除塵器灰塵收集最大化。
優(yōu)選地，步驟(i)包括基于電弧的功率和頻率確定電弧的激烈程 度；以及步驟(ii)包括使用與電弧的激烈程度成比例的響應(yīng)度來控制 靜電除塵器的供電。例如，不需要降低靜電除塵器的供電，除非電弧 的激烈程度高于預(yù)定功率水平并且(a)電弧維持在預(yù)定周期或(b) 在預(yù)定周期內(nèi)重復(fù)電弧。
因此通過響應(yīng)電弧，例如通過限制低激烈程度和隨機(jī)的電弧的電 弧響應(yīng)，并隨著閃光速率的增加來增加電弧熄滅，使得由于電弧熄滅 導(dǎo)致的功率降低最小化。
在一個(gè)實(shí)施例中，歩驟(ii)包括最初將該靜電除塵器的供電降低 小的減少量，然后以預(yù)定的斜坡速率快速地增加該靜電除塵器的供電 回到它的原始水平，并且如果電弧繼續(xù)，則重復(fù)上述兩個(gè)步驟，同時(shí) 根據(jù)電弧速率改變該減少量和斜坡速率。如果電弧以多于每秒10個(gè)電弧繼續(xù)，則增加該減少量和/或降低該斜坡速率；如果電弧以每秒10 到20個(gè)電弧繼續(xù)，則增加該減少量和/或降低該斜坡速率；并且該靜電 除塵器的供電增加到低于它的原始水平的水平；如果電弧以每秒多于 20個(gè)電弧繼續(xù)，則暫時(shí)地對該靜電除塵器停止供電(de-energised)，增 加該減少量和/或降低該斜坡速率；并且該靜電除塵器的供電增加到低 于它的原始水平的水平。
優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括在靜電除塵器中檢測反電暈的步驟， 并且步驟(ii)包括調(diào)節(jié)靜電除塵器的供電以降低反電暈。
例如，該方法可包括以下步驟
(a) 檢測電極之間存在的反電暈，并且如果存在反電暈，則將供 電降低預(yù)定的減少量用以將除塵器電流降低到低于反電暈開始時(shí)的水 平，或
(b) 測量該靜電除塵器的電極之間的峰值電壓，并將該電流設(shè)定 點(diǎn)增加預(yù)定的增加量，
以及
如果在預(yù)定周期中沒有檢測到反電暈也沒有檢測到電弧，則其后 重復(fù)步驟(a)和(b)，或者，如果在預(yù)定周期中檢測到反電暈或檢測 到電弧，則將該靜電除塵器的供電調(diào)節(jié)一個(gè)偏移量。
在另一個(gè)寬泛的形式中，本發(fā)明提供用于控制具有相反極性的電 極的靜電除塵器的裝置，該裝置包括
開關(guān)電源，用于對該電極供電，
監(jiān)控裝置，用于監(jiān)控操作地通過電極之間的電流和/或電極之間的 電壓，用以檢測電極之間的電弧和/或反電暈，以及
電氣控制器，響應(yīng)于檢測的電極之間的電弧和/或反電暈，用于控 制該開關(guān)電源，從而改變該靜電除塵器的供電，
其中通過充分地小于電弧產(chǎn)生時(shí)間常數(shù)的響應(yīng)時(shí)間來控制該開關(guān) 電源。
典型地，該開關(guān)電源包括高速固態(tài)開關(guān)用以控制該靜電除塵器的 供電。
通過引用所附的附圖，現(xiàn)在將以實(shí)例的形式描述一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選 實(shí)施例，用以更加容易地理解本發(fā)明并將本發(fā)明投入實(shí)踐。


圖1顯示了發(fā)生電弧期間的電極的電壓和電流的性質(zhì)； 圖2是顯示反電暈期間粒子流的收集器板片段剖面視圖； 圖3是用于靜電除塵器的傳統(tǒng)供電電路的概括的電路圖； 圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的概括的電路圖5顯示了在圖4的實(shí)施例中使用的電弧控制過程期間的電極電
壓；
圖6顯示了在反電暈發(fā)生期間的電極電壓； 圖7顯示了使用電壓波形特性的反電暈檢測。
具體實(shí)施例方式
優(yōu)選實(shí)施例的靜電除塵器供電控制系統(tǒng)包括四種基本功能或組 件，即
(1) 供電功率的高速調(diào)節(jié)，用以將靜電除塵器中流動(dòng)的電流控制 到設(shè)定水平；
