影響電除塵器性能的因素

電除塵器電控設備原理及特性大連電子研究所趙明輝張方東高壓控制電源的原理高壓控制電源包括主回路和自動控制回路兩部分。主回路工作原理是:單相380V的工頻電源經過空氣開關、兩只反并聯(lián)的可控硅,然后送至高壓硅整流變壓器,由升壓變壓器升至40-60KV,再經單相橋式整流器整流成脈動直流高壓,向電收塵器供電。調壓裝置的調壓方式采用兩只反并聯(lián)的可控硅組成的相位調壓,改變可控硅的觸發(fā)相位,使可控硅的導通角α發(fā)生變化以改變輸出電壓。如圖:αα圖1相位調壓圖1相位調壓當導通角α小于90o時,隨著導通角的增加,電壓的平均值和峰值均增加。當α=90o時,出現(xiàn)了電壓的最大峰值,當導通角大于90o后,電壓的平均值仍隨α的增加,但其峰值保持不變。反并聯(lián)的晶閘管,如圖2:虛框內為RC緩沖電路。當電路關斷時,為了將供給晶閘管上的du/dt降低到晶閘管的允許值,必須有緩沖電路。圖2圖2自動控制回路的工作原理是:自動控制可控硅的導通角,使高壓控制電源輸出的電壓跟隨電場工況變化而自動調節(jié)。高壓電壓表和電流表均采用毫安表,取其分流作為高壓電壓和電流的輸出指示。2.電壓等級的選擇與電除塵器配套的高壓控制電源,是根據(jù)本體結構、電場大小以及煙塵特性等因素確定的。配套機組的電壓等級是根據(jù)不同的極間距確定的。一般情況下,平均場強可在3-3.5kv/cm的范圍內選擇,即對同極距為300mm的除塵器,電壓可選擇60-66kv。400mm極距選用72kv機組。并且都在低于額定電壓10%處設有抽頭,以便于用戶根據(jù)不同極距和不同工況條件調整電壓等級。電壓選型不是越高越好,而是要根據(jù)實際情況。一般而言,供電機組加到電極上的電壓越高,電暈電流越大,除塵效率也越高。但是,在極間距一定的條件下,向電場施加的電壓與電場結構形式及煙塵工況條件有關;供電機組應能在各種條件下向電場輸送盡可能高的平均電壓。有些處理高比電阻粉塵的電收塵器,在空電場送電時電壓可升到60kv以上,而通入煙氣后工況運行電壓只有30-40kv。因此,在選用可控硅相位調壓供電機組時,一定要對工況條件進行認真分析論證,切不可盲目選擇過高電壓等級的機組,以免對運行狀態(tài)產生不利影響。電場擊穿電壓ｕj隨時間變化的曲線如圖3:uj54Kv72Kvαuj54Kv72Kvα1圖3電場擊穿電壓曲線圖圖3電場擊穿電壓曲線圖在ｕj較高的情況下選用72kv機組供電,將比選用54kv機組供電好的多。但當ｕj下降后,72kv機組的可控硅導通角達到α1時,電壓波形的峰值已超過電場擊穿電壓,電場將發(fā)生火花放電。由于控制單元的作用,供電機組可控硅的導通角將在α=0-α1的范圍內工作,導致了電壓、電流平均值的大幅度下降。如果選用54kv機組供電,ｕj下降時,電場仍不能產生火花放電,可控硅可以在α=180o的狀態(tài)下工作。所以在ｕj較低的情況下調整變壓器的抽頭和降低供電電壓,是改善供電狀態(tài)的有效措施。3.電流容量的選擇驅進速度,荷電粒子在電場力的作用下向收塵極表面運動的速度。它是對電除塵器性能進行比較和評價的重要參數(shù)。電除塵器的有效驅動速度ω1與施加到電場中的單位極板面積A上的電暈功率PC成正比,ωe=KPC∕A式中:PC-單位極板面積電暈功率KW;A-電場中單位極板面積M2;K-整流系數(shù)。通過提高供電電壓和增加供電電流的方式都可以提高供電功率,而在極距和工況條件相同的情況下,提高電壓是很困難的。為了增加電暈功率,可以采用增大高壓整流變壓器的短路阻抗來改善供電系統(tǒng)的伏安特性,以提高電暈電流。如圖4:II電場擊穿電壓Uj②①U0UI2I10①常規(guī)電組②高阻抗機組圖4兩種機組伏安特性的比較3.1高阻抗變壓器的作用變壓器的阻抗是由變壓器的初、次級繞阻的直流電阻和漏抗所組成,采用短路法進行測量。測試線路見圖5,將變壓器次級短路,在初級側用調壓器升壓。當變壓器的一次電流I1達到機組額定電流I1H時,由電壓表V讀出變壓器一次電壓值μ1,短路阻抗則等于μ1/μ1Hх100%式中:μ1H=380V一般電力變壓器的阻抗約等于4%,而高阻抗變壓器的短路阻抗要達到32%-38%。變壓器阻抗提高后,由于阻抗中電感成份的作用,供電電流波形得到很大改善。當在輸入端輸入一個可控硅調壓后的波形時,由于L對電流上升率的限制作用,前沿陡峭的輸入電壓波形將變化成為一個較為圓滑的近似正旋波的輸出電壓,這個輸出電壓的幅度將隨著輸入電壓的導通角α的增大而增大。當α=180o時,輸出電壓達到了最大峰值,解決了相位調壓方式最大峰值電壓出現(xiàn)在α=90o的狀況。例如一臺40m2的電收塵器，選用700mA、60kV的機組供電時，工況運行電流在350mA左右，一次電流約80A，只是額定電流的一半。在同樣的電場和工況條件下更換一臺400mA、60kV的機組供電，如一次電流仍供到80A，短路壓降可達150V左右，短路阻抗大于35％，工況運行電流可提高20～30％。圖5變壓器一次電流與阻抗壓降的關系圖5變壓器一次電流與阻抗壓降的關系80A160A050100UkVI13.2線電流密度的選擇3.2.1線型的影響影響電收塵器線電流密度的因素很多,其中線型的影響較大。