專利名稱：檢測和抑制電除塵反電暈現(xiàn)象的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測和抑制反電暈現(xiàn)象的方法，用于提高電除塵器對高比電阻粉塵的除塵效率。

背景技術(shù)：
電除塵器是通過高壓電場對含塵氣體進(jìn)行除塵的裝置。在電場力的作用下，使帶電塵粒沉積在電極上，從而將塵粒從含塵氣體中分離出來；凈化后的空氣經(jīng)出氣箱排出。電除塵器在除塵方面發(fā)揮著巨大的作用，并廣泛應(yīng)用于火電廠、水泥廠、鋼鐵廠等行業(yè)。
電除塵器能有效的除去中比電阻的粉塵；而對于高比電阻的粉塵，除塵效果較差，容易出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。當(dāng)粉塵比電阻較大時，到達(dá)陽極板的粉塵電荷不容易釋放，隨著沉積在陽極板上的粉塵層增厚，釋放電荷更加困難。此時一方面由于粉塵層未能將電荷全部釋放，其表面仍有與電暈極相同的極性，便排斥后來的荷電粉塵；另一方面由于粉塵層電荷釋放緩慢，于是在粉塵層形成較大的電位梯度，當(dāng)粉塵層中的電場強(qiáng)度大于其臨界值時，就在粉塵層的孔隙間產(chǎn)生局部擊穿，產(chǎn)生與電暈極極性相反的正離子。所產(chǎn)生的離子便向電暈極運(yùn)動，中和電暈區(qū)帶負(fù)電的粒子；其結(jié)果是電流增大、電壓降低，粉塵二次飛揚(yáng)嚴(yán)重，導(dǎo)致收塵性能顯著惡化。反電暈的出現(xiàn)，不但影響了除塵效率，而且浪費(fèi)能源。
早在20年前，就有學(xué)者提出用間歇供電的方法解決這個問題。間歇供電就是對原有的全波整流輸出進(jìn)行調(diào)控，周期性地阻斷某些供電半波，使粉塵層有足夠的時間放電，不至于產(chǎn)生過高的電壓差，這樣就可以避免反電暈的出現(xiàn)。目前在實(shí)際的工程應(yīng)用中，一般依靠有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員根據(jù)電場特性調(diào)整供電參數(shù)。但這需要長時間的觀察濁度儀的變化，反復(fù)湊試才能得出合理的供電參數(shù)；并且當(dāng)工況發(fā)生變化時，例如粉塵流量減少、濕度增大、溫度升高時，當(dāng)前的供電參數(shù)不一定是最優(yōu)的。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能有效地檢測出電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，以及利用上述檢測方法所進(jìn)行的抑制電除塵反電暈現(xiàn)象的方法， 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種檢測電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，其特征是包括以下步驟 1)、調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，使二次側(cè)電流緩慢地增加，直至電除塵器出現(xiàn)火花或者到達(dá)電除塵器的極限電流為止；得每個半波的二次側(cè)電壓峰值和每個半波的二次側(cè)電壓平均值； 2)、當(dāng)二次側(cè)電壓峰值一直處于增長趨勢、且二次側(cè)電壓平均值的趨勢為先增加后減少或不變時，認(rèn)定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。
作為本發(fā)明的檢測電除塵反電暈現(xiàn)象的方法的改進(jìn)，步驟2)為對二次側(cè)電壓峰值和二次側(cè)電壓平均值作帶遺忘因子的線性擬合，當(dāng)二次側(cè)電壓峰值的一次斜率大于0、且二次側(cè)電壓平均值的一次斜率小于或等于0時，則認(rèn)定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。
本發(fā)明還提供了利用上述檢測方法進(jìn)行抑制電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，當(dāng)確定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象時，周期性地調(diào)整間歇供電比和充電電流(脈沖電流)，調(diào)整方法如下 進(jìn)行樣本選擇，即設(shè)定候選的間歇供電比樣本和候選的充電電流樣本；然后再選取評價函數(shù)最大的樣本作為本次最優(yōu)的供電參數(shù)(即本次最優(yōu)的間歇供電比和最優(yōu)的充電電流)，評價函數(shù)是由二次側(cè)電壓峰值和二次側(cè)電壓平均值來決定的，以該兩者的乘積大小作為樣本的評價標(biāo)準(zhǔn)。