(2) 將期望的電流設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)到一個(gè)水平，用以將靜電除塵器電 壓保持到恰好低于形成電弧所需的水平；
(3) 檢測并反作用于電弧，用以使供電功率的降低最小化而依舊 防止過多的電弧；
(4) 檢測并限制靜電除塵器中的反電暈發(fā)生的水平，用以優(yōu)化水 平電風(fēng)和反向電風(fēng)。
下面進(jìn)行詳細(xì)地討論。 (1)供電功率調(diào)節(jié)
如圖3所示，傳統(tǒng)的靜電除塵器供電系統(tǒng)使用硅控整流器(SCR) 開關(guān)IO來控制提供給變壓器11的交流電源，變壓器11典型地將電壓 提高到所需的40-60kV。通過整流器12對來自變壓器11的高電壓交流 輸出進(jìn)行整流。整流器的負(fù)輸出端連接到靜電除塵器(ESP)的發(fā)射器 電極13，而它的正輸出端通過接地(ground)連接到ESP的收集器板 14。但是，由于一旦開啟，該SCR直到交流供電通過零電壓之前不會(huì) 關(guān)閉，所以這種類型的電路限制了供電功率響應(yīng)。諸如門關(guān)閉(gate turn-off)晶閘管或高功率MOSFET的現(xiàn)代固態(tài) 電源開關(guān)，可以在任何時(shí)候快速地開啟或關(guān)閉。這能夠使得開關(guān)模式 (switch-mode)靜電除塵器供電系統(tǒng)得以發(fā)展為能夠操作在高電壓并 提供所需的高供電功率。
相比于傳統(tǒng)系統(tǒng)的毫秒級別，固態(tài)開關(guān)技術(shù)允許以微秒量級非常 快速的控制供電功率。根據(jù)本發(fā)明的這種快速的供電功率響應(yīng)能夠調(diào) 節(jié)靜電除塵器電流。
圖4中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的裝置的框圖。高電壓交流電 源20連接到固態(tài)整流器21，固態(tài)整流器21包括輸入整流器21A、輸 出整流器21C、以及變壓器21B。輸入整流器21A的負(fù)輸出端通過高 頻開關(guān)22連接到變壓器21B。變壓器21B的輸出端連接到輸出整流器 21C，輸出整流器21C的負(fù)輸出端連接到ESP的發(fā)射器電極23，輸出 整流器21C的正輸出端通過接地連接到ESP的收集器板14。
通過適合的電流測量裝置25監(jiān)控電極電流，并通過適合的電壓測 量裝置26監(jiān)控發(fā)射器電壓。電流和電壓測量裝置25、 26的輸出端連 接到控制單元32，控制單元32控制在高電壓電源整流器21中的開關(guān) 22。通過該開關(guān)22，控制單元32能夠?qū)崿F(xiàn)電源的高速開關(guān)。
電流和電壓測量裝置25、 26的輸出端也連接到閃光檢測和管理電 路27以及反電暈檢測和管理電路28。閃光檢測和管理電路27以及反 電暈檢測和管理電路28的輸出端反饋到控制單元32并用于控制電源， 特別是高頻開關(guān)22。
在電弧的開始，靜電除塵器電流將以大約幾十微秒的速度快速地 升高。由閃光檢測和管理電路27來檢測這個(gè)電流尖峰(spike)，使控 制電路32快速地降低供電功率以熄滅和控制電弧。這可以由控制單元 32通過開關(guān)22將電源關(guān)閉很短的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，可以通過降低提供給用 于產(chǎn)生靜電除塵器所用高電壓的變壓器的主級的電壓和/或電流來實(shí) 現(xiàn)，或在開關(guān)模式電源的情況中，可以改變提供給用于產(chǎn)生靜電除塵 器所用高電壓的變壓器的開關(guān)主級的頻率和/或開啟關(guān)閉比(on-off ratio)來實(shí)現(xiàn)。
電弧產(chǎn)生時(shí)間常數(shù)典型地為50pS左右。因此該高速開關(guān)的開關(guān)應(yīng) 該快于30kHz (由小于33pS的開關(guān)間隔得出)。開關(guān)間隔優(yōu)選為大約lO(iS。