目前常用的線型主要有鋼管芒刺線、各種鋸齒線、星型線等,放電特性最好的是鋼管芒刺線。工況時線電流密度可達0.3-0.4mA/m,適合于粉塵濃度高的電場,對增加粉塵荷電很有好處,但電場分布不均勻。這是由于橫向電場效應的作用,陰極線對應在極板的投影處出現(xiàn)了一定范圍的死區(qū)。鋸齒線的放電特性介于鋼管芒刺線和星型線之間,一般工況電流密度選擇在0.2-0.35mA/m之間,星型線的電流密度一般在0.15-0.25mA/m范圍內選擇。3.2.2極間距大小的影響除了線型的影響外,極距的大小也影響工況電流密度。當極距加寬時,電流密度的選取基本上可按極距增加的百分比增加,如同一線型在同一工況條件下，300mm極距的電流密度選用0.25mA/m；采用400mm極距時，電流密度可增至0.3mA/m。這是因為極距增加后，陰極區(qū)的局部場強增加，電暈放電能力增強。4.跟蹤檢測及控制特性4.1穩(wěn)流控制及電流特性要求自控高壓整流設備,在自動搜索最高運行電壓時其電流不能超過容量,在負載短路時亦如此,這就意味著應具有電流極限控制特性。設備在予先設定的電流下運行時,如除塵器阻抗變化,只允許電壓隨之變化,不應使電流偏離設定值,這才能保證設備運行穩(wěn)定。4.2火花放電跟蹤控制特性4.2.1電流的過零現(xiàn)象在交流電路中，電弧電流經過零點時，弧隙的輸入能量等于零，電弧溫度下降，導電離子，金屬蒸汽與微離子迅速向四周擴散，為電弧的熄滅創(chuàng)造了有利條件。在除塵器電場中，施加于板線上的高壓直流電壓，是由單相橋式整流電路而來，由于沒有采用濾波電路，所以這個直流電壓是一個每個半波都經過零點的脈動直流電壓。而電流波形就不然，因作為負載的除塵電場并不是線性負載，其阻抗是隨施加在電場上的電壓不同而變化的非線性負載。當在電場上施加的電壓低于電場起暈電壓時，電場的阻抗幾乎為無窮大，所以電流等于零。當電壓達到或超過起暈電壓后，才有電暈電流出現(xiàn)，所以電暈電流波形的過零點就發(fā)生了斷續(xù)間隔，也稱零休時間。零休時間的長短視電場起暈電壓的高低而異，一般為2-4秒。如圖：起始電暈電壓起始電暈電壓IdUdt另休時間2－4msτU00除塵器電場電壓電流波形圖除塵電場的直流電流波形不但有和交流電流同樣的過零現(xiàn)象，而且出現(xiàn)了零休時間，這就給電弧熄滅創(chuàng)造了較交流更為有利的條件。4.2.2介質強度恢復理論電弧電流在零休時間內，由于電弧電流等于零，輸入到弧隙的能量也為零，導電離子和粒子的迅速擴散，弧隙將從導電狀態(tài)轉變?yōu)榻橘|狀態(tài)，電弧的熄滅主要取決于這一過程?；∠督橘|強度恢復理論認為，電弧的重燃是由于外加電壓將弧隙再次擊穿的結果，因此，電弧的熄滅條件是電流過零后，介質強度的恢復在任何時刻都高于弧隙上的恢復電壓。從電流過零時刻開始，在弧隙上發(fā)生了兩個相反，而又聯(lián)系的過程：一方面電流過零后，弧隙從導電狀態(tài)向介質狀態(tài)恢復，即介質強度恢復過程；另一方面由于外加電壓又由零開始上升，要恢復到給定電壓。電弧的熄滅與重燃就決定于那一個恢復過程的速度快慢而定，如圖：⑴⑴介質恢復曲線⑵⑶t6uA0電壓恢復曲線介質強度和電壓恢復曲線曲線1為介質強度恢復曲線，曲線2、3為電壓恢復曲線。從圖中可以看到，曲線2在整個電壓恢復過程中，都低于介質強度恢復過程，所以弧隙不會再次發(fā)生擊穿，電弧就熄滅了。而曲線3在A點與介質強度恢復曲線相交，弧隙再次被擊穿使電弧重燃。在電流過零后的幾百微秒時間內，間隙中的離子大量復合，導電粒子迅速向電極表面和周圍空間擴散，因而離子密度下降，介質強度上升，很快達到原擊穿強度的80%-90%，以后間隙降低緩慢，介質強度恢復速度減慢，大約在10ms才能全部恢復。如圖：tt0up10ms0.5ms80－90%up介質強度恢復曲線上面是電弧熄滅和重燃的條件，除塵電場多數(shù)是在火花放電狀態(tài)下工作，而火花放電的能量遠比電弧在弧隙的能量小的多，利用介質恢復理論，把供電機組控制在電火花發(fā)生后不致過渡到板線間燃弧狀態(tài)下工作就夠了。4.2.3正確的火花跟蹤特性掌握了高壓電弧的熄滅與重燃理論，采用什么樣的控制功能在電場發(fā)生火花放電后，能避免由火花放電過渡到電弧放電，而且又能向電場送出最大的供電功率。它的特點是，在火花放電發(fā)生后，不必關閉高壓電源，只閉鎖半個周波，將第二個半波的電壓降低到擊穿電壓的30%左右，避開介質強度恢復電壓，而后使其電壓恢復過程應力求趨近于介質恢復曲線,以避免過早地引發(fā)第二次火花。由于電除塵器經常運行在火花狀態(tài),所以要求控制設備有理想的火花檢測特性,以準確判斷除塵器擊穿點的時間位置及擊穿電壓值,并作為跟蹤控制的起始點和恢復電壓的依據(jù):所謂理想檢測,既指不能漏檢也不能誤檢,連續(xù)漏檢易引起拉弧,連續(xù)誤檢則使輸出電壓電流降低。4.3間歇供電控制特性和脈沖供電當粉塵比電阻過高時,除塵效率大幅度降低。為此,設計了特殊的供電特性,既間歇供電和工頻半波脈沖供電,以使極板上積塵電荷有足夠的釋放時間,波形如下:小波幅度在此0–100%可調,間歇比可以根據(jù)實際工況在1:2、1:4、1:6至1:254范圍內可調。