作為本發(fā)明的抑制電除塵反電暈現(xiàn)象方法的改進(jìn)每隔4～6分鐘調(diào)整一次間歇供電比和充電電流。
作為本發(fā)明的抑制電除塵反電暈現(xiàn)象方法的進(jìn)一步改進(jìn)，樣本選擇為 當(dāng)要選取本次最優(yōu)間歇供電比時，先固定充電電流不變；候選的間歇供電比樣本包括上次最優(yōu)間歇供電比、上次最優(yōu)間歇供電比的上相鄰間歇供電比、上次最優(yōu)間歇供電比的下相鄰間歇供電比、以隨機(jī)值產(chǎn)生的間歇供電比變異樣本；所述候選的間歇供電比樣本均位于最大間歇供電比和最小間歇供電比之間； 當(dāng)要選取本次最優(yōu)充電電流時，先固定間歇供電比不變；候選的充電電流樣本包括上次最優(yōu)充電電流、上次最優(yōu)充電電流加上一設(shè)定百分比、上次最優(yōu)充電電流減去一設(shè)定百分比、以隨機(jī)值產(chǎn)生的充電電流變異樣本；所述候選的充電電流樣本均位于系統(tǒng)規(guī)定的極限電流之內(nèi)。
作為本發(fā)明的抑制電除塵反電暈現(xiàn)象的方法的進(jìn)一步改進(jìn)，當(dāng)確定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象時，記錄此半波的出現(xiàn)二次側(cè)電壓平均值時所對應(yīng)的電流值，將此電流值設(shè)定為反電暈起始電流；在進(jìn)行調(diào)整前先初始化供電參數(shù)把間歇供電比設(shè)為最小間歇供電比，把充電電流設(shè)為反電暈的起始電流。
在本發(fā)明中，對一些概念作如下的說明 1、間歇供電比1∶N(N為奇數(shù))，是指在N個半波中只有1個供電半波，其余的半波是不導(dǎo)通的。N必須為奇數(shù)，否則會引起變壓器磁偏勵現(xiàn)象。
2、二次側(cè)電壓平均值、峰值、谷值在可控硅導(dǎo)通的過程中，二次側(cè)電壓會升高，到換向時，可控硅關(guān)斷，二次側(cè)電壓達(dá)到峰值，然后二次側(cè)電壓會下降，到下一次導(dǎo)通之前，二次側(cè)電壓達(dá)到谷值。如圖1所示，為間歇供電比為1∶3時二次側(cè)電壓和電流的波形圖。
本發(fā)明分成2個部分的內(nèi)容，檢測反電暈的方法和調(diào)整供電參數(shù)抑制反電暈現(xiàn)象的方法；如果沒有檢測出反電暈，就無需執(zhí)行抑制反電暈現(xiàn)象的方法。
一、檢測反電暈的方法 通過測量二次側(cè)電流和電壓的變化來檢測反電暈的程度。控制系統(tǒng)通過調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，緩慢地使二次側(cè)電流從零開始增加，同時記錄每個半波的二次側(cè)電壓峰值和每個半波的二次側(cè)電壓平均值；當(dāng)除塵系統(tǒng)出現(xiàn)火花或者達(dá)到除塵系統(tǒng)的極限時，檢測過程結(jié)束；根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)判斷反電暈現(xiàn)象是否存在。
出現(xiàn)以下情況認(rèn)為反電暈現(xiàn)象出現(xiàn) {1}在二次側(cè)電流增加的情況下，二次側(cè)電壓峰值一直增加，而二次側(cè)電壓平均值先增加后減少； {2}在二次側(cè)電流增加的情況下，二次側(cè)電壓峰值一直增加，而二次側(cè)電壓平均值先增加后不變。
用帶遺忘因子線性擬合的方法進(jìn)行檢測。公式如下 Rn＝Rn-1*FACTOR+In*In Fn＝Fn-1*FACTOR+Vn*In 注1、下標(biāo)n的變量表示的是當(dāng)前半波的值，下標(biāo)為n-1的變量表示的是上個半波的值； 2、當(dāng)Vn為二次側(cè)電壓峰值時，所得的Xn代表二次側(cè)電壓峰值的一次斜率；當(dāng)Vn為二次側(cè)電壓平均值時，所得的Xn代表二次側(cè)電壓平均值的一次斜率； 3、FACTOR為遺忘因子，遺忘因子越大，表明最近的數(shù)據(jù)權(quán)重越大，典型值取0.9； 4、In為二次側(cè)電流； 5、Rn，F(xiàn)n為中間變量，初始化時R0＝0，F(xiàn)0＝0。
如果二次側(cè)電壓峰值的一次斜率值大于0，而二次側(cè)電壓平均值的一次斜率小于或等于0，則認(rèn)為出現(xiàn)了反電暈現(xiàn)象。當(dāng)確定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象時，記錄此半波(即出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象所在的半波)中出現(xiàn)二次側(cè)電壓平均值時所對應(yīng)的電流值，將此電流值設(shè)定為反電暈起始電流。
