[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen
Arbeitspunktes eines elektrostatischen Naßfilters, das über ein elektrisches Stellglied
an ein Wechseistromnetz angeschlossen ist.
[0002] Elektrostatische Abscheider zur Reinigung von Gasen sind bereits seit längerer Zeit
bekannt. Hierbei wird im Regelfall die Spannung am Filter so geregelt, daß sich ein
vorgegebener Filterstrom und/oder eine vorgegebene Überschlagshäufigkeit einstellt.
[0003] Einschlägige Steuerungen hierfür sind beispielsweise in der Siemens Zeitschrift 1971,
Seiten 567-572 oder in der DE-AS 11 48 977 näher beschrieben.
[0004] Es ist bereits ein Verfahren zur fortlaufenden Optimierung des elektrischen Arbeitspunktes
eines elektrostatischen Filters bekannt, bei dem die Elektrodenspannung ein Maximum
als Funktion der zugeführten Energie durchläuft. Hierbei wird in vorgegebenen Zeitabständen
die Aussteuerung des Stellgliedes auf iterativem Wege selbsttätig so lange verändert,
bis der Mittelwert der Filtergleichspannung im Bereich des erreichbaren Maximums liegt
(vgl. z. B. DE-A-2 357 017).
[0005] Es gibt nun spezielle elektrische Abscheider, bei denen während des Betriebs die
Elektroden laufend oder zeitweise mit Wasser besprüht und zusätzlich in vorgegebenen
Zeitabständen mit größeren Wassermengen gereinigt werden. Hierdurch kommt es bei diesen
sog. Naßfiltern praktisch laufend zu elektrischen Überschlägen, während deren Dauer
die Spannung am Filter einbricht, d. h. zu einem sehr unregelmäßigen Spannungsverlauf,
der die üblichen Optimierungsmethoden nicht ohne weiteres anwendbar erscheinen läßt.
[0006] Im Regelfall werden daher derartige Naßfilter heute nur auf konstanten Filterstrom
geregelt. Dieser vorgegebene Filterstromwert kann bei der Einstellung des Filters
zu einem optimalen elektrischen Arbeitspunkt des Filters führen ; es ist aber nicht
anzunehmen, daß dieser Optimalwert erhalten bleibt, da sich die Betriebsumstände,
wie z. B. die Staubbeladungsmenge des zu reinigenden Gases, die Korngröße des Staubes,
die Gasmenge, dis Gastemperatur und/oder die Art des Staubes ändern können.
[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit
dem der elektrische Arbeitspunkt des Naßfilters fortlaufend optimiert werden kann.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
gelöst.
[0009] Hierbei wird von den Überlegung ausgegangen, daß auch bei einem Naßfilter infolge
der Spannungszusammenbrüche durch Überschläge der über einen Zeitraum von z. B. 5
Sekunden gemittelte Wert der Filtergleichspannung ein Maximum hat, ab dem dieser Wert
trotz weiterer Aussteuerung des Stellgliedes wieder sinkt und dabei der Filterstrom
weiter ansteigt. Da für eine ausreichende Abscheidung Filterstrom und Filterspannung
vorhanden sein müssen, liegt im Bereich des Maximums des Mittelwertes der Filtergleichspannung
der beste Abscheidungswirkungsgrad. Genauere Untersuchungen haben dabei ergeben, daß
der als Arbeitspunkt dienende Mittelwert der Filtergleichspannung um einen vorgegebenen
Prozentsatz unterhalb des Spannungsmaximums - bei gegenüber diesem Betriebszustand
erhöhten Filtergleichstrom - liegen soll, da hier noch ausreichende Spannungen mit
verhältnismäßig großen Strömen zusammentreffen.
[0010] Der Prozentsatz kann dabei selbsttätig abhängig von der gemessenen Staubbeladung
des Reingases und/oder der aufgenommenen elektrischen Leistung zusätzlich verändert
werden.
[0011] Aufgrund des vorstehend beschriebenen Regelverfahrens ist weitgehend gesichert, daß
das Filter zumindest während des größten Teils der Betriebszeit im optimalen Arbeitspunkt
arbeitet.
[0012] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung
näher erläutert ; es zeigen :
Figur 1 ein schematisches Schaltungsschema einer Steuerung und
Figur 2 mögliche Verläufe des Filtergleichstroms ; aufgetragen über dem Mittelwert
der Filtergleichspannung.
[0013] Wie aus Figur 1 ersichtlich, speist ein Wechselstromnetz N über ein steuerbares Thyristorstellglied
1 und einen Hochspannungstransformator 2 einen Hochspannungsgleichrichter 3, der die
benötigte Gleichspannung für das als Naßfilter ausgebildete Elektrofilter 4 liefert.