4.4反電暈檢測跟蹤特性當粉塵比電阻較高,電流密度不均勻,除塵器極板上易產生反電暈現(xiàn)象,如能檢測到反電暈點,然后使電源工作,盡量接近于反電暈點,就能達到較佳收塵效果。高精度的測量可控硅的導通角,二次電壓,二次電流的增量,計算出曲線斜率,可以實現(xiàn)反電暈檢測。在構成系統(tǒng)時,要保證系統(tǒng)的精度和較高的響應速度,特別是模擬量傳輸?shù)木€性及精度是關鍵。4.5峰值跟蹤控制特性在實際運行中,以二次電壓最高平均值為目的進行跟蹤控制,實施中,往往以自調恢復速率,即調整火花率為手段,在一段統(tǒng)計時間內計算平均值的方法來實現(xiàn)。4.6保護特性高壓控制設備應具有,除塵器故障如:開路、短路,變壓器故障如:油溫、瓦斯,可控硅故障如:短路、偏勵磁的保護和顯示。4.7通訊聯(lián)網特性微機控制器是一種智能設備,利用通訊設備可以把幾十臺設備聯(lián)成網,充分發(fā)揮微機特長。為提高管理的自動化水平,高壓控制設備必須有標準的通訊接口,以便與上位機系統(tǒng)聯(lián)網通訊。目前普遍使用的總線通訊方式是485串行通訊方式。它在傳輸距離和抗噪聲干擾方面比較適合工業(yè)現(xiàn)場使用。5.消除供電系統(tǒng)高頻過電壓的危害由于電除塵供電系統(tǒng)的饋電電纜及電場中存在著電感、電容分布參數(shù)，在操作和火花放電過程中，系統(tǒng)內感抗、容抗在高次諧波的某一頻率下產生諧波。造成供電系統(tǒng)高頻過電壓。這一現(xiàn)象普遍的存在于現(xiàn)已運行的大多數(shù)電除塵器中。高頻過電壓的存在，給電除塵器的正常運行帶來了不好影響。為了防止供電系統(tǒng)的寄生振蕩，一般供電機組都在高壓整流器的輸出端加上阻尼電阻R1，如圖：這一電阻的阻尼作用僅限于電源側發(fā)生的振蕩。由于直流高壓供電電纜和電場中，尚存在著分布參數(shù) L、C,當電源通過該回路后，就產生了高頻振蕩的可能。供電系統(tǒng)產生諧振的條件是:ωL=1/ωC即式中?n—高次諧波的頻率供電系統(tǒng)投入，切斷電源或電場中發(fā)生火花放電時，由于供電裝置電流的階躍變化，將產生一個頻譜很寬的高頻份量，當其中的某一個頻率滿足于上述關系時，振蕩即被激發(fā)，而造成系統(tǒng)的過電壓。由于各個電場分布參數(shù)的差異，其振蕩頻率大約在0.5-3MC之間；最大振幅可達1000KV左右；衰減周期小于10μS。如圖：UU010mst高頻振蕩波形示意圖這個高頻過電壓雖衰減周期較短，但其能量是不可忽視的，它對供電系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)存在著嚴重的威脅。例如對電纜和電纜頭的擊穿，高壓硅堆的擊穿，高壓套管的閃絡，接地不良部位的閃絡。了解了產生高頻過電壓的原因，接在電源端的阻尼電阻R1 不能消除在供電電纜及電場間所產生的高頻振蕩。因此，我們在電場入口端串入隔離電阻R2，以破壞供電回路的振蕩條件，從而消除了高頻過電壓。6.高壓硅整流變壓器6.1硅整流變壓器的原理、結構電除塵器高壓控制設備所用的變壓器是高壓硅整流變壓器,有別于普通電力變壓器。它是由低壓線圈、高壓線圈、單向整流橋(高壓整流硅堆)、分壓電阻及取樣電阻構成。普通工藝生產的整流硅堆反向漏電流不能超過0.05mA,而實際測試情況,當結溫達到120℃時反向漏電流明顯增加,即意味著反向擊穿電壓明顯下降。當器件被封裝成高壓硅堆后,如不加特殊散熱處理,其殼體表面溫度和結溫差可高達50℃左右甚至更高。如按油面最高溫升40℃設計,當環(huán)境溫度為40℃時,則結溫達130℃以上,高壓整流回路處于極不利的工作條件,損壞是難免的。高壓硅整流變壓器的短路阻抗要高達32%-38%。而一般的電力變壓器的阻抗約等于4%。6.2變壓器的功率損耗及效率根據(jù)能量守恒定律，運行中的變壓器從電源輸入的電功率P1應該等于變壓器的損耗功率(包括鐵損PFE和銅損PCU)與輸出功率P2之和，即P1=PFE+PCU+P2鐵損包括磁滯損耗PH和渦流損耗PE兩部分，即PFE=PH+PE；銅損是電流流過一次二次繞組而產生的。一般把接于電源的繞阻稱為一次繞組，接于負荷的繞組稱為二次繞組。變壓器的輸出功率與輸入功率之比的百分數(shù)稱為變壓器的效率，用η表示：η=P1/P2×100%國家標準中規(guī)定高壓控制設備的總效率應不低于64%。6.3變壓器的溫升和冷卻6.3.1溫升和溫度測量變壓器運行中鐵芯中的鐵耗,繞組中的銅耗,都變?yōu)闊岫棺儔浩鳒囟壬仙?如圖:00溫升運行時間t（h）飽和溫度溫度℃環(huán)境溫度溫升變壓器溫度升高時,用于其中的絕緣物就會變質劣化,絕緣抗電強度、粘度、燃點都下降,因此變壓器溫度應不超過絕緣物的允許溫度。一般情況下變壓器下限油溫為70℃,上限溫度為80℃。變壓器溫度測量包括用溫度計及溫度檢測模塊等方法。6.3.2冷卻方法為了使變壓器長時間安全運行必須把各部位溫度降到規(guī)定溫度以下。主要采用油浸自冷方式。6.3.3變壓器油和油劣化的防止變壓器一般使用品質良好的礦物油,為了防止火災,也可以用不燃性合成絕緣油。