二、抑制反電暈現(xiàn)象的方法，分為3個步驟初始化參數(shù)、樣本選擇、評價。需要調(diào)整的2個參數(shù)為間歇供電比和脈沖電流(即充電電流)，具體如下 1)、先初始化供電參數(shù)先把間歇供電比設(shè)為最小間歇供電比，即把間歇供電比設(shè)定為1∶1，把充電電流設(shè)為反電暈起始電流； 2)、然后進(jìn)行樣本選擇，具體為 [1]、先固定上次間歇供電比不變，電流候選樣本為“上次充電電流值”、“上次充電電流值的120％”和“上次充電電流值的80％”，但這3個值都不得超過電除塵器允許的最大電流。如果超過，則將相應(yīng)的電流值設(shè)置為電除塵器允許的最大電流。同時增加一個變異樣本，以防止算法陷入局部最優(yōu)，同時可以加速算法的搜索過程，該值的范圍為0～電除塵器允許的最大電流。在這4個值中選取一個作為本次最優(yōu)充電電流，評價方法由辦法3)決定。
[2]、先固定上次充電電流不變，間歇供電比候選樣本為“1上次間歇供電比”、“1比上次間歇供電比少的最大奇數(shù)”和“1比上次間歇供電比大的最小奇數(shù)”，但這3個值都必須在1∶1～1∶99的范圍內(nèi)。如果超過1∶99，則設(shè)置為1∶99，如果小于1∶1，則設(shè)置為1∶1。同時增加一個變異樣本，該值的范圍為1∶1～1∶99。在這4候選樣本中選取一個作為本次最優(yōu)間歇供電比，評價方法由辦法3)決定。
注上次是指上次調(diào)整，上次充電電流值即指的是經(jīng)過上次調(diào)整后所確定的最優(yōu)充電電流；其余依此類推。本次調(diào)整是在上次調(diào)整的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，每次調(diào)整間隔4～6分鐘，一般為5分鐘。
3)、當(dāng)要確定本次最優(yōu)充電電流時，控制系統(tǒng)控制半波的通斷，同時調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，保持上次充電比不變，使電流穩(wěn)定在相應(yīng)的候選值；當(dāng)要確定本次最優(yōu)間歇供電比時，控制系統(tǒng)控制半波的通斷，保持上次充電電流不變，使間歇供電比調(diào)整為相應(yīng)的候選值，然后采集二次電壓波形，分析其二次側(cè)電壓平均值和峰值。平均值和峰值的大小可以用多次測量取平均值的辦法確定。以兩者的乘積作為衡量每份樣本對除塵效率的貢獻(xiàn)；分別選取評價函數(shù)最大的樣本為本次最優(yōu)間歇供電比和充電電流。
4)、周期性地重復(fù)步驟2)和3)，這樣控制系統(tǒng)就會一步一步地使除塵器到達(dá)最佳節(jié)能狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)反電暈。一般5分鐘重復(fù)一次。
利用本發(fā)明的檢測反電暈現(xiàn)象的方法，能輕易且正確的檢測出電除塵系統(tǒng)中是否出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。本發(fā)明的抑制反電暈現(xiàn)象的方法，在前述的檢測方法的基礎(chǔ)上，能實(shí)時地根據(jù)當(dāng)前的工況，自動適應(yīng)地調(diào)整供電參數(shù)，以抑制反電暈現(xiàn)象的發(fā)生，從而減少能源消耗，提高除塵效率。



下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是間歇供電比為1∶3時，二次側(cè)的電壓和電流波形圖； 圖2是除塵器系統(tǒng)框圖，圖中1--微處理器，11--數(shù)據(jù)采集單元，12--控制算法單元，13--輸出控制單元，2--執(zhí)行單元，3--除塵器本體； 圖3是選擇充電電流的示意圖； 圖4是選擇間歇供電比的示意圖。

具體實(shí)施例方式 如圖2所示，電除塵控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為3部分微處理器1、執(zhí)行單元2和除塵器本體3；其中的微處理器1包括數(shù)據(jù)采集單元11、控制算法單元12和輸出控制單元13。執(zhí)行單元2的一端與輸出控制單元13相連、另一端與除塵器本體3相連。
數(shù)據(jù)采集單元11負(fù)責(zé)采集二次側(cè)的電壓和電流的數(shù)據(jù)，并將求出的電壓平均值和峰值傳給控制算法單元12，將求出的電流平均值傳給輸出控制單元13。輸出控制單元13負(fù)責(zé)根據(jù)反饋電流調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角；執(zhí)行單元2的輸出經(jīng)變壓器升壓以后，加到除塵器本體3上。
