Verfahren zum selbsttätigen Führen der Spannung eines Elektro-Filters an der Durchschlagsgrenze

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selbsttätigen Führen der Spannung eines Elektrofilters an der Durchschlagsgrenze. Bei einem innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer, der sogenannten Durchbruchsfolgezeit (tF) auf einen Durchschlag (D) folgenden weiteren Durchschlag, dem sogenannten Folgedurchschlag (D_F) wird die Filterspannung (U_F) bis auf Null abgesenkt und nach einer vorgegebenen Pause (tp) innerhalb einer vorgegebenen Hochlaufzeit (tH) auf den neuen Wert hochgeführt.
Zur Regelung wird dabei vorzugsweise ein Mikrocomputer-system (7) verwendet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum selbsttätigen Führen der Spannung eines Elektrofilters an der Durchschlagsgrenze durch zeitabhängige Steigerung der Filterspannung bis zum Durchschlag und anschließende durchschlagsabhängige Absenkung um einen vorgegebenen Betrag auf einen neuen Wert.

[0002] Der Abscheidegrad eines elektrostatischen Abscheiders ist um so höher, je näher die Betriebsspannung an der Überschlagsgrenze liegt. Da sich die Uberschlagsgrenze während des Betriebs in Abhängigkeit von mehreren Einflußgrößen, wie z.B. Gaszusammensetzung, Staubgehalt und Temperatur ändert, muß die Spannung des elektrostatischen Abscheiders in Abhängigkeit von der Höhe der Überschlagsgrenze geregelt werden.

[0003] Es sind Einrichtungen zur Spannungsregelung bekannt, bei denen die Spannung bis an die Überschlagsgrenze zeitab- . hängig erhöht wird. Kommen ein oder mehrere Überschläge, so wird die Spannung um einen bestimmten, fest vorgegebenen Betrag unter die Überschlagsgrenze abgesenkt und anschließend wieder bis zur Überschlagsgrenze erhöht.

[0004] Bei einem aus der DAS 11 48 977 bekanntgewordenen Verfahren wird über einen Widerstand ein Regelkondensator filterstromabhängig aufgeladen. Als Entladewiderstand ist diesem Regelkondensator eine stetig steuerbare Röhre parallelgeschaltet, die ihrerseits wieder von einem Kondensator angesteuert wird. Dieser Kondensator wird durchschlagsabhängig aufgeladen und fortlaufend über einen Parallelwiderstand entladen. Die Spannung am Regelkondensator dient als Steuerspannung für ein primärseitiges Stellglied.

[0005] Steuerverfahren und deren schaltungstechnische Realisierung sind ferner auch in der Siemens Zeitschrift 1971, Seiten 567 - 572 näher beschrieben.

[0006] Es kommt nun vor, daß nach einem Durchschlag sofort ein oder mehrere weitere Durchschläge folgen. Dies ist im Regelfall unerwünscht, da während der Durchschlagszeit die eigentliche Abscheidewirkung entfällt.

[0007] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß Folgedurchschläge möglichst vermieden werden.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer, der sog. Durchbruchsfolgezeit auf einen Durchschlag folgenden weiteren Durchschlag, dem sog. Folgedurchschlag die Filterspannung auf Null verringert und nach einer vorgegebenen Pause innerhalb einer vorgegebenen Hochlaufdauer auf den neuen Wert hochgeführt wird, wobei die Durchbruchsfolgezeit etwas größer als die Summe aus Pausen- und Hochlaufzeit gewählt ist. Auf diese Weise liegt ein Kriterium vor, mit dem zwischen Normaldurchschlägen und Folgedurchschlägen unterschieden werden kann. Bei den Folgedurchschlägen wird dann die Steuerspannung für ein Stellglied so geführt, daß ihre Zahl möglichst gering bleibt.

[0009] Zur besseren Adaptierung an die tatsächlichen Filterverhältnisse werden vorteilhafterweise auch Pausen-und Hochlaufzeit von der Zahl der Folgedurchschläge in einer vorhergehenden, vorgegebenen Suchperiode abhängig gemacht; d.h. waren in der vorhergehenden Suchperiode viele Folgedurchschläge zu verzeichnen, so wird die Pausendauer und die Hochlaufzeit relativ groß gewählt und umgekehrt. Damit folgen sowohl das Erfassungskriterium für Folgedurchschläge als auch deren Behandlung dem Parameter Folgedurchschlag selbst. Weitergehend kann auch noch die Suchperiode von der Zahl der Durchschläge abhängig gemacht werden.

[0010] Wie bereits einleitend bemerkt, wird nach jedem Durchschlag die Spannung bzw. auch der Strom abgesenkt. Vorteilhafterweise wird für die Absenkung jeweils ein prozentualer Betrag der gerade vorliegenden Durchbruchsspannung bzw. des Stromes gewählt, wobei der Prozentsatz von der Durchschlagshäufigkeit in einer vorhergehenden festgelegten Zeitperiode abhängig sein kann.