變壓器油除了把變壓器本體浸沒,使繞阻絕緣變好以外,同時還有冷卻作用防止溫度上升。變壓器油必須具備以下條件:1)為了能起絕緣作用,耐電強度應高。2)為了發(fā)揮對流冷卻作用,油熱膨脹系數(shù)要大,粘度應小,為了增加散熱量比熱應大,凝固點要低。3)化學穩(wěn)定、高溫下也無化學反應。油浸變壓器中油的溫度隨負荷變化而升降，油不斷進行膨脹和收縮，這使得變壓器內的空氣反復進出。因此，大氣中濕氣會進入油中，不僅會引起耐電強度降低，而且和油面接觸的空氣中的氧氣會使油氧化，從而形成泥狀沉淀物。為了防止油劣化，采用了油枕，油的膨脹和收縮引起的油面上下變化，只在儲油箱內進行，油的污染減小，沉淀物可以排出清除。為了除去大氣中的濕氣，在油枕上裝有玻璃制的吸濕呼吸器，其內放入活性鋁礬土吸濕劑。7.電除塵器的負載特性7.1空場負載特性電除塵器沒通煙氣時,其作為高壓整流電源來說卻承擔最大負荷,其負載特性為低阻抗,其阻抗值主要由極板,極線的配制形式決定,簡稱極配。特別是極線形式不同，其電暈強度不同，則阻抗不同。極間距愈窄，放電特性愈強，其阻抗愈低。初期投運的除塵器，因極線尖端沒被磨損，極板表面清潔，尤其呈現(xiàn)低阻抗。另一原因是，沒通煙氣中塵粒很少，電暈電荷在電場力加速下，平均自由程較大，能獲得較大的加速度，荷電粒子因碰撞產生的離子倍增，因而電流較大?？傊?，電除塵器沒通煙氣時，負載特性為低阻抗特性。呈現(xiàn)的電特性為，當施加的整流高壓超過起暈電壓后，還沒達到正常運行電壓前，電流極劇增加。電除塵器空場調試時，為檢查安裝質量及絕緣件的質量，升壓試驗往往達不到額定電壓，就是因為負載阻抗過低造成的，這時需要用兩臺整流電源同時向同一電場并聯(lián)供電，操作時要注意同步升壓，避免單臺設備過流保護。7.2通煙氣后的負載特性電除塵器通煙氣后，由于極板、極線積灰，其放電特性下降。由于粉塵沖刷，尖端磨損其放電特性在一段時間呈緩慢下降趨勢，所以電暈電流較空場時有明顯降低，即電除塵器的負載阻抗在電除塵器通煙氣后阻抗有所提高。但是，當粉塵在極板有一定厚度時，情況有一定變化。因粉塵有一定比電阻，當極板上擊灰后，相當于極板上被附一層高阻塵層，如果此時沒有電暈電流，擊穿電壓會升高。但實際上電暈電流產生后，電荷要流過塵層到極板上釋放，勢必在塵層上產生壓降，壓降值等于粉塵比電阻乘于單位面積的電暈電流。當塵層達到一定厚度時，此附加壓降值則會引起塵層中間的反電暈，以致于塵層擊穿放電。此時引發(fā)了極板、極線間的擊穿，所以使電場的擊穿電壓降低。粉塵比電阻越高，塵層越厚擊穿電壓下降越明顯。所以說電除塵器實際運行時，有些工況可以運行在無火花狀態(tài)。但除塵器運行在有火花特別是高火花率狀態(tài)下，則對供電的高壓整流電源控制特性及可靠性有較高要求，否則會影響除塵效果。8.接地技術在電除塵設備中的應用8.1什么叫接地接地的目的是為了設備可靠安全的運行。作接地時，必須裝設大地的電氣端子。在接地時，與大地連接是否良好的指示是接地電阻，接地電阻較低，便實現(xiàn)了和大地的良好連接。8.2接地電阻的定義當有一個接地電極，現(xiàn)在有接地電流I流入這個電極，接地電極的電位就比接地電流流入前升高E(V)。這時把E/I(Ω)作為那個接地電極的接地電阻。8.3網狀接地電極把多根埋設地線相互連接成格子狀可構成大的接地電極，這樣的電極就是網狀電極。在必須取較低接地電阻的地方應用。高壓硅整流設備現(xiàn)場運行要求的接地電阻應小于4Ω。8.4接地電阻的測量9.低壓程控設備的功能及原理9.1低壓程控設備電除塵器配套的低壓程控設備主要功能是對頂部保溫箱及陰極框架旋吊點的支撐瓷瓶電加熱器、陰極振打傳動瓷軸電加熱器、灰斗電加熱器進行溫度控制,避免絕緣件結露爬電或灰斗內壁結露積灰。同時對陰陽極振打電機進行控制,振打時間和停止時間由程序決定,由于振打周期對除塵效果有很大影響,所以設備應具有現(xiàn)場調整振打周期的功能。9.1.1電加熱器控制鉑熱電阻作為電加熱器的測溫元件,將溫度信號轉變?yōu)殡娮栊盘査腿霚囟妊矙z儀或溫度模擬量模塊輸入端,當溫度低于80℃時,輸出模塊輸出交流220V電使交流接觸器線圈得電吸合,向電加熱器供三相380V動力電讓電加熱器工作。當溫度高于100℃時,輸出模塊不輸出交流220V電使交流接觸器線圈斷開,停止加熱。電加熱器回路一般設有欠流保護繼電器,當回路電流低于設定值時就欠流輸出,這時應檢查加熱器是否有斷路情況?；蛘攥F(xiàn)場安裝的電機容量小于設計值。NFUNFUKMKMaCFU1aCFU112A2A1STOP12A2A1STOPMAN.PLC停MAN.PLC停止AUT.KM手動自動KM手動自動20862086KM311413I311413I22PS=SA2084PS=SA2084CFU2Q2083CFU2Q20832121Rt-1Rt-11Rt23Rt-2Rt-3下限溫度DⅢUⅡBTPS=上限溫度Ⅰ401240134011圖1圖1為403表接線方式，圖2為PT100接線方式9.1.2陰陽極振打控制電機控制：這里的電機包括陰陽極（電暈極和沉淀極）振打電機，槽板振打電機，卸灰電機，灰斗震動電機，給料機等。電機控制方式也分為手動和自動兩種。