CN111420806B - 静电除尘器快速保护*** - Google Patents

静电除尘器快速保护*** Download PDF

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Abstract

一种静电除尘器快速保护***，其包括：静电除尘器、放电极、集尘极、清灰装置和供电控制器，所述静电除尘器壳体上具有进气口和出气口，所述放电极、所述集尘极和所述清灰装置安装在所述静电除尘器壳体内部，所述供电控制器安装在所述静电除尘器壳体外部；其特征在于：所述供电控制器包括快速保护电路和逻辑控制电路,在出现反电晕、闪络、火花放电以及电弧放电的现象时第一时间实现检测并降低静电除尘器电极电压，有效的抑制了上述现象的产生，并同时通过控制器控制高压电源中的开关器件来降低电源输出并及时对电极进行清理，实现了对静电除尘器出现运行异常后电极的快速保护与恢复。

Description

静电除尘器快速保护***
技术领域
本发明属于静电除尘装置领域，具体涉及一种在静电除尘器处于异常工作状态下对其进行快速保护的***。
背景技术
静电除尘器(Electrostatic Precipitator，简称ESP)是一种大型的工业除尘设备，因为具有除尘效率高，能耗低，能够处理高温和大烟气量的气体等特点而被广泛地应用在电力、水泥、钢铁等行业，已经成为各行业烟气治理的主要设备。其工作原理可以概况为，利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。静电除尘器是一个比较复杂的多变的***，如何确保静电除尘器的稳定运行，及时检测和排除其运行故障始终是静电除尘设备领域的重要课题。静电除尘器在实际运行中，会出现一些异常的情况，例如反电晕现象，即当静电除尘器运行在高比电阻粉尘下时，电晕电流的增大和粉尘层的增厚，粉尘层积累电荷量的增加，使得反电场强度增大量大于原电场的增大量，收尘场强减弱，粒子驱进速度降低，收尘效率下降。还例如，除了正常电晕放电外，静电除尘器还会发生不同原因引起的火花放电，包括极间气体击穿而导致的火花放电，高比电阻粉尘层的击穿导致的火花放电,或者是在击穿后形成反电晕放电继而引起火花放电等。
在现有技术中，针对上述问题的解决思路是，在检测到故障发生时降低静电除尘器工作电压或者对电极断电后进行清理和故障排查，例如日立公司就采用的是检测到异常情况后通过控制器控制高压电源中的开关器件来降低电源输出的电压值从而减少反电晕和火花现象的出现，由于其控制的是高压电源的初级电路，根据楞次定理其变压器次级线圈上的电压无法在短时间内降低，且随着高压电源功率的增大这种延时现象会变得比较明显，其调节延时从几秒钟到十几秒不等，其调节的速率较慢，无法在第一时间抑制反电晕和火花现象的出现。在早期的美国静电除尘器控制技术中采用机械继电器直连高压输出端的方式控制电极供电，这种方式在开闭过程中会产生严重的拉弧现象，同时在反电晕和火花产生后通过继电器断开供电并不能直接减小电极上的电荷量，同样无法实现在第一时间抑制反电晕和火花等异常运行现象的出现。
发明内容
随着电子元器件技术的不断发展，耐高压大功率半导体器件和耐高压材料技术的成熟，本发明提出了一种静电除尘器快速保护***，包括：静电除尘器、放电极、集尘极、清灰装置和供电控制器，所述静电除尘器壳体上具有进气口和出气口，所述放电极、所述集尘极和所述清灰装置安装在所述静电除尘器壳体内部，所述供电控制器安装在所述静电除尘器壳体外部，所述静电除尘器壳体下部设置有灰斗，所述静电除尘器壳体通过支架固定；其特征在于：所述供电控制器包括快速保护电路和逻辑控制电路；所述快速保护电路设置在除尘器电极供电的高压段；所述逻辑控制电路包括采样部分和判断部分；所述采样部分通过两个分压电阻采集所述放电极的电压信号和/或通过电流传感器采集所述集尘极的电流信号。