如圖5所示， 一旦靜電除塵器電流降回到由電流設(shè)定點(diǎn)輸入端29 設(shè)定的期望的設(shè)定點(diǎn)以下，可以增加供電功率用以將靜電除塵器電流 保持在期望的水平。這種供電功率調(diào)節(jié)的方法限制了發(fā)生電弧的電弧 強(qiáng)度，因此使得對靜電除塵器性能的影響最小化。可以使用合并有PID 或類似算法的傳統(tǒng)負(fù)反饋控制系統(tǒng)來執(zhí)行該調(diào)節(jié)。
傳統(tǒng)的ESP開關(guān)模式電源不控制除塵器電流；而是控制電壓，使 電流通過物理學(xué)方式確定。當(dāng)電弧形成時(shí)，電流增加并且電壓降低。 然后傳統(tǒng)的控制器將開關(guān)電源關(guān)閉，等待幾個(gè)周期然后將功率慢慢地 斜坡恢復(fù)。另一方面所示的實(shí)施例中的控制系統(tǒng)檢控除塵器電流。因 此，當(dāng)電弧開始形成時(shí)，檢測到電流快速增加，然后通過對開關(guān)電源 的快速開關(guān)來快速地限制電流。該控制系統(tǒng)的目的是在電弧形成之前 熄滅電弧。這意味著相對于傳統(tǒng)的開關(guān)模式電源來說可以更加快速的 切斷電弧，并且更加快速地恢復(fù)。 2.靜電除塵器電流設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)
由閃光檢測和管理電路27或反電暈檢測和管理電路28設(shè)定用于 靜電除塵器的期望的電流設(shè)定點(diǎn)29。
確定最適宜的電流設(shè)定點(diǎn)如下所述
(i) 如果反電暈控制是激活的，將當(dāng)前的電流設(shè)定點(diǎn)降低一個(gè)設(shè) 定量，通常地但并不是必須地為當(dāng)前電流設(shè)定點(diǎn)的百分?jǐn)?shù)。這樣便將 靜電除塵器電流降低到反電暈開始時(shí)的水平以下。如果使能反電暈檢 測28并且在早先的設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)期間檢測到反電暈，則逆電流電暈控制 是激活的。如果反電暈控制不是激活的，則不應(yīng)降低當(dāng)前電流設(shè)定點(diǎn)。
(ii) 接下來，應(yīng)該測量靜電除塵器峰值電壓，然后應(yīng)將電流設(shè)定 點(diǎn)增加一個(gè)設(shè)定量，如果反電暈控制是激活的，應(yīng)該激活該反電暈檢 測28。
(iii) 在設(shè)定周期之后，如果既沒有檢測到反電暈也沒有檢測到電 弧，則應(yīng)重復(fù)步驟(0和步驟(ii)。如果檢測到一個(gè)或多個(gè)電弧，則 將最優(yōu)化電弧計(jì)數(shù)增加檢測到的電弧的數(shù)量。如果該最優(yōu)化電弧計(jì)數(shù) 超過設(shè)定數(shù)或檢測到反電暈，該方法應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行到步驟(iv)。
(iv) 如果檢測到反電暈，則應(yīng)將通過反電暈設(shè)定偏移量調(diào)節(jié)的先前的電流設(shè)定點(diǎn)用作期望的電流設(shè)定點(diǎn)。如果電弧的全部數(shù)量超過最 優(yōu)化電弧計(jì)數(shù)，應(yīng)將通過設(shè)定電弧偏移量調(diào)節(jié)的先前的電流設(shè)定點(diǎn)用 作期望的電流設(shè)定點(diǎn)，或者如果需要，應(yīng)將通過設(shè)定電弧偏移量調(diào)節(jié) 的先前的靜電除塵器峰值電壓用作設(shè)定點(diǎn)，并且以大約1秒間隔周期 地調(diào)節(jié)該期望的電流設(shè)定點(diǎn)用以將靜電除塵器的峰值電壓保持在這個(gè) 水平。
應(yīng)該以規(guī)則的設(shè)定間隔執(zhí)行這個(gè)過程，規(guī)則設(shè)定的間隔通常是大 約10-30分鐘。
3.電弧檢測和熄滅
如上所述，當(dāng)電弧開始時(shí)，靜電除塵器環(huán)境中的第一改變是增加 靜電除塵器電流。如上所述的控制系統(tǒng)將立刻通過降低提供給靜電除 塵器的功率來響應(yīng)。通過監(jiān)控控制系統(tǒng)，當(dāng)下列一個(gè)或兩個(gè)條件發(fā)生
