浅论电除尘器的电气控制技术

王宇

（天津市第一轻工业学校，天津 300232）

0 引言

在火力发电生产中，电除尘器为配套设备，用于清除烟气中的颗粒烟尘，达到降低排入大气层中烟尘量的目的，从而使环境污染得到改善。在国家号召低碳环保生产的背景下，电除尘器将成为重要环保设备。采用电气控制技术，可以使电除尘器保持安全、稳定、高效运行，并且能够加强设备节能管理，因此还应加强电除尘器电气控制技术的研究，使设备得到进一步推广应用。

1 电除尘器工作原理

火电厂机组功率通常能够达到60kW，所以采用的电除尘器结构庞大，加上灰斗整体高度能够达到35m左右，需要加强结构稳定性分析。在工作过程中，烟气经过烟道进入设备主体结构后将带有正电荷，然后进入拥有多层阴极板的设备通道，发生相互吸附作用，促使烟气颗粒灰尘被吸附在阴极板上[1-2]。通过对阴极板进行定时打击，则能使烟尘跌落在下放灰斗中，达到除尘的目的。从设备工作原理上来看，需要向除尘本体直接施加直流高压电源，促使极板和极线之间产生高压静电场。在静电场的作用下，空气将发生电离，导致正负离子的产生。进入高压静电场，烟气中的粉尘将与带电粒子结合，发生尘粒荷电作用。之后粒子被接线板吸附，受振打作用最终将被吸收。

2 电除尘器中电气控制技术应用优势

2.1 提高除尘效率

电除尘器需要采用振打方式清灰，在振打均匀和粒度一定的条件下，设备除尘效率主要受振打周期、方式等因素的影响。振打周期是否合理，关系到脱落尘块能否落入灰斗。如果时间过长，阴极板上积灰过多，就会导致带电粉尘在极板上的导电性能降低。时间过短，粉尘会分散落下，造成二次扬尘，被气流带出除尘器，使除尘器效率受到影响。采用电气控制技术，能够利用自动电源调节器实现振打控制，能够利用控制回路和定时器实现振打模式自由调整，比如通过减震操作减轻灰尘颗粒附着力，使灰尘积聚问题得到解决。此外，利用定时器可以进行振打周期调整，避免二次扬尘问题的发生，因此能够使除尘器的除尘效率得到提高。

2.2 保证设备安全

想要使电除尘器保持安全、稳定运行，还要使设备拥有合理电晕功率。因为设备直流高压通常利用380V交流电流高压整流设备提供，设备电场阻抗则为变化负载，受灰尘沉积情况的影响，一旦升高就会导致设备自动升压，降低则会导致设备自动降压，导致电晕现象的发生。采用电气控制技术，可以实现设备电晕功率控制，采用电源实时优化软件进行间隔充电比例的控制，所以能够使设备的电晕现象得到抑制。此外采用电气控制技术能够实现电压和电流采样分析，在负极板间电压和电场强度提高的情况下，准确判断发生火花放电的位置，通过调节控制避免设备运行受内部灰尘燃烧现象的影响，因此能够保证设备安全运行。

2.3 实现节能管理

电除尘器在运行过程中，如果遭遇烟气流量增大、烟气温度升高等情况，将导致设备承担过大的负载。如果设备依然按照原本设定参数工作，将导致设备运行工况持续恶化。长时间在该种工况状态下运行，将导致设备严重积灰，产生较大电能损耗，并且使用寿命会遭到降低。采用电气控制技术，能够利用自动电源调配器对电除尘器相关参数进行调节设置，使设备在不同负载条件下保持良好运行状态。此外，采用该技术也能对设备运行情况进行实时监督，确定设备运行效果，及时发现设备故障隐患，并通过消除隐患延长设备检修周期，节约大量维修费用。因此采用电气控制技术能够使设备长时间处于正常工况状态下，满足设备节能管理需求。

3 电除尘器的电气控制技术应用实践

3.1 高压电控系统的应用

针对电除尘器的高压设备，通常采用高压电控系统实现电气控制管理。该系统对可编程控制技术、微机控制技术等不同电气控制技术进行了集成应用，能够实现高压设备自动跟踪控制检测，对设备电流、电压、火花率等各种运行参数进行跟踪检测，加强设备故障报警指示。具体来讲，系统能够实现设备恒定功率控制和火花跟踪控制，并且能够实现间歇脉冲和最高平均电压的检测控制，满足设备故障自动诊断需求。结合诊断结果，系统能够为设备提供负载短路保护、过流保护、偏励磁保护和开路保护等各种保护功能，采取自动停机、报警等方式实现设备保护控制，并对相关数据信息进行记录和显示，为设备维修管理提供技术支撑[3-4]。在系统工作的过程中，需要利用可编程控制器上模拟量输入模块进行微机控制高压开关柜上模拟量信号的接收，信号大小在4mA-20mA范围内，需要上传至系统微机控制器上处理，根据运算结果对设备运行状态进行判断。一旦发现设备存在故障，系统将利用可编程控制器的数字量外接中间继电器将高压电源切断，因此能够使设备得到有效保护。从电除尘器高压设备控制情况来看，需要采用软硬件结合的电气控制技术满足设备控制要求。