进一步的，所述供电控制器还包括工业电源、高压开关电源和主控制器；所述高压开关电源包括整流模块、稳压模块、高频开关模块和变压输出模块；所述主控制器可用于控制所述高压开关电源的输出电压，用于控制所述清灰装置、所述快速保护电路和所述逻辑控制电路的动作或者供电，所述高压开关电源向所述静电除尘器的所述放电极和所述集尘极供电。
进一步的，所述采样部分，电阻R41和电阻R42串接在一起构成采样电阻，同时电阻R41和电阻R42还与所述放电极和所述集尘极并联，电阻R41一端连接所述放电极，电阻R41另一端连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地；运放U4的同相输入端通过电阻R43连接到电阻R41和电阻R42之间，运放U4的反相输入端连接输出端，运放U4的输出端分为两路，一路输出电压信号到模数转换器，另一路输出电压信号到判断部分；所述判断部分，运放U4输出的电压信号通过电阻R44连接到运放U5的反相输入端，运放U5的反相输入端还通过滤波电容C41接地，电阻R45和电阻R46串联在电源VCC1和接地之间，运放U5的同相输入端连接到电阻R45和电阻R46之间，运放U5的输出端连接所述快速保护电路。
进一步的，所述采样部分，将电流传感器H1设置在所述集尘极的接地线上，用于获得静电除尘器电极上的电流值，并将其转换为电压信号输出，运放U6的同相输入端通过电阻R51连接到电流传感器H1，运放U6的反相输入端连接输出端，运放U6的输出端分为两路，一路输出电压信号到模数转换器，另一路输出电压信号到判断部分；所述判断部分，运放U6输出的电压信号通过电阻R52连接到运放U7的同相输入端，运放U7的同相输入端还通过滤波电容C51接地，电阻R53和电阻R54串联在电源VCC1和接地之间，运放U7的反相输入端连接到电阻R53和电阻R54之间，运放U7的输出端连接所述快速保护电路。
进一步的，所述逻辑控制电路包括电压控制电路和电流控制电路；所述电压控制电路为：电阻R41和电阻R42串接在一起构成所述采样部分的采样电阻，同时电阻R41和电阻R42还与所述放电极和所述集尘极并联，电阻R41一端连接所述放电极，电阻R41另一端连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地，运放U4的同相输入端通过电阻R43连接到电阻R41和电阻R42之间，运放U4的反相输入端连接输出端，运放U4的输出端输出电压信号到电压判断部分；所述电压判断部分，运放U4输出的电压信号通过电阻R44连接到运放U5的反相输入端，运放U5的反相输入端还通过滤波电容C41接地，电阻R45和电阻R46串联在电源VCC1和接地之间，运放U5的同相输入端连接到电阻R45和电阻R46之间；所述电流控制电路为：将电流传感器H1设置在所述集尘极的接地线上构成所述采样部分，用于检测静电除尘器电极上的电流值，并将其转换为电压信号输出；运放U6的同相输入端通过电阻R51连接到电流传感器H1，运放U6的反相输入端连接输出端，运放U6的输出端输出电压信号到电流判断部分；所述电流判断部分：运放U6输出的电压信号通过电阻R52连接到运放U7的同相输入端，运放U7的同相输入端还通过滤波电容C51接地，电阻R53和电阻R54串联在电源VCC1和接地之间，运放U7的反相输入端连接到电阻R53和电阻R54之间。
进一步的，所述运放U5的输出端连接二极管D1的正极，所述运放U7的输出端连接二极管D2的正极，二极管D1的负极和二极管D2的负极相连，并分三路输出连接，第一路连接到所述快速保护电路，第二路通过电阻R6接地，第三路通过电阻R7连接到所述主控制器。