時(shí)可檢測到電弧
-調(diào)節(jié)系統(tǒng)以超過設(shè)定速率的速率降低功率。 -調(diào)節(jié)系統(tǒng)將功率降低到設(shè)定水平以下的水平。
通過監(jiān)控功率降低的速率或降低的水平可以確定電弧的激烈程 度。這些參數(shù)也可以和靜電除塵器電流和電壓測量結(jié)合使用，用以進(jìn)
一步細(xì)化(refme)電弧激烈程度測量。當(dāng)電弧激烈程度增加時(shí)，靜電
除塵器電流將升高到更高水平并且靜電除塵器電壓將降低到更低水平。
正如在上面的背景技術(shù)部分所描述的那樣，對電弧的傳統(tǒng)的響應(yīng) 是降低或關(guān)閉對靜電除塵器的供電，稱之為"電弧熄滅"。自己熄滅的 隨機(jī)電弧將在例如振動(dòng)(rapping)期間一次次出現(xiàn)在靜電除塵器中。 這種情況中電弧熄滅過程是浪費(fèi)能量的。希望不發(fā)生電弧熄滅，除非 電弧激烈程度高于設(shè)定水平并且發(fā)生下列一種情況
-電弧保持在延長的周期，例如10毫秒。
-電弧在短的間隔內(nèi)重復(fù)，例如10毫秒。
開始時(shí)，應(yīng)該限制電弧熄滅，例如對供電的小的(10%)逐步降低， 然后將快速地斜坡恢復(fù)到原始的靜電除塵器電流水平。如果電弧持續(xù)， 則應(yīng)根據(jù)以電弧/秒(a/s)測量的電弧的速率來增加電弧熄滅響應(yīng)。例 如(i) 如果電弧速率超過10a/s，則可增加對供電的逐步降低和/或 降低斜坡速率。
(ii) 如果電弧速率超過20a/s，則可再次增加對供電的逐步降低
和/或進(jìn)一步降低斜坡速率，并且可以降低期望的靜電除塵器電流。
(iii) 如果電弧速率超過20a/s，則可將供電關(guān)閉一小段時(shí)期，稱 作"去電離作用"，可再次增加對供電的逐步降低和/或進(jìn)一步降低斜坡 速率，并且可以更加降低期望的靜電除塵器電流。
可以有比上面描述更多的歩驟并且可以改變關(guān)于電弧速率的參數(shù) 用以按比例地增加電弧熄滅響應(yīng)，參數(shù)諸如供電逐歩降低的水平、斜 坡速率、靜電除塵器電流設(shè)定點(diǎn)降低和去電離作用間隔。這將明顯地 減少在可能不同于自熄滅的熄滅電弧中浪費(fèi)的電能。 4.反電暈檢測和控制
當(dāng)在收集器板的收集的灰塵層中形成反電暈時(shí)，由反電暈產(chǎn)生的 正離子將增加靜電除塵器中的電流流動(dòng)速率，如果靜電除塵器電流保 持恒定，將導(dǎo)致靜電除塵器電壓降低。使靜電除塵器電壓降低發(fā)射器 電暈降低所需的量，使得產(chǎn)生的負(fù)離子的數(shù)量降低了與反電暈產(chǎn)生的 正離子的數(shù)量相等的量。因此，如果出現(xiàn)反電暈并且在步驟中增加靜 電除塵器電流，則隨著反電暈發(fā)展而導(dǎo)致正離子流中增加時(shí)，靜電除 塵器電流將在降低后增加。
一種檢測反電暈的方法是監(jiān)控靜電除塵器最小電壓，即在負(fù)直流 電壓上的任意交流波紋的最小水平，然后通過設(shè)定步驟變化來增加靜 電除塵器電流。靜電除塵器電壓最初增加，但是如果這種增加后跟隨 隨后降低(subsequentdecrease),則出現(xiàn)反電暈。隨后降低的水平表示 反電暈的激烈程度。取決于控制靜電除塵器的哪個(gè)部分，該優(yōu)化的靜 電除塵器性能可超過反電暈開始(back corona onset)?？梢酝ㄟ^定義設(shè) 定電流步驟可接受的隨后的靜電除塵器最小電壓降低的水平來設(shè)定可 接受的反電暈的激烈程度。因此可以在控制的步驟中增加靜電除塵器 電流，直到檢測到所需的隨后的靜電除塵器最小電壓降低的水平。然 后可通過該控制系統(tǒng)將該靜電除塵器電流調(diào)節(jié)到這個(gè)期望的水平。
檢測反電暈的第二個(gè)方法是將靜電除塵器的供電關(guān)閉一段足以停 止靜電除塵器發(fā)射器電暈的固定的時(shí)間周期，例如5到10毫秒停止，并監(jiān)控隨后的靜電除塵器最小電壓降低。由于靜電除塵器作為電容器， 該電壓將隨時(shí)間以取決于離子流的速率以指數(shù)下降。由于離子流過發(fā) 射器電極和收集器板之間的間隙所要求的時(shí)間是大約1毫秒，并且直 到負(fù)發(fā)射器離子流在收集器板上停止之前反電暈不會(huì)停止，所以在發(fā) 射器離子流停止之后正的反電暈離子流將持續(xù)1到2毫秒。這將導(dǎo)致 靜電除塵器的額外的放電以及靜電除塵器電壓的隨后的降低。