3.2 低压电控系统的应用

针对电除尘器使用的电压设备，主要利用可编程控制方式实现设备控制。针对电除尘器内部使用的输灰设备、振打设备和卸灰设备，都要采用可编程控制器上数字量输入模块进行现场信号的采集，然后利用内部CPU实现数据存储和运算，利用输出模块实现各种设备的控制管理。针对电除尘器内部的加热设备、料位计等各种检测设备，也都能采用可编程控制器实现有效控制，继而使电除尘器运行状态得到全方位管理[5-6]。

针对卸灰和输灰等清灰设备，需要利用可编程控制器完成控制程序编写，在料位计检测发现灰斗中灰达到高料位的情况下，系统会接收到高料位信号，然后依次启动输灰机和卸灰机，达到卸灰的目的。如果检测发现灰处于低料位，系统会接收到低料位信号，然后关闭卸灰机和输灰机。在电除尘器卸灰的过程中，系统会依次完成各灰斗的检测，然后实现对应卸灰机和输灰机的控制，最终完成设备的清灰控制。

针对振打器等设备，需要根据用户程序对设备可控硅的触发周期和波头数进行控制，达到控制设备振打时间和力度的目的。具体来讲，就是要配备相应的可编程控制电磁振打柜，同时完成现场端子箱的配备。在振打柜中，应完成列选开关板、相控整流板、可编程控制器、模拟矩阵显示屏和系统接口板等元器件的安装[7]。在振打器数量较多的情况下，还要利用矩阵原理扩展可编程控制器的输出接口，通过控制无限电个振打器降低设备制造成本。如图1所示，为电磁控制振打主回路原理图。利用半控桥对工频交流220V交流电流信号进行整流，可以得到一组脉动直流信号。通过将信号加载到单向可控硅振条器的两端，则能利用可控硅的触发周期和波头数实现振打时间和力度控制。在可控硅关闭时，还要增设续流二极管将振打器中剩余电流释放出来，使各振打器的振打周期能够与可控硅同步运行。

图1 电磁控制振打主回路原理图Fig.1 Principle diagram of main circuit of electromagnetic control vibration

采取上述技术实现可编程控制器输出接口扩展，需要采用矩阵形式进行振打器的连接。在振打器数量为64个时，可以采用8×8矩阵。由于矩阵大小并未受到限制，因此通过对行列开关进行任意组合，能够实现所有振打器的控制管理。针对由各种开关组成的矩阵，可以进行整流后的脉动信号加载。根据行选和列选参数，可以确定系统能够实现哪个振打器的控制。使可控硅触发信号与半控桥等信号同步，才能实现振打器动作的准确控制。利用译码电路进行编码，可以得到运行状态指示矩阵。根据发光二极管灯亮情况，可以在对应位置上观察到振打器的运行情况。因此采用该种方法能够利用控制柜模拟屏实现振打系统的控制，实时观察设备运行情况。结合电除尘器的控制需求，通常需要将振打周期控制在0-1000min范围内，并且振打强度在10-50ms范围内，确保振打系统能够正常发挥作用。

3.3 监控管理技术的应用

由于电除尘器的运行还会受到烟气热量、流量等因素的影响，所以需要加强电除尘器整体运行状态的监控管理，确保设备故障能够得到及时发现。在实际应用电气控制技术时，可以采用可编程控制技术对现场各种开关量和模拟量进行采集，实现接口连接的外部设备控制。具体在进行系统监控管理时，可以利用可编程控制器通信功能实现数据传输，将现场采集到的数据利用以太网和交换机传输至工控机，利用上位监控系统进行系统集中管理。采用该技术，能够对电除尘器振动电机、卸灰电机、高压电源等各部分的运行参数进行实时监控，并且利用上位机进行数据的显示、存档、分析和处理，加强设备的实时控制。根据采集到的数据，上位机可以对设备在不同工况下的数据进行汇总分析，确定设备是否存在安全隐患，为设备检修维护提供数据依据。而通过连接互联网，也能实现设备的远程控制。采取该种控制技术，能够突破时空限制，根据电除尘器管理控制场地反馈的数据信息实现设备自动化控制，通过远程操纵排除设备存在的问题[8]。想要达成这一目标，还要加强软硬件的配置，确保自动化控制技术能够落实到各个环节，才能使设备得到有效电气控制管理。在实践工作中，采用集中监控方式可能出现控制漏洞，在其中一个环节出现问题时无法对其他环节的运行进行控制。针对这一问题，可以采用现场总线控制方式提高设备电气控制的自动化程度，针对不同装置完成不同运行语言的设计，减少各环节不必要的联系，因此能够实现对电除尘器整体运行情况的全面监控管理，保证设备的安全、稳定运行。

4 结论

通过分析可以发现，在电除尘器应用方面，还要加强电气控制技术分析，以便采用该技术加强电除尘器内部输灰机、振打器等各种设备的实时控制，促使设备除尘效率和节能效果得到提高，保证设备的安全运行。在绿色节能生产要求不断提高的背景下，电除尘器的电气控制技术也将获得较好的应用前景，从而为工业生产带来更多经济效益和社会效益。