进一步的，所述运放U5的输出端通过电阻R47连接三极管T1的基极，所述运放U7的输出通过电阻R55连接三极管T2的基极；三极管T1的集电极连接电源VCC1，三极管T1的发射极连接三极管T2的集电极，三极管T2的发射极分三路输出连接，第一路连接到所述快速保护电路，第二路通过电阻R6接地，第三路通过电阻R7连接到所述主控制器。
进一步的，其特征在于，所述快速保护电路，由若干个保护支路组成，每个支路均包括一个光电耦合器，其用于进行信号隔离和电平转换，运放U5输出端输出的控制信号分别连接到所述光电耦合器的输入控制端，所述光电耦合器的输出端经过由电容和电阻并联接地组成的计时电路，同时串接有电容和电阻组成的驱动电路，连接到绝缘栅双极型晶体管的栅极，绝缘栅双极型晶体管的漏极连接所述高压开关电源输出到所述放电极的导线上，绝缘栅双极型晶体管的源极连接到高压电容的一端，高压电容的另一端接地，高压电容并联有耗能电阻；相邻保护支路中所述计时电路的电容容量依次增大，优选的，所述高压电容可选择高压陶瓷电容、高压薄膜电容、高压聚丙乙烯电容或者高压石墨烯等电容。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，在除尘器电极供电的高压段设置了快速保护电路，可以在出现反电晕、闪络、火花放电以及电弧放电的现象时第一时间实现检测并降低静电除尘器电极电压，有效的抑制了上述现象的产生，并同时通过控制器控制高压电源中的开关器件来降低电源输出并及时对电极进行清理，实现了对静电除尘器出现运行异常后电极的快速保护与恢复，具有广阔的使用前景。
附图说明
图1为静电除尘器结构示意图；
图2为一个实施例中静电除尘器快速保护***控制结构图；
图3为另一个实施例中静电除尘器快速保护***控制结构图；
图4为另一个实施例中静电除尘器快速保护***控制结构图；
图5为另一个实施例中静电除尘器快速保护***控制结构图；
附图标记说明
1、静电除尘器；11、进气口；12、出气口；13、灰斗；14、支架；
2、放电极；3、集尘极；4、清灰装置；
5、供电控制器；51、工业电源；52、高压开关电源；521、整流模块；522、稳压模块；523、高频开关模块；524、变压输出模块；53、主控制器；54、模数转换器；55、数模转换器；56、快速保护电路；57、逻辑控制电路。
具体实施方式
实施例一
参考附图1、2，一种静电除尘器快速保护***，包括静电除尘器1、放电极2、集尘极3、清灰装置4和供电控制器5，静电除尘器1壳体上具有进气口11和出气口12，放电极2、集尘极3和清灰装置4安装在静电除尘器1壳体内部，供电控制器5安装在静电除尘器1壳体外部，静电除尘器1壳体下部设置有灰斗13，静电除尘器1壳体通过支架14固定。供电控制器5包括工业电源51、高压开关电源52、主控制器53、模数转换器54、数模转换器55、快速保护电路56和逻辑控制电路57。高压开关电源52包括整流模块521、稳压模块522、高频开关模块523和变压输出模块524。工业电源51中的工业交流用电通过高压开关电源52的整流模块521、稳压模块522、高频开关模块523和变压输出模块524进行相应的整流稳压升压后变成高压直流电接入到静电除尘器1内的放电极2上，集尘极3接地或者接高压开关电源52的另一极，高压开关电源52可以输出正高压或者负高压到放电极2上。逻辑控制电路57输出静电除尘器1电极电压信号到模数转换器54，模数转换器54将电极电压信号转换为数字信号输入到主控制器53中，主控制器53根据电极电压信号输出控制信号经过数模转换器55转换为模拟的参考电压值输入到高压开关电源52的高频开关模块523中用于调整高压开关电源52的输出电压。主控制器53还用于控制清灰装置4、快速保护电路56和逻辑控制电路57的动作或者电压供电(图中未示出)。