首先，控制二次側(cè)電流緩慢地從0開始增加，直至電除塵器出現(xiàn)火花或者到達(dá)電除塵器的極限電流為止；得到每個半波對應(yīng)的二次側(cè)電壓峰值，二次側(cè)電壓平均值，二次側(cè)電流值。按照本發(fā)明所述的擬合方法，求出二次側(cè)電壓峰值的擬合斜率(即一次斜率)和二次側(cè)電壓平均值的擬合斜率。如果二次側(cè)電壓峰值的擬合斜率大于零，二次側(cè)電壓平均值的擬合斜率小于或等于0零，則認(rèn)為出現(xiàn)了反電暈，則繼續(xù)進(jìn)行下述的抑制反電暈現(xiàn)象的方法；否則，無需進(jìn)行下述的抑制反電暈現(xiàn)象的方法。
根據(jù)上述方法得知出現(xiàn)了反電暈現(xiàn)象，并已運(yùn)行一段時間。此時，當(dāng)前間歇供電比為1∶9(即為上次間歇供電比)，充電電流為600mA(即為上次充電電流值)，電除塵器允許的極限電流為700mA。抑制反電暈現(xiàn)象的方法，具體依次進(jìn)行以下步驟 1)、先初始化供電參數(shù)先把間歇供電比設(shè)為最小間歇供電比，即把間歇供電比設(shè)定為1∶1，把充電電流設(shè)為反電暈起始電流。
2)、調(diào)整供電參數(shù)， ①、微處理器1先固定間歇供電比1∶9不變，如圖3所示，電流候選樣本分裂為3個子樣本，分別為480mA、600mA、720mA，第3個樣本超過了極限電流，因此將720mA調(diào)整為700mA。同時增加一個變異樣本，變異樣本為0～700mA(極限電流)的一個隨機(jī)數(shù)，由微處理器1隨機(jī)選取，為200mA。輸出控制單元13調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，使二次電流分別為480、600、700、200mA，待電流穩(wěn)定后測量二次側(cè)電壓峰值和平均值，并比較二者乘積的大小，確定本次最優(yōu)的充電電流。
當(dāng)二次側(cè)電流為480mA時；二次側(cè)電壓峰值為59kv，二次側(cè)電壓平均值為26kv，兩者的乘積為1534； 當(dāng)二次側(cè)電流為600mA時；二次側(cè)電壓峰值為67kv，二次側(cè)電壓平均值為28kv，兩者的乘積為1876； 當(dāng)二次側(cè)電流為700mA時，二次側(cè)電壓峰值為73kv，二次側(cè)電壓平均值為30kv，兩者的乘積為2190； 當(dāng)二次側(cè)電流為200mA時；二次側(cè)電壓峰值為37kv，二次側(cè)電壓平均值為19kv，兩者的乘積為703； 由于當(dāng)二次電流為700mA時，兩者的乘積最大；因此本次最優(yōu)的充電電流為700mA。
②、微處理器1再固定充電電流為600mA不變，如圖4所示，當(dāng)前間歇供電候選樣本分裂為3個子樣本，分別為1∶7，1∶9，1∶11。變異樣本為1∶1～99之間的一個隨機(jī)奇數(shù)，由微處理器隨機(jī)選取，為1∶23。輸出控制單元13調(diào)整可控硅的關(guān)斷，間歇供電比調(diào)整為1∶7、1∶9、1∶11、1∶23，然后分別測量二次側(cè)電壓峰值和平均值，并比較二者乘積的大小，確定本次最優(yōu)的間歇供電比。
當(dāng)間歇供電比為1∶7時，二次側(cè)電壓峰值為64kv，二次側(cè)電壓平均值為29kv，兩者的乘積為1856； 當(dāng)間歇供電比為1∶9時，二次側(cè)電壓峰值為67kv，二次側(cè)電壓平均值為28kv，兩者的乘積為1876； 當(dāng)間歇供電比為1∶11時，二次側(cè)電壓峰值為69kv，二次側(cè)電壓平均值為28kv，兩者的乘積為1932； 當(dāng)間歇供電比為1∶23時，二次側(cè)電壓峰值為73kv，二次側(cè)電壓平均值為26kv，兩者的乘積為1898； 由于間歇供電比為1∶11時，兩者的乘積最大；因此本次最優(yōu)的充間歇供電比為1∶11。
3)、每隔5分鐘，重復(fù)上述步驟2)，即周期地調(diào)整間歇供電比和充電電流(脈沖電流)這2個參數(shù)；以使系統(tǒng)獲得最佳二次電流和最佳間歇供電比。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種檢測電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，其特征是包括以下步驟
1)、調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，使二次側(cè)電流緩慢地增加，直至電除塵器出現(xiàn)火花或者到達(dá)電除塵器的極限電流為止；得每個半波的二次側(cè)電壓峰值和每個半波的二次側(cè)電壓平均值；