[0011] Die Stromversorgung eines Elektrofilters besteht normalerweise aus einem Thyristorstellglied, das zwischen Netz und einem Hochspannungstransformator angeordnet ist und einem nachgeschalteten Gleichrichter. Zur Vorgabe der Steuerspannung für das Stellglied wird vorteilhafterweise im Rahmen der hier vorliegenden Erfindung ein Mikrocomputersystem benutzt, das aus den vorhandenen Werten und gespeicherten Betriebsparametern die erforderliche Steuerspannung berechnet.

[0012] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher beschrieben; es zeigen:

Figur 1 eine schematische Skizze zur Verdeutlichung des Begriffes des Folgedurchschlags,

Figur 2 einen beispielsweisen Verlauf von Filterspannung, Filterstrom und Steuerspannung des Stellgliedes aufgetragen über der Zeit und

Figur 3 die Spannungsversorgung eines Elektrofilters mit dazugehöriger Regelung nach dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren.

[0013] Nach einem Durchschlag wird zunächst unterschieden, ob es sich um einen einfachen Durchschlag D oder einen Folgedurchschlag D_F handelt.

[0014] Zum Zeitpunkt T_O möge sich ein Durchschlag D ereignen. Liegt der nächste Durchschlag innerhalb der sog. Durchbruchsfolgezeit t_F z.B. bei T₁ so wird dieser Durchschlag als Folgedurchschlag D_F behandelt. Würde sich der Durchschlag außerhalb der Folgedurchschlagszeit D_F zum Zeitpunkt T'₁ ereignen, würde es sich wieder um einen normalen Durchschlag handeln.

[0015] Die Durchbruchsfolgezeit t_F ist definiert als

Als Pausenzeit tp ist die Pause bzw. die Entionisierungszeit zu verstehen, die vergehen sollte, bis nach dem Absinken der Steuerspannung auf Null wieder die Spannung erneut gesteigert wird. Diese Zeit wird mit Vorteil von der Häufigkeit der Folgedurchschläge in einer vorhergehenden Suchperiode selbsttätig abhängig gemacht, d.h. lagen viele Folgedurchschläge vor, wird diese Pausenzeit tp erhöht und umgekehrt.

[0016] Als Hochlaufzeit t_H wird diejenige Zeit definiert, die vergeht, bis die Spannung auf den neuen Wert hochgeführt ist. Auch diese Zeit wird mit Vorteil von der Zahl der Folgedurchschläge einer vorgegebenen Suchperiode abhängig gemacht und zwar in gleicher Weise wie die Pausenzeit, d.h. mit zunehmender Durchschlagshäufigkeit wird der Anstieg verlangsamt, d.h. die Hochlaufzeit vergrößert und umgekehrt. Zur Sicherheit ist dann fernerhin noch die Zeit T/2 bei der Berechnung der Durchbruchsfolgezeit zu berücksichtigen, wobei unter T die Netzperiode mit 20 ms bzw. 16 2/3 ms verstanden wird.

[0017] Wie aus Figur 2 ersichtlich, ereignet sich zum Zeitpunkt T_O ein Durchschlag D, wie aus dem entsprechenden Zusammenbruch der Filterspannung U_F bzw. dem Anstieg des Filterstroms I_F ersichtlich ist. Als Reaktion auf diesen normalen Durchschlag wird die Steuerspannung U_st für das Stellglied um den Betrag Δ U_st verringert, so daß sich bei der nachfolgenden Halbwelle eine Filterspannung ergeben würde, die um den Wert Δ U_F niedriger als die vorhergehende Spannung ist. Diese Spannungsabsenkung Δ U_p kann dabei zu einem prozentualen Wert der gerade vorliegenden pulsierenden Filtergleichspannung gewählt werden.

[0018] Wie ferner aus Figur 2 ersichtlich, ereignet sich zum Zeitpunkt T'₁ also innerhalb der nach dem Durchschlag D zu definierenden Durchbruchsfolgezeit ein neuer Durchschlag, so daß dieser Durchschlag als Folgedurchschlag Dp zu betrachten ist. Als Reaktion auf diesen Folgedurchschlag D_F wird die Steuerspannung U _st für das Stellglied auf Null gesetzt und damit die Filterspannung ebenfalls entsprechend herabgesetzt. Da es sich um den ersten Folgedurchschlag handelt, wird eine Pausenzeit, d.h. eine Entionisierungszeit nicht berücksichtigt und die Filterspannung innerhalb des Zeitraumes t_H schrittweise wieder bis zum neuen Wert U_FN der Filterspannung mit dem Stromwert I_FN gesteigert. Von diesem Wert aus wird dann in an sich bekannter Weise durch zeitabhängige Erhöhung der Spannung wieder die Durchschlagsgrenze gesucht.