逻辑控制电路57包括采样部分和判断部分，电阻R41和电阻R42串接在一起构成采样电阻，同时电阻R41和电阻R42还与放电极2和集尘极3并联，电阻R41一端连接放电极2，电阻R41另一端连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地。运放U4的同相输入端通过电阻R43连接到电阻R41和电阻R42之间，运放U4的反相输入端连接输出端，构成电压跟随器。运放U4的输出端分为两路，一路输出电压信号到模数转换器54，另一路输出电压信号到判断部分。判断部分是由运放U5构成的单门限比较器，运放U4输出的电压信号通过电阻R44连接到运放U5的反相输入端，运放U5的反相输入端还通过滤波电容C41接地，电阻45和电阻46串联在电源VCC1和接地之间，运放U5的同相输入端连接到电阻45和电阻46之间，用于输入比较的参考电压，电阻45和电阻46的阻值可以根据实际输入参考电压的需要进行调节，运放U5的输出端连接快速保护电路56。
快速保护电路56，由若干个保护支路组成，以附图2的快速保护电路56为例，其包括三个保护支路，其包括光电耦合器U1、U2、U3，其用于进行信号隔离和电平转换，运放U5输出端输出的控制信号分别连接到光电耦合器U1、U2、U3的输入控制端，光电耦合器U1、U2、U3的输出端分别经过由电容C11和电阻R11并联接地、电容C21和电阻R21并联接地、电容C31和电阻R31并联接地组成的计时电路，串接有电容C12和电阻R12并联、电容C22和电阻R22并联、电容C32和电阻R32并联组成的驱动电路，并分别连接到IGBT1、IGBT2和IGBT3的栅极，IGBT1、IGBT2和IGBT3的漏极连接高压开关电源到52输出到放电极2的导线上，IGBT1、IGBT2和IGBT3的源极分别连接到高压电容C13、C23和C33的一端，高压电容C13、C23和C33的另一端接地，高压电容C13、C23和C33分别并联有耗能电阻R13、R23和R33，IGBT1、IGBT2和IGBT3均为耐高压大功率的绝缘栅双极型晶体管。电容C11、C21和C31的容量关系为C11<C21<C31。根据实际保护需要可以增加或者减少保护支路的数量。高压电容C13、C23和C33可选用高压陶瓷电容、高压薄膜电容、高压聚丙乙烯电容或者高压石墨烯等电容。
该***的工作原理和工作方法为：在静电除尘器1工作一定的时间以后，在放电极2和集尘极3上积累一定量的灰尘，导致反电晕或者火花放电的现象出现，此时两极之间的电压会出现一定的下降，通过电阻R41和电阻R42构成采样电阻实时采集放电极2和集尘极3之间的电压，通过运放U4构成的电压跟随器将采集到的电压信号分别输入到由运放U5构成的单门限比较器和模数转换器54中，电压信号经运放U5构成的单门限比较器和参考电压进行比较当小于设定的参考电压时，运放U5输出高电平到快速保护电路56的光电耦合器U1、U2、U3中，光电耦合器中U1、U2、U3输出控制信号到IGBT1、IGBT2和IGBT3中，由于电容C11、C21和C31的容量关系为C11<C21<C31，因此使得IGBT1、IGBT2和IGBT3依次导通，高压电容C13、C23和C33依次连接到高压开关电源52的电压输出端并开始充电，将放电极2和集尘极3之间的电压瞬间拉低，阻止反电晕或者使火花放电的现象继续出现，通过逻辑控制电路57和快速保护电路56纯硬件结构的相互配合能在10ms以内完成上述动作，实现对除尘器极板和电路的快速保护。