在自動方式下，陰陽極振打電機按照預定的時序(打停時間)運行。卸灰電機可以設制為定時卸灰，也可以按照上下料位信號控制運行。其它的所有電機（設備）都可以按照用戶規(guī)定的方式及連鎖條件來運行。具體的電機運行原理詳見下圖：10111011STOP遙控就地LOCALREMOTAUT.KM停止STOPKMFUCFU1KRNKRM3～1019a1A1A2959621自動手動停止1015SASA34132PLC2MAN.KMCFU2101410161013IQ131412PS=9.2故障及排除當設備有故障時，對應指示燈閃爍，并伴有聲報警。所有受控設備的自動方式都失效時，一般情況為PLC控制器工作故障，首先檢查PLC控制器的供電是否正常，每個PLC控制器上都有電源指示燈，程序運行指示燈.如果指示燈不亮，檢查控制電源220V是否正常（熔斷器2A是否良好），24V穩(wěn)壓電源是否正常，程序起動鍵是否按下。當有一個設備報警時，一般為有輸出沒有輸入產生報警，（正常時PLC有輸出時，接觸器正常吸合，從輔助觸點返回一個狀態(tài)信號到PLC）此時檢查PLC輸出電壓是否正常，（通常輸出電壓為220V，也有24V通過隔離繼電器轉換成220V），回路熔斷器（2A）是否良好，三擋開關是否正常。接觸器線圈帶電時，能否正常吸合。當接觸器吸合時，反饋信號是否反回PLC，反饋信號COM（公共端）是否正確（對于不同型號的PLC控制器COM端電平不一樣，CQM1為24V低電平，MODICON和SIEMENS控制器的COM端電平為24V高電平）。注：以上以大連電子研究所DDPLC型低壓程控柜為例。9.3PLC控制系統(tǒng)的組成及使用目前,PLC與計算機已成功地結合并廣泛應用,PLC不再是單獨的一個控制裝置,它已成為控制系統(tǒng)中的一個重要的組成部分和環(huán)節(jié)。隨著PLC網絡通信功能的不斷增強,PLC與PLC及計算機之間采用工業(yè)以太網、MAP網和工業(yè)現(xiàn)場總線相連,可以形成大規(guī)模的控制系統(tǒng)實現(xiàn)在線組態(tài)、編程和下載,進行在線監(jiān)控整個生產過程。9.3.1CPU、存儲器、LED指示器CPU實際上就是一臺專用的工業(yè)控制計算機,通常一個主控模塊都安裝有一個或多個的CPU。若有多個CPU,那其中必定有一個主CPU其余的為輔助CPU,它們協(xié)同工作,大大提高了整個系統(tǒng)的運算速度和功能,縮短程序執(zhí)行時間。PLC的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序,用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。在主控模塊上安裝有LED指示器,用于指示PLC電源(POWER)、運行(RUN)、編程(PROG)、測試(TEST)、斷開(BREAK)、出錯(ERROR)、電池電量不足(BATT)、警告(ALARM)。9.3.2開關量I/O模塊開關量輸入模塊:在工作時,對輸入端的要求很簡單,只需提供開關觸點(有源觸點或無源觸點)就可以了。通常若干個輸入信號(例如8個或16個端子)共用接線端(COM端)。當PLC工作時,輸入信號經過I/O模塊就進入了輸入映像區(qū)。模塊上對應著每一個端子都有一個LED進行指示。輸入信號的電源可以由PLC提供,也可以由用戶自己供給,但是必須要注意外供電源一般不要與PLC電源共地,此外還必須注意輸入電壓的等級因不同的模塊而各不相同,不可接錯。輸出模塊:由于PLC要控制的對象各種各樣,因此輸出模塊也應根據(jù)負載而進行選擇,有直流輸出模塊、交流輸出模塊、和交直流輸出模塊。另外按照輸出開關器件種類分為3種形式:一種是繼電器輸出型,CPU輸出時接通或斷開繼電器的線圈,繼電器的觸點閉合或斷開,通過繼電器觸點控制外電路的通斷。另一種是晶體管輸出型,通過光耦合使開關晶體管截止和飽和導通以控制外部電路。第三種是雙向晶閘管輸出型,采用的是光觸發(fā)型雙向晶閘管。同樣,在輸出模塊上,對應于每個輸出接線端子都有一個LED以顯示輸出狀態(tài)。從輸出響應速度來看,晶體管輸出型最快,繼電器輸出型最差,晶體管輸出型居中。9.3.3模擬量I/0模塊模擬量輸入模塊的基本功能就是將輸入PLC的外部模擬量轉換為PLC所需的數(shù)字量,以供給主控模塊進行數(shù)據(jù)處理和控制。當PLC程序掃描執(zhí)行讀模擬量指令時,由程序指定的輸入通道中的模擬量就被采樣,經A/D轉換后送至指定的存儲區(qū)或寄存器。為了防止工業(yè)現(xiàn)場中的干擾,傳感器與模擬量I/O模塊連接線應采用帶屏蔽的線,并將屏蔽線的外層與模塊中的有關端點相連,以達到屏蔽干擾的效果。模擬量輸出模塊的功能剛好與模擬量輸入模塊的功能相反。它是將PLC處理后的數(shù)字量轉換為可用于模擬量控制的模擬量輸出信號。當PLC程序執(zhí)行到輸出模擬量指令時,由程序指定的通道中的數(shù)字量經D/A轉換后,從PLC接線端子送出。10.影響電除塵器性能的因素影響電除塵器性能的因素很多，大體歸納為以下三個方面：煙塵（氣）性質。