通過在反電暈開始以下的電流水平上執(zhí)行的測試，可以測量靜電 除塵器電壓在一段固定時(shí)間周期內(nèi)將降低的最小水平。然后可以增加 該靜電除塵器電流并重復(fù)該測試。如果靜電除塵器電壓在同樣的固定 時(shí)間周期內(nèi)降低的最小水平變得更低，則出現(xiàn)反電暈。此外，靜電除 塵器電壓在針對無反電暈環(huán)境測量的電壓之外的最小水平中隨后降低 的量表明反電暈的激烈程度。取決于控制靜電除塵器的哪個(gè)部分，該 優(yōu)化的靜電除塵器性能可超過反電暈開始?？梢酝ㄟ^定義可接受的隨 后的靜電除塵器最小電壓降低的水平來設(shè)定可接受的反電暈的激烈程 度。因此可以增加靜電除塵器電流，并且重復(fù)該測試直到檢測的降低 的靜電除塵器最小電壓等于反電暈的所需水平。然后可通過控制系統(tǒng) 將靜電除塵器電流調(diào)節(jié)為這個(gè)所需的水平。
通過快速響應(yīng)(大約lOps)來控制靜電除塵器功率以調(diào)節(jié)靜電除 塵器電流，使得電弧對靜電除塵器電氣環(huán)境的影響最小化。通過調(diào)節(jié) 靜電除塵器功率以使靜電除塵器恰好操作在電弧電壓以下或處于或高 于反電暈開始電流，靜電除塵器將操作在最適宜的功率水平。通過限 制低激烈程度和隨機(jī)電弧的電弧響應(yīng)，然后隨著閃光速率的增加而增 加電弧熄滅增加為，使得由電弧熄滅導(dǎo)致的功率降低將被最小化。所 有這些方法將提高靜電除塵器性能。
可以使用開關(guān)模式電源或高速固態(tài)開關(guān)來實(shí)現(xiàn)上面描述的該控制
系統(tǒng)，用以控制靜電除塵器的主電源。也可以使用諸如通量密度(flux density)控制變壓器的磁裝置。
前面的描述僅僅說明本發(fā)明的原理，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易 地做出各種修改和改變。能夠以各種方式和其他的實(shí)施例來實(shí)踐和執(zhí) 行本發(fā)明。同樣應(yīng)該理解這里使用的術(shù)語僅僅是出于描述的目的而不 應(yīng)視為限制。因此，應(yīng)該理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并非由所描述的和所顯示的準(zhǔn) 確的結(jié)構(gòu)和操作來限制，而僅僅是通過適用的法律所許可的權(quán)利要求 來限定，以包括本發(fā)明的精神和概念內(nèi)的適當(dāng)?shù)男薷暮偷葍r(jià)物。
在包括權(quán)利要求書的本說明書也中，術(shù)語"包括"(comprise)和諸 如"包括"(comprises)或"包括"(comprising)的變化應(yīng)被解釋為包括 陳述的物體或多個(gè)物體，而沒有必要排除任何其他的物體。
權(quán)利要求
1、一種用于控制靜電除塵器的供電的方法，在具有操作地通過電極之間的除塵器電流的靜電除塵器中，用于降低電極之間的電弧產(chǎn)生和/或反電暈，該方法包括以下步驟(i)監(jiān)控所述電流用以檢測電極之間的電弧；以及(ii)使用具有充分地小于電弧產(chǎn)生時(shí)間常數(shù)的響應(yīng)時(shí)間的高速開關(guān)電路來控制靜電除塵器的供電。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中 歩驟(i)包括確定電弧發(fā)生時(shí)除塵器電流的水平；以及 步驟(ii)包括調(diào)節(jié)靜電除塵器的供電以使除塵器電流處于低于電 弧發(fā)生時(shí)的水平的預(yù)定值。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(i)包括基于電弧的功率和頻率確定電弧的激烈程度；以及 歩驟(ii)包括使用與電弧的激烈程度成比例的響應(yīng)度來控制靜電 除塵器的供電。