同时模数转换器54将接收到的采样信号转换为数字信号输入到主控制器53中，同时主控制器也得到该压降信号后输出控制信号，主控制器53根据电极电压信号输出控制信号经过数模转换器55转换为模拟的参考电压值输入到高压开关电源52的高频开关模块523中用于降低高压开关电源52的输出电压，并控制清灰装置4工作，清理放电极2和集尘极3上的灰尘落入灰斗；在清理工作完成后，主控制器53将快速保护电路56和逻辑控制电路57中的供电电源VCC1和VCC2断电，此时没有控制信号输出到IGBT1、IGBT2和IGBT3，IGBT1、IGBT2和IGBT3依次断开导通，高压电容C13、C23和C33依次断开和高压开关电源52的连接，此时高压电容C13、C23和C33上积累的电荷分别通过并联的电阻R13、R23和R33消耗掉；主控制器53输出控制信号经过数模转换器55转换为模拟的参考电压值输入到高压开关电源52的高频开关模块523中用于升高高压开关电源52的输出电压到正常除尘状态，主控制器53控制供电电源VCC1和VCC2通电，快速保护电路56和逻辑控制电路57开始工作，继续对放电极2和集尘极3上的电压进行检测。
实施例二
参考附图3，一种静电除尘器快速保护***，在实施例一的基础上，将逻辑控制电路57的采样部分替换为：将电流传感器H1设置在集尘极3的接地线上，电流传感器H1可以具体选用霍尔电流传感器，用于检测获得静电除尘器电极上的电流值，并将其转换为电压信号输出。运放U6的同相输入端通过电阻R51连接到电流传感器H1，运放U6的反相输入端连接输出端，构成电压跟随器。运放U6的输出端分为两路，一路输出电压信号到模数转换器54，另一路输出电压信号到判断部分。判断部分是由运放U7构成的单门限比较器，运放U6输出的电压信号通过电阻R52连接到运放U7的同相输入端，运放U7的同相输入端还通过滤波电容C51接地，电阻53和电阻54串联在电源VCC1和接地之间，运放U7的反相输入端连接到电阻53和电阻54之间，用于输入比较的参考电压，电阻53和电阻54的阻值可以根据实际输入参考电压的需要进行调节，运放U7的输出端连接快速保护电路56。
该***的工作原理和工作方法为：在静电除尘器1工作一定的时间以后，在放电极2和集尘极3上积累一定量的灰尘，会产生闪络、火花放电或者电弧放电的现象，此时集尘极3的接地回路上会出现比正常除尘状态大的电流，通过电流传感器H1获得接地回路上的电流信号，并将其转换为电压信号，通过运放U6构成的电压跟随器将采集到的电流值转换成的电压信号分别输入到由运放U7构成的单门限比较器和模数转换器54中，电压信号经运放U7构成的单门限比较器和参考电压进行比较当大于设定的参考电压时(即表明集尘极3的接地回路上出现大于预设值的电流)，运放U7输出高电平到快速保护电路56的光电耦合器中U1、U2、U3中，光电耦合器中U1、U2、U3输出控制信号到IGBT1、IGBT2和IGBT3中，由于电容C11、C21和C31的容量关系为C11<C21<C31，因此使得IGBT1、IGBT2和IGBT3依次导通，高压电容C13、C23和C33依次连接到高压开关电源52的电压输出端并开始充电，将放电极2和集尘极3之间的电压瞬间拉低，阻止闪络、火花放电或者电弧放电的现象继续出现，通过逻辑控制电路57和快速保护电路56纯硬件结构的相互配合能在10ms以内完成上述动作，实现对除尘器极板和电路的快速保护。同时模数转换器54将接收到的采样信号转换为数字信号输入到主控制器53中，同时主控制器也得到该电流信号后输出控制信号，主控制器53根据电极电压信号输出控制信号经过数模转换器55转换为模拟的参考电压值输入到高压开关电源52的高频开关模块523中用于降低高压开关电源52的输出电压，并控制清灰装置4工作，清理放电极2和集尘极3上的灰尘落入灰斗；在清理工作完成后，主控制器53将快速保护电路56和逻辑控制电路57中的供电电源VCC1和VCC2断电，此时没有控制信号输出到IGBT1、IGBT2和IGBT3，IGBT1、IGBT2和IGBT3依次断开导通，高压电容C13、C23和C33依次断开和高压开关电源52的连接，此时高压电容C13、C23和C33上积累的电荷分别通过并联的电阻R13、R23和R33消耗掉；主控制器53输出控制信号经过数模转换器55转换为模拟的参考电压值输入到高压开关电源52的高频开关模块523中用于升高高压开关电源52的输出电压到正常除尘状态，主控制器53控制供电电源VCC1和VCC2通电，快速保护电路56和逻辑控制电路57开始工作，继续对集尘极3的接地回路上的电流进行检测。