煙塵（氣）性質包括煙氣種類、組成、溫度、壓力、濕度及流速等；粉塵的性質主要是粉塵的化學成分和物相結構，如粉塵的比電阻、粉塵濃度、分散度、粘度和密度等。設備狀況。電除塵器的極配形式；電場劃分情況；振打清灰方式及振打時序；氣流分布均勻程度；電氣控制特性等。操作條件。包括操作電壓、比電流、電極清灰效果、漏風及二次揚塵等。上述因素可以單獨起作用，也可以互相影響（如圖所示1）。下面?zhèn)戎亟榻B煙塵條件對電除塵器性能的影響。電暈電流電暈電流粉塵比電阻粉塵收集及二次飛揚除塵效率煙氣性質煙氣煙氣濕度煙氣溫度煙氣成分煙氣壓力粉塵含塵量粒度分布密度粒塵成分操作條件供電狀態(tài)振打情況設備情況電極形式氣流分布圖1影響電除塵器性能的主要因素的關系1.粉塵比電阻粉塵比電阻是衡量粉塵導電性能的一個指標。粉塵比電阻在數(shù)值上等于單位面積的粉塵在單位厚度時的電阻值。沉積在電除塵器收塵極表面的粉塵，必須具有一定的導電性，才能傳導從電暈放電到大地的離子流。粉塵比電阻決定了高比電阻粉塵層電擊穿的電流極限。粉塵層的電場是電流密度和比電阻的乘積。實測表明，最適于電除塵器工作的電阻值為106~1011Ω˙cm。在這個數(shù)值范圍以外，電除塵器的性能將下降。圖2表示粉塵比電阻與除塵效率的關系。從圖中可看出，粉塵比電阻在106Ω˙cm以下時，除塵效率隨著比電阻的降低而大幅度降低。這是因為塵粒導電性能較好，到達收塵極表面立即釋放電荷，而且由于靜電感應獲得和收塵極同極性的正電荷，當正電荷形成的排斥力大于粉塵的粘附力時，沉積在極板上的粉塵脫離收塵極而重返氣流；重返氣流的粉塵在電場中再次荷電，又被收塵極捕集，形成在收塵極上跳躍的現(xiàn)象，最后可能被氣流帶出電除塵器。圖2比電阻與除塵效率的關系圖2比電阻與除塵效率的關系相反，當粉塵比電阻高于1011Ω˙cm時，電除塵器的性能卻隨著比電阻的增加而下降。這是由于荷電的高比電阻粉塵在收塵極板沉積后，電荷不容易釋放造成的。因為它使粉塵層與極板之間出現(xiàn)一個新的電場，這個新電場一方面使粉塵牢牢地吸附在收塵極表面，不容易振落；另一方面伴隨著帶電粉塵的不斷增加，粉塵層與極板之間存在著一個愈來愈強的電場，最后在這個區(qū)域內的粉塵層空隙中出現(xiàn)電離，產生電暈放電。電暈放電產生的電子和負離子被吸向收塵電極，正離子被收塵電極排斥跑到收塵空間。這種收塵極產生電暈放電的現(xiàn)象，稱之為反電暈。反電暈是一種非常有害的現(xiàn)象，它會反過來由收塵極向收塵空間放出正電荷，這些倒流的電荷很快與迎面來的負電荷相遇而中和，破壞了正常的收塵作用。冶金企業(yè)中的粉塵，就有些處于高比電阻范圍。如燒結廠的燒結粉塵，其比電阻與其堿度（）有關，當燒結礦堿度為0.5時，除塵效率為95％，而堿度提高到1.3時，除塵效率則降到85%。圖3為燒結礦粉塵比電阻隨溫度和堿度的變化規(guī)律?？梢姺蹓m比電阻并不是一個恒定值。如果粉塵比電阻偏高，可在工藝設計時采取措施，使煙氣溫度能避開比電阻的峰值范圍。10101410131012101110910101002003004000溫度，℃比電阻，Ω˙cm圖３燒結粉塵比電阻隨溫度和堿度的變化曲線圖３燒結粉塵比電阻隨溫度和堿度的變化曲線目前，對高比電阻粉塵的捕集，主要采取以下措施：對煙塵進行調質。如噴霧增濕或在煙氣中加入化學添加劑，對煙氣進行調質。改變對除塵器的供電方式。采用脈沖供電。改進除塵器本體結構。如適當加寬極間距、加輔助電極等。2.煙氣溫度電除塵器都是在一定溫度下工作的，對于同一種粉塵，即使在電除塵器的規(guī)格和技術性能均相同的情況下，僅煙氣溫度不同也可以使電除塵器的性能產生很大的差別。這主要是因煙氣溫度不同而改變了粉塵比電阻的結果。圖４是溫度與粉塵比電阻的關系曲線。圖４溫度與比電阻關系曲線圖４溫度與比電阻關系曲線研究表明，粉塵比電阻是兩種獨立的導電機理的綜合：一種是通過粉塵內部的體積導電，它與粉塵的化學成分有關，體積比電阻與工作溫度成反比；另一種是沿著粒子表面進行的表面導電，它與粉塵及煙氣成分都有關，表面比電阻與工作溫度成正比。哪一種導電機理占主導地位，主要取決煙氣溫度。因此，可將粉塵比電阻看作兩個并聯(lián)電阻組成：一個相當于體積比電阻，另一個相當于表面比電阻。兩者均受溫度的影響。在低溫區(qū)，體積比電阻很高，而表面比電阻則隨著溫度的升高而增加。相反，高溫時體積比電阻甚低，它不受并聯(lián)的較高的表面比電阻的影響。溫度介于兩者之間，則表面比電阻和體積比電阻都起作用。圖中虛線就是粉塵比電阻與溫度的典型曲線，是上述兩個分量的綜合。根據(jù)這條曲線，可以確定最適合電除塵器工作的溫度。煙氣溫度對電除塵器性能的影響，還表現(xiàn)在溫度對氣體粘滯性的影響，氣體粘滯性是隨著溫度的上升而增加的。在電除塵器電場中，帶電粉塵向收塵極運動的驅進速度與含塵氣體的粘度有一定關系：氣體的溫度愈高，煙氣的粘滯性愈大，則驅進速度愈低。從氣體電離的情況來看，擊穿電壓與氣體密度成正比。因為隨著氣體密度的減小，氣體分子的間隔加大，每個電子在兩次碰撞之間所經過的距離也增加，所以電子獲得較大的速度和動能，以致加強電離效應，使煙氣在較低的電壓下?lián)舸?。氣體密度在很大程度上取決于氣體的溫度。