[0019] Figur 3 zeigt die schaltungsmäßige Realisierung der Anordnung. Wie ersichtlich, speist ein Wechselspannungsnetz 1 über ein Thyristorstellglied 2 die Primärseite eines Hochspannungstransformators 3. An die Sekundärseite des Hochspannungstransformators 3 ist ein Gleichrichter 4 angeschlossen, der die Filtergleichspannung für das Elektrofilter 5 liefert. Die Führung der Steuerspannung U_st für den Steuersatz 21 des Thyristorstellgliedes 2 wird von einem Digitalregler 6 vorgenommen, der - wie durch das Gleichheitszeichen angedeutet -, heute im Regelfall aus einem Mikrocomputersystem 7 besteht. Dieses System hat als wesentliche Komponenten die Zentraleinheit 71, den Speicher 72 und die Ein- und Ausgabegeräte 73. Der leichteren Verständlichkeit halber sind jedoch die einzelnen Funktionen dieses Mikrocomputersystems als Funktionsbausteine im Regler 6 dargestellt.

[0020] Wie ersichtlich, ist eine Durchschlagserfassung 62 vorgesehen, die aus Primärstrom und/oder Filterspannung das Kriterium für den Durchschlag ableitet, z.B. in der Weise, daß geprüft wird, ob die Spannung in der gerade vorliegenden Halbwelle der Filtergleichspannung die entsprechenden Werte gleicher Phasenlage in der vorhergehenden Halbwelle der Filtergleichspannung unterschreitet. Ereignet sich ein Durchschlag, so wird durch das Spannungsabsenkungsglied 63 über den Spannungsregler 61 eine entsprechend verringerte Steuerspannung U_st erzeugt und damit die Filterspannung um den Wert Δ U_F abgesenkt. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer wird diese Spannung wieder mit einem vorgegebenen Gradienten - Gradientenwähler 64 - wieder bis zur Durchschlagsgrenze angehoben, worauf sich dann das vorstehend beschriebene Spiel wiederholt.

[0021] Zusätzlich zu den Durchschlägen D werden auch die Folgedurchschläge D_F erfaßt. Hierzu ist mit der Durchschlagserfassung 62 eine Folgedurchschlagserfassung 66 über eine Prüfstufe 65 verbunden; diese meldet Durchschläge, die innerhalb der sog. Durchbruchsfolgezeit t_F liegen als Folgedurchschläge an das Folgedurchschlagserfassungsglied 66.

[0022] Dieses bewirkt dann über das Spannungsabsenkungsglied 68 die Herabsetzung der Filterspannung bzw. der Steuerspannung auf Null und deren langsamen Anstieg bis zum vorgegebenen neuen Spannungswert. Da Pausenzeit tp und Zeit t_H des Anstieges ebenso wie die Durchbruchsfolgezeit als Funktion der Zahl der Folgedurchschläge D_F innerhalb einer vorgegebenen Suchperiode angesehen werden, wird in einem Folgedurchschlagspeicher 67 auch noch ein der Zahl h der Folgedurchschläge innerhalb einer vorgegebenen Suchperiode proportionaler Wert gespeichert und als entsprechende Größe zur Festlegung der Durchbruchsfolgezeit und der anderen Zeiten verwendet.

Ansprüche

1. Verfahren zum selbsttätigen Führen der Spannung eines Elektrofilters an der Durchschlagsgrenze durch zeitabhängige Steigerung der Filterspannung bis zum Durchschlag und anschließende durchschlagsabhängige Absenkung um einen vorgegebenen Betrag auf einen neuen Wert, dadurch gekennzeichnet , daß bei einem innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer, der sog. Durchbruchsfolgezeit (t_F) auf einen Durchschlag (D) folgenden weiteren Durchschlag, dem sog. Folgedurchschlag (D_F) die Filterspannung (U_F) auf Null abgesenkt und nach einer vorgebbaren Pause (tp) innerhalb einer vorgegebenen Hochlaufzeit (t_H) auf den neuen Wert hochgeführt wird, wobei die Durchbruchsfolgezeit (t_F) etwas größer als die Summe aus Pausen- und Hochlaufzeit gewählt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Pausen und Hochlaufzeit (tp, t_H) von der Zahl (h) der Folgedurchschläge (D_F) in einer vorgegebenen Suchperiode abhängig gemacht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Suchperiode von der Zahl (h) der Durchschläge abhängig gemacht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Durchschlag (D) die Spannung (_UF) um einen prozentualen Betrag (ΔU_F) abgesenkt wird, der von der Durchschlagshäufigkeit in einer vorhergehend festgelegten Zeitperiode abhängig ist.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4 bei einem Elektrofilter, das über einen Gleichrichter, einen Transformator und ein Stellglied aus einem Wechselspannungsnetz gespeist ist, d a - durch gekennzeichnet , daß ein Mikrocomputersystem (7) vorgesehen ist, das aus gemessenen Werten und gespeicherten Betriebsparametern die erforderliche Steuerspannung (U_st) für das Stellglied (2) errechnet.

Zeichnung