实施例三
参考附图4，一种静电除尘器快速保护***，在实施例一、二的基础上，将实施例一、二中的逻辑控制电路57结合到一起组成新的逻辑控制电路57。具体为：
电阻R41和电阻R42串接在一起构成采样电阻，同时电阻R41和电阻R42还与放电极2和集尘极3并联，电阻R41一端连接放电极2，电阻R41另一端连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地。运放U4的同相输入端通过电阻R43连接到电阻R41和电阻R42之间，运放U4的反相输入端连接输出端，构成电压跟随器。运放U4的输出端输出电压信号到电压判断部分。电压判断部分是由运放U5构成的单门限比较器，运放U4输出的电压信号通过电阻R44连接到运放U5的反相输入端，运放U5的反相输入端还通过滤波电容C41接地，电阻45和电阻46串联在电源VCC1和接地之间，运放U5的同相输入端连接到电阻45和电阻46之间，用于输入比较的参考电压，电阻45和电阻46的阻值可以根据实际输入参考电压的需要进行调节，运放U5的输出端连接二极管D1的正极。
将电流传感器H1设置在集尘极3的接地线上，电流传感器H1可以具体选用霍尔电流传感器，用于检测获得静电除尘器电极上的电流值，并将其转换为电压信号输出。运放U6的同相输入端通过电阻R51连接到电流传感器H1，运放U6的反相输入端连接输出端，构成电压跟随器。运放U6的输出端输出电压信号到电流判断部分。电流判断部分是由运放U7构成的单门限比较器，运放U6输出的电压信号通过电阻R52连接到运放U7的同相输入端，运放U7的同相输入端还通过滤波电容C51接地，电阻53和电阻54串联在电源VCC1和接地之间，运放U7的反相输入端连接到电阻53和电阻54之间，用于输入比较的参考电压，电阻53和电阻54的阻值可以根据实际输入参考电压的需要进行调节，运放U7的输出端连接二极管D2的正极。
二极管D1的负极和二极管D2的负极相连，并分三路连接，第一路连接到快速保护电路56，第二路通过电阻R6接地，第三路通过电阻R7连接到主控制器53，二极管D1和二极管D2及其周围电路组成或门电路。
该***的工作原理和工作方法为：在静电除尘器1工作一定的时间以后，在放电极2和集尘极3上积累一定量的灰尘，会产生反电晕、闪络、火花放电或者电弧放电的现象，此时两极之间的电压会出现一定的下降或者集尘极3的接地回路上会出现比正常除尘状态大的电流，通过电阻R41和电阻R42构成采样电阻实时采集放电极2和集尘极3之间的电压，通过运放U4构成的电压跟随器将采集到的电压信号分别输入到由运放U5构成的单门限比较器和模数转换器54中，电压信号经运放U5构成的单门限比较器和参考电压进行比较当小于设定的参考电压时，运放U5输出高电平到二极管D1和二极管D2及其周围电路组成或门电路。通过电流传感器H1获得接地回路上的电流信号，并将其转换为电压信号，通过运放U6构成的电压跟随器将采集到的电流值转换成的电压信号分别输入到由运放U7构成的单门限比较器和模数转换器54中，电压信号经运放U7构成的单门限比较器和参考电压进行比较当大于设定的参考电压时(即表明集尘极3的接地回路上出现大于预设值的电流)，运放U7输出高电平到二极管D1和二极管D2及其周围电路组成或门电路。