假定氣體壓力不變，則氣體密度與氣體的絕對溫度成反比。因此，當氣體溫度降低時，氣體的密度也就增加，從而使氣體的擊穿電壓相應地提高。擊穿電壓提高，除塵器的操作電壓也提高，因而也提高了除塵效率。溫度對火花放電電壓和伏安特性的影響如圖電流隨溫度上升而增加，火花放電電壓則下降。伏安特性曲線隨溫度升高向左偏移并有更大的斜率，偏移是電暈始發(fā)電壓降低的結果，斜率變大是由于離子的遷移率增大所致。從溫度影響電除塵器性能的幾個方面來看，只要有可能，運行溫度較低為好。但溫度過低容易產生冷凝結露，造成清灰振打困難、電極腐蝕、絕緣體爬電等故障，結果使除塵器不能正常運行。因此，煙氣溫度必須高于露點溫度。21.121.1℃176.7℃作用電壓，kV圖５溫度對火花放電電壓和伏安特性的影響46810122204060801000電暈電流，mA93.3℃火花率3.煙氣濕度3%H23%H2O1%H2O溫度，℃比電阻ρｄ，Ω˙cm101５1014101310121010101175225150375300圖６含水量對粉塵比電阻的影響當煙氣溫度低于150℃左右時，其中的水分就被吸附到塵粒表面；如果煙氣溫度很低，而其中的水分含量又很高，則此水分能把粉塵比電阻降低到適宜于電除塵器工作的數(shù)值；當煙氣溫度較高時，水分的含量對比電阻的影響就不顯著，因為表面導電所需要的條件已不存在。煙氣濕度通常以煙氣露點溫度來衡量。露點溫度越高，煙氣中濕度越大，吸收或凝結在粉塵表面上的水分也越多，導電性能也越好。此外，煙氣韓水量還影響擊穿電壓。因為水氣分子是一種極性分子，介電常數(shù)比空氣大得多(空氣為1，水為80)，它在電場中能大量吸附電子，使分子帶負電并成為運動遲緩的負離子，從而使空間自由電子的數(shù)目大大減少，電離強度減弱。由于水氣分子大于空氣分子，在氣體游離發(fā)展過程中與自由電子碰撞的機會較多，這就使自由電子在電場中加速的平均自由程縮短。綜上所述，水氣分子使得煙氣的電離減弱，電暈電流減小，空氣間隙的耐壓強度增加，擊穿電壓升高，火花放電較難出現(xiàn)。它使電除塵器在提高電壓的情況下穩(wěn)定運行，而電場電壓的提高，不但電暈電流不會削弱，而且能增大電場強度，使收塵情況得到顯著的改善。因此，增加煙氣中的含水量，可以在很大程度上彌補電除塵器由于煙氣溫度高或者氣壓低所造成的氣體密度減小，擊穿電壓下降、除塵效率不高的缺陷。濕度對電除塵器伏安特性的影響如圖7。煙氣含水量與擊穿電壓成正比；電壓一定時，與電暈電流成反比。圖７氣體含水量對伏安特性的影響圖７氣體含水量對伏安特性的影響75ｇ/m329ｇ/m312ｇ/m3氣體含水量120ｇ/m3電壓，ｋＶ電暈電流，ｍＡ864０210302050404.煙氣成分煙氣成分對負電暈放電特性影響很大，煙氣成分不同，在電暈放電中電荷載體的有效遷移率也不同。二氧化硫等氣體具有非常穩(wěn)定的高阻抗電暈特性，形成負電暈的范圍較寬。不同的氣體對伏安特性及火花放電電壓的影響甚大。如圖17%SO17%SO2火花放電100%CO2100%N2圖8氮和二氧化硫混合物的伏安特性電壓，ｋＶ電暈電流，ｍＡ10864０22060401008012037kV16mA時火花放電火花放電5%SO240%SO2100%SO25.煙氣壓力煙氣密度是煙氣壓力和溫度的函數(shù)。而煙氣密度影響著電暈電場的起暈電壓、電暈極表面電場強度、空間電荷密度和離子遷移率的大小。從而影響電除塵器的放電特性和除塵性能。從理論上看，在給定氣體中起暈電場強度必須提供產生電離碰撞所需的能量。這主要取決于該氣體的電離電位和各次碰撞的平均自由程。如圖煙氣壓力降低時，分子平均自由程長度增加，電子平均運動的時間減少，隨著兩次碰撞之間間隔增大，在較低場強下，就可使電子加速到可以產生電離的速度。外加電場一定時，放電極附近的空間電荷密度減小，在收塵極板上平均電流密度增大，導致放電極在較低的場強下獲得較大的電暈電流。圖9煙氣壓力與供電電壓的關系圖9煙氣壓力與供電電壓的關系供電電壓，ｋＶ電暈電流，ｍＡ1.21.00.80.60.4０0.230504070608090△△△△××××××·········1.02×105Pa8.8×104Pa×7.6×105Pa1.00.81.00.80.60.4０0.2△△△△vvvvv××××××·····圖10不同極間距的V－I曲線極間距4>3>2>1供電電壓，ｋＶ電暈電流，ｍＡ305040706080901234我國西北、西南高原地區(qū)與沿海地區(qū)相比較，即使在相同工藝條件下工作的電除塵器，也將不同程度地存在運行電壓較低，工作電流較大的特點。放電電壓，ｋＶ放電電壓，ｋＶ圖11氣體壓力與放電電壓的關系煙氣壓力P,Pa10.6×1049.38.06.7０5.35070609080100110。。。?！ぁぁぁぁ?。理論值·試驗值6.粉塵濃度電除塵器對粉塵的濃度有一定的適應范圍，超過這個范圍，電流隨著含塵量濃度的增加而逐漸減少。當含塵濃度達到某一極限值時，通過電場的電流趨近于零，這種現(xiàn)象稱之為電暈閉塞。粉塵濃度高何以會出現(xiàn)電暈閉塞現(xiàn)象？我們知道，電除塵器正常運行中的電暈電流，基本上是由于氣體離子運動的結果。雖然氣體離子與煙塵碰撞使煙塵變成為煙塵離子，也是形成電暈電流的一個因素，但它只占總的電暈電流的１％左右。