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中不降低靜電除塵器的供電， 除非電弧的激烈程度高于預(yù)定功率水平并且或者(a)電弧維持在預(yù)定 周期或者(b)電弧在預(yù)定周期內(nèi)重復(fù)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其中步驟(ii)包括 最初將該靜電除塵器的供電降低小的減少量， 然后以預(yù)定的斜坡速率快速地增加該靜電除塵器的供電回到它的原始水平，并且如果電弧繼續(xù)，當(dāng)根據(jù)電弧速率改變該減少量和斜坡速率時(shí)重復(fù) 兩個(gè)前面的步驟。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中如果電弧以多于每秒10個(gè)電弧繼續(xù)，則增加該減少量和/或降低該 斜坡速率；如果電弧以每秒10到20個(gè)電弧繼續(xù)，則增加該減少量和/或降低 該斜坡速率；并且該靜電除塵器的供電增加到低于它的原始水平的水 平；如果電弧以每秒多于20個(gè)電弧繼續(xù)，則暫時(shí)地對該靜電除塵器停 止供電，增加該減少量和/或降低該斜坡速率；并且該靜電除塵器的供 電增加到低于它的原始水平的水平。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2至6任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在靜電除 塵器中檢測反電暈的步驟，并且其中步驟(ii)包括調(diào)節(jié)靜電除塵器的供電以降低反電暈。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括(a) 檢測電極之間存在的反電暈，并且如果存在反電暈，將供電 降低預(yù)定的減少量用以將除塵器電流降低到低于反電暈開始時(shí)的水 平，或(b) 測量該靜電除塵器的電極之間的峰值電壓，并將該電流設(shè)定 點(diǎn)增加預(yù)定的增加量，以及如果在預(yù)定周期中沒有檢測到反電暈也沒有檢測到電弧，則其后 重復(fù)步驟(a)和(b)，或者，如果在預(yù)定周期中檢測到反電暈或檢測 到電弧，則將該靜電除塵器的供電調(diào)節(jié)一偏移量。
9、 一種用于控制具有相反極性的電極的靜電除塵器的裝置，該裝 置包括開關(guān)電源，用于對該電極供電，監(jiān)控裝置，用于監(jiān)控操作地通過電極之間的電流和/或電極之間的電壓，用以檢測電極之間的電弧禾n/或反電暈，以及電氣控制器，響應(yīng)于檢測的電極之間的電弧禾P/或反電暈，用于控 制該開關(guān)電源，從而改變該靜電除塵器的供電，其中使用充分地小于電弧產(chǎn)生時(shí)間常數(shù)的響應(yīng)時(shí)間來控制該開關(guān) 的供電。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中該開關(guān)電源包括高速固態(tài)開關(guān)，用以控制該靜電除塵器的供電。
全文摘要
使用除塵器電流作為反饋參數(shù)，控制靜電除塵器的供電，以便降低除塵器電極之間的電弧和/或反電暈。使用高速開關(guān)裝置(22)來控制除塵器電極(23，24)的供電，使得通過遠(yuǎn)小于電弧產(chǎn)生時(shí)間常數(shù)的響應(yīng)時(shí)間將除塵器電流調(diào)節(jié)為期望的水平?？刂乒╇娪靡詫⒃摮龎m器電流調(diào)節(jié)為低于電弧發(fā)生時(shí)的電流水平的預(yù)定值。供電響應(yīng)與電弧的激烈程度成比例，電弧的激烈程度可基于電弧的能量和頻率。如果檢測到反電暈，則可同樣控制供電以降低反電暈。
文檔編號(hào)B03C3/66GK101300078SQ200680040786
公開日2008年11月5日 申請日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者R·J·特魯斯 申請人:因迪格技術(shù)集團(tuán)股份有限公司