当运放U5或者运放U7任一个输出高电平时(即压降或者过流问题择一存在时)，二极管D1和二极管D2及其周围电路组成或门电路输出高电平故障信号到快速保护电路56的光电耦合器U1、U2、U3中，光电耦合器中U1、U2、U3输出控制信号到IGBT1、IGBT2和IGBT3中，由于电容C11、C21和C31的容量关系为C11<C21<C31，因此使得IGBT1、IGBT2和IGBT3依次导通，高压电容C13、C23和C33依次连接到高压开关电源52的电压输出端并开始充电，将放电极2和集尘极3之间的电压瞬间拉低，阻止反电晕、闪络、火花放电或者电弧放电的现象继续出现，通过逻辑控制电路57和快速保护电路56纯硬件结构的相互配合能在10ms以内完成上述动作，实现对除尘器极板和电路的快速保护。同时二极管D1和二极管D2及其周围电路组成或门电路输出的高电平故障信号输入到主控制器53中，同时主控制器也得到该故障信号后输出控制信号，主控制器53根据故障信号输出控制信号经过数模转换器55转换为模拟的参考电压值输入到高压开关电源52的高频开关模块523中用于降低高压开关电源52的输出电压，并控制清灰装置4工作，清理放电极2和集尘极3上的灰尘落入灰斗；在清理工作完成后，主控制器53将快速保护电路56和逻辑控制电路57中的供电电源VCC1和VCC2断电，此时没有控制信号输出到IGBT1、IGBT2和IGBT3，IGBT1、IGBT2和IGBT3依次断开导通，高压电容C13、C23和C33依次断开和高压开关电源52的连接，此时高压电容C13、C23和C33上积累的电荷分别通过并联的电阻R13、R23和R33消耗掉；主控制器53输出控制信号经过数模转换器55转换为模拟的参考电压值输入到高压开关电源52的高频开关模块523中用于升高高压开关电源52的输出电压到正常除尘状态，主控制器53控制供电电源VCC1和VCC2通电，快速保护电路56和逻辑控制电路57开始工作，继续对放电极2和集尘极3上的电压和集尘极3的接地回路上的电流进行检测。
实施例四
参考附图5，一种静电除尘器快速保护***，在实施例一、二的基础上，将实施例一、二中的逻辑控制电路57结合到一起组成新的逻辑控制电路57(区别于实施例三)。具体为：
电阻R41和电阻R42串接在一起构成采样电阻，同时电阻R41和电阻R42还与放电极2和集尘极3并联，电阻R41一端连接放电极2，电阻R41另一端连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地。运放U4的同相输入端通过电阻R43连接到电阻R41和电阻R42之间，运放U4的反相输入端连接输出端，构成电压跟随器。运放U4的输出端输出电压信号到电压判断部分。电压判断部分是由运放U5构成的单门限比较器，运放U4输出的电压信号通过电阻R44连接到运放U5的反相输入端，运放U5的反相输入端还通过滤波电容C41接地，电阻45和电阻46串联在电源VCC1和接地之间，运放U5的同相输入端连接到电阻45和电阻46之间，用于输入比较的参考电压，电阻45和电阻46的阻值可以根据实际输入参考电压的需要进行调节，运放U5的输出端通过电阻R47连接三极管T1的基极。
将电流传感器H1设置在集尘极3的接地线上，电流传感器H1可以具体选用霍尔电流传感器，用于检测获得静电除尘器电极上的电流值，并将其转换为电压信号输出。运放U6的同相输入端通过电阻R51连接到电流传感器H1，运放U6的反相输入端连接输出端，构成电压跟随器。运放U6的输出端输出电压信号到电流判断部分。电流判断部分是由运放U7构成的单门限比较器，运放U6输出的电压信号通过电阻R52连接到运放U7的同相输入端，运放U7的同相输入端还通过滤波电容C51接地，电阻53和电阻54串联在电源VCC1和接地之间，运放U7的反相输入端连接到电阻53和电阻54之间，用于输入比较的参考电压，电阻53和电阻54的阻值可以根据实际输入参考电压的需要进行调节，运放U7的输出端通过电阻R55连接三极管T2的基极。
三极管T1的集电极连接电源VCC1，三极管T1的发射极连接三极管T2的集电极，三极管T2的发射极分三路连接，第一路连接到快速保护电路56，第二路通过电阻R6接地，第三路通过电阻R7连接到主控制器53，三极管T1和三极管T2及其周围电路组成与门电路。