Die Steuerspannung U
8t für den Steuersatz 5 des Stellgliedes 1 wird nun so gewählt, daß sich ein vorgegebener
Wert der mittleren Filtergleichspannung ergibt.
[0014] Hierzu wird am Filter 4 in bekannter Weise ein der Filtergleichspannung U
F proportionaler Wert abgenommen und einem Mittelwerbildner 8 zugeführt. Dieser bildet
aus der pulsierenden und lückenden Filtergleichspannung innerhalb einer Zeitdauer
von z. B. 5 Sekunden fortlaufend den Mittelwert U
Fm der Filtergleichspannung. Dieser Wert U
Fm liegt zusammen mit einem im Speicher 12 gespeicherten Sollwert der Filtergleichspannung
U
FR an einem Regler 6 der die Steuerspannung U
8t für den Steuersatz 5 bildet. Die Bildung des Sollwertes U
FR, d. h. der Arbeitspunkt bei dem das Filter arbeitet, wird auf folgende Weise vorgenommen.
Durch ein Zeitglied 7, das auf den Regler 6 wirkt, wird - ausgehend von einem relativ
niedrigen Wert U
o der Filterspannung - die Steuerspannung U
8t fortlaufend erhöht. Erreicht hierdurch - Kurve I in Figur 2 - der Mittelwert der
Filtergleichspannung, das Maximum U
FM, d. h. dU
FM→O, dI
F wobei mit I
F der Filterstrom bezeichnet ist, so wird durch die Maximalwerterfassung 9 der Speicher
10 freigegeben und übernimmt den gerade am Ausgang des Mittelwertbildners 8 anstehenden
Wert U
Fm, der diesem Maximum U
FM entspricht. Dieser Wert wird mittels eines Reduziergliedes 11 um z. B. 10 % auf den
Wert U
FR verringert und an den Speicher 12 als Sollwert für den Regler 6 weitergegeben. Der
Regler 6 führt nun die Steuerspannung U
st in der Weise, daß dieser Sollwert möglichst erhalten bleibt.
[0015] Nach z. B. einem Zeitraum von 10 Minuten wird der Vorgang der Suche des optimalen
Arbeitspunktes erneut wiederholt.
[0016] Sei z. B. angenommen, daß sich jetzt ein Kurvenverlauf gemäß der gestrichelt gezeichneten
Kurve II in Figur 2 ergibt, so wird wiederum - ausgehend von einem relativ niedrigen
Wert der Aussteuerung - der neue Maximalwert U
FM' ermittelt und um einen bestimmten Faktor reduziert als neuer Sollwert U
FR dem Regler 6 zur Verfügung gestellt.
[0017] Damit bei dem vorstehend beschriebenen Regelverfahren bestimmte Grenzwerte des Stromes
nicht überschritten werden, wird ferner noch ein dem Filtergleichstrom I
F proportionaler Wert - Leitung 14 - auf die Begrenzung des Reglers 6 gegeben. Beim
Erreichen der vorgegebenen Stromgrenzen wird dann das Ausgangssignal des Reglers 6
so begrenzt, daß der Strom nicht weiter ansteigt.
[0018] Wie bereits bemerkt, kann es von Vorteil sein, wenn der Reduktionsfaktor im Glied
11 nicht fest gewählt wird, sondern abhängig von der Staubbeladung und/oder der aufgenommenen
elektrischen Leistung verändert wird. Hierzu kann z. B. ein Multiplikationsgleid 13
vorgesehen sein, das aus der mittleren Filtergleichspannung und dem Filterstrom einen
Wert bildet und entsprechend diesem Wert den Reduktionsfaktor im Reduzierglied 11
einstellt. Wie durch die gestrichelte Leitung 16 angedeutet, kann aber auch der Reduktionsfaktor
abhängig von der durch ein Meßgerät 15 erfaßten Reingasstaubbeladung verändert werden.
[0019] Zur Ergänzung des vorstehend beschriebenen Suchverfahrens des optimalen Arbeitspunktes
wurden Funktionsbausteine in Form logischer Schaltungen und Verstärker angegeben.
Im Zuge der Rechnertechnik, insbesondere dem Einsatz von Mikroprozessoren, wird heute
vorteilhafterweise die Steuerung durch eine entsprechende Mikrocomputersteuerung realisiert.
In einer solchen Steuerung können dann auch noch weitere Parameter, wie Primärstrom
und Durchschlagshäufigkeit, verarbeitet werden.