煙塵顆粒的大小和質量均較氣體離子大得多，離子流作用在煙塵顆粒上產生的運動速度，遠不如氣體離子高。氣體離子的活動度約為煙塵離子驅進速度的數(shù)百倍。煙氣中的粉塵濃度愈大，則煙塵離子數(shù)量也愈多，由于單位體積中總的空間電荷不變，那么，隨著煙塵離子所形成的空間電荷相應減少，也就是使電流下降。當粉塵的計數(shù)濃度接近于甚至超過起始的離子濃度（每１ｃｍ３空間有近億個離子）時，電暈閉塞的現(xiàn)象就非常明顯，除塵效率也顯著降低。與粉塵濃度有關的空間電荷效應也影響荷電狀態(tài)的穩(wěn)定性。這是由于火花電壓隨濃度增大而降低，而維持一定的電流密度所需的電壓隨濃度增大而升高，當粉塵濃度較高時，這兩個電壓之間的節(jié)距縮短，粉塵濃度出現(xiàn)較大的波動，導致過度的火花放電，除塵器運行穩(wěn)定性變差。當火花放電超過除塵器的整定火花頻率時，供電自動切斷，除塵終止。

7.粉塵粒徑荷電粉塵的驅進速度隨粉塵粒徑不同而異。這是由于電荷與粉塵粒徑的比值不同所致。試驗證明，帶電粉塵向收塵極移動的速度與粉塵的半徑成，對于1μm以上的粉塵，粒徑越大，除塵效率越高；而粒徑在0.2-0.5μm之間，驅進速度有最低值，在此范圍之外，驅進速度均有所提高。驅進速度除受粒徑影響外，還取決于場強、離子密度及停留時間。圖12還表示驅進速度隨粒徑和電流而變化的情況。電流密度對塵粒荷電和電場強度都有影響。粉塵粒徑還影響電氣條件、二次揚塵等。這是由于粉塵粒徑影響塵?？臻g電荷和荷電電場，進而影響粉塵荷電量和導致驅進速度的變化，荷電塵粒遷移率較低，能抑制電暈電流。當小顆粒粉塵較多時，由于其表面積大，荷質比較高，空間電荷影響增大，電流降低，第一電場塵粒荷電時間延長?？臻g電荷抑制效應導致伏安特性曲線偏移，對于給定的電流，伏安特性曲線偏向高電壓區(qū)，這意味著維持相同的電流，必須輸入更高的電壓。如果粉塵濃度較高，細顆粒粉塵較多，還容易產生電暈閉塞。100100塵粒直徑，μm圖12粉塵的理論驅進速度與粒徑的關系驅進速度,cm/s1010.11.010j=107×10-9j=54×10-9j=27×10-9U=30kVUs=1.36m/s8.粉塵密度粉塵被振打而落入灰斗的過程中，受到重力、煙氣流動的動力和靜電力的作用，而粉塵的密度與煙氣在電場內的最佳流速及二次揚塵有密切關系，因而也是影響電除塵器性能的因素之一。粉塵密度是指該粉塵單位體積的質量。與收塵性能有關的是粉塵的堆積密度，它是包括塵粒的空間在單位體積的密度。9.粉塵粘附力收塵極板捕集的粉塵，是借助于粒子與粒子之間和粒子與收塵極板之間的粘附力而堆積在極板上的。這些粉塵層通過振打而被清除下來。粉塵的粘附力過大，需要較大的振打力才能剝離下來；粉塵的容易分解成單個顆粒，而被氣流再次帶走，粉塵粘附力過小，則振打時聚結成塊的粉塵容易分解成單個顆粒，而被氣流再次帶走，或者粘附在極板表面的粉塵易受氣流作用再飛散。其結果，必然使除塵效率降低。10.煙氣流速對于一定的收塵面積，增加煙氣量(相當于提高電場風速)，則除塵效率下降。設計時通常對煙氣的電場流速取低值，主要是考慮避免沉積在收塵極板上的粉塵再次被帶走，引起粉塵的再飛散。另外，電場中的煙氣流速對驅進速度影響很大，如圖當流速較低時，驅進速度隨著流速的增加而提高；但大于某一數(shù)值后，驅進速度卻隨著流速的增加而降低。某種粉塵在一定的工況條件下具有最大驅進速度的電場流速稱為最佳流速。最佳流速與粉塵性質、電除塵器的結構等因素有關。所以應根據(jù)電除塵器和處理煙塵的性質不同，找出最佳的流速，以充分發(fā)揮電除塵器的潛力。圖13電場流速與驅進速度的關系圖13電場流速與驅進速度的關系3218電場風速,m/s驅進速度,cm/s64024表電場流速與除塵效率測定結果電場流速，m/s0.951.341.551.71除塵效率，%98.7797.3092.2088.40驅進速度，cm/s10.512.310.09.311.清灰試驗證明，影響收塵效率的一個重要原因就是板、線積灰嚴重，造成電場電暈封閉，使高壓電源長期工作在不合理的狀態(tài)下。機械振打就是采用重錘敲打陰陽極框架，使極板、極線產生加速運動，利用集結在板線上灰塵的慣性力來克服灰塵對板、線的附著力。盡量除去粘附在其上的粉塵層，防止粉塵堆積過厚和長時間停留在電極上。這意味著不僅要有足夠大小的振打力，而且沖擊力要分布均勻。即使如此，在振打過程中，一部分粉塵重返氣流，總會形成振打清灰時的二次揚塵。二次揚塵的程度與電場風速、電場長度等因素有關。合理的振打時序(振打時間和停止時間)也是提高電除塵器效率的方法。由于各電場粉塵濃度和粒徑不一樣，在相同的時間內收塵極表面所堆積的粉塵厚度也不相同。理論上應該是粉塵堆積到適當厚度再進行振打，這樣才能使粉塵層成塊狀或片狀從收塵極板表面剝離下來。如果兩次振打清灰的時間間隔太短，收塵極表面尚未形成適當厚度的粉塵層，振打時粉塵易被粉碎成小片，甚至被分解成單個粒子，沉降速度較低，被再次轉入氣流的幾率較大。相反，兩次振打的時間間隔時間太長，粉塵層在收塵極板上堆積太厚，將會使振打的慣性力減少，因而粉塵不易脫離極板。隨著時間的增加，極板上的粉塵愈積愈厚，將導致電功率下降，除塵效