2)、當(dāng)二次側(cè)電壓峰值一直處于增長趨勢、且二次側(cè)電壓平均值的趨勢為先增加后減少或不變時，認(rèn)定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，其特征是所述步驟2)為對二次側(cè)電壓峰值和二次側(cè)電壓平均值作帶遺忘因子的線性擬合，當(dāng)二次側(cè)電壓峰值的一次斜率大于0、且二次側(cè)電壓平均值的一次斜率小于或等于0時，則認(rèn)定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。
3、利用權(quán)利要求1或2所述的檢測方法進(jìn)行抑制電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，其特征是，當(dāng)確定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象時，周期性地調(diào)整間歇供電比和充電電流，調(diào)整方法如下
進(jìn)行樣本選擇，即設(shè)定候選的間歇供電比樣本和候選的充電電流樣本；然后再選取評價函數(shù)最大的樣本作為本次最優(yōu)的供電參數(shù)，即本次最優(yōu)的間歇供電比和最優(yōu)的充電電流，評價函數(shù)是由二次側(cè)電壓峰值和二次側(cè)電壓平均值來決定的，以該兩者的乘積大小作為樣本的評價標(biāo)準(zhǔn)。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的抑制電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，其特征是每隔4～6分鐘調(diào)整一次間歇供電比和充電電流。
5、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的抑制電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，其特征是，所述樣本選擇為
當(dāng)要選取本次最優(yōu)間歇供電比時，先固定充電電流不變；候選的間歇供電比樣本包括上次最優(yōu)間歇供電比、上次最優(yōu)間歇供電比的上相鄰間歇供電比、上次最優(yōu)間歇供電比的下相鄰間歇供電比、以隨機(jī)值產(chǎn)生的間歇供電比變異樣本；所述候選的間歇供電比樣本均位于最大間歇供電比和最小間歇供電比之間；
當(dāng)要選取本次最優(yōu)充電電流時，先固定間歇供電比不變；候選的充電電流樣本包括上次最優(yōu)充電電流、上次最優(yōu)充電電流加上一設(shè)定百分比、上次最優(yōu)充電電流減去一設(shè)定百分比、以隨機(jī)值產(chǎn)生的充電電流變異樣本；所述候選的充電電流樣本均位于系統(tǒng)規(guī)定的極限電流之內(nèi)。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的抑制電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，其特征是，當(dāng)確定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象時，記錄此半波的出現(xiàn)二次側(cè)電壓平均值時所對應(yīng)的電流值，將此電流值設(shè)定為反電暈起始電流；在進(jìn)行調(diào)整前先初始化供電參數(shù)把間歇供電比設(shè)為最小間歇供電比，把充電電流設(shè)為反電暈起始電流。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測電除塵反電暈現(xiàn)象的方法，包括以下步驟1).調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，使二次側(cè)電流緩慢地增加；得每個半波的二次側(cè)電壓峰值和每個半波的二次側(cè)電壓平均值；2).當(dāng)二次側(cè)電壓峰值一直處于增長趨勢、且二次側(cè)電壓平均值的趨勢為先增加后減少或不變時，認(rèn)定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。本發(fā)明還提供了利用上述檢測方法進(jìn)行抑制電除塵反電暈現(xiàn)象的方法當(dāng)確定出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象時，周期性地調(diào)整間歇供電比和充電電流。采用本發(fā)明的方法能減少能源消耗、提高除塵效率。
文檔編號B03C3/34GK101249473SQ20071015712
公開日2008年8月27日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者巍 韋, 陳穎悟, 鄭春水 申請人:浙江大學(xué)