该***的工作原理和工作方法为：在静电除尘器1工作一定时间以后，在放电极2和集尘极3上积累一定量的灰尘，会产生反电晕、闪络、火花放电以及电弧放电的现象，此时两极之间的电压会出现一定的下降以及集尘极3的接地回路上会出现比正常除尘状态大的电流，通过电阻R41和电阻R42构成采样电阻实时采集放电极2和集尘极3之间的电压，通过运放U4构成的电压跟随器将采集到的电压信号分别输入到由运放U5构成的单门限比较器和模数转换器54中，电压信号经运放U5构成的单门限比较器和参考电压进行比较当小于设定的参考电压时，运放U5输出高电平到三极管T1和三极管T2及其周围电路组成与门电路。通过电流传感器H1获得接地回路上的电流信号，并将其转换为电压信号，通过运放U6构成的电压跟随器将采集到的电流值转换成的电压信号分别输入到由运放U7构成的单门限比较器和模数转换器54中，电压信号经运放U7构成的单门限比较器和参考电压进行比较当大于设定的参考电压时(即表明集尘极3的接地回路上出现大于预设值的电流)，运放U7输出高电平到三极管T1和三极管T2及其周围电路组成与门电路。当运放U5以及运放U7均输出高电平时(即压降以及过流同时存在时)，三极管T1和三极管T2及其周围电路组成的与门电路输出高电平故障信号到快速保护电路56的光电耦合器U1、U2、U3中，光电耦合器U1、U2、U3输出控制信号到IGBT1、IGBT2和IGBT3中，由于电容C11、C21和C31的容量关系为C11<C21<C31，因此使得IGBT1、IGBT2和IGBT3依次导通，高压电容C13、C23和C33依次连接到高压开关电源52的电压输出端并开始充电，将放电极2和集尘极3之间的电压瞬间拉低，阻止反电晕、闪络、火花放电以及电弧放电的现象继续出现，通过逻辑控制电路57和快速保护电路56纯硬件结构的相互配合能在10ms以内完成上述动作，实现对除尘器极板和电路的快速保护。同时三极管T1和三极管T2及其周围电路组成的与门电路输出的高电平故障信号输入到主控制器53中，同时主控制器也得到该故障信号后输出控制信号，主控制器53根据故障信号输出控制信号经过数模转换器55转换为模拟的参考电压值输入到高压开关电源52的高频开关模块523中用于降低高压开关电源52的输出电压，并控制清灰装置4工作，清理放电极2和集尘极3上的灰尘落入灰斗；在清理工作完成后，主控制器53将快速保护电路56和逻辑控制电路57中的供电电源VCC1和VCC2断电，此时没有控制信号输出到IGBT1、IGBT2和IGBT3，IGBT1、IGBT2和IGBT3依次断开导通，高压电容C13、C23和C33依次断开和高压开关电源52的连接，此时高压电容C13、C23和C33上积累的电荷分别通过并联的电阻R13、R23和R33消耗掉；主控制器53输出控制信号经过数模转换器55转换为模拟的参考电压值输入到高压开关电源52的高频开关模块523中用于升高高压开关电源52的输出电压到正常除尘状态，主控制器53控制供电电源VCC1和VCC2通电，快速保护电路56和逻辑控制电路57开始工作，继续对放电极2和集尘极3上的电压和集尘极3的接地回路上的电流进行检测。
上述实施例中的技术方案已经对本发明的内容进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于木发明中的实施例，木领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种静电除尘器快速保护***，包括：静电除尘器(1)、放电极(2)、集尘极(3)、清灰装置(4)和供电控制器(5)，所述静电除尘器(1)壳体上具有进气口(11)和出气口(12)，所述放电极(2)、所述集尘极(3)和所述清灰装置(4)安装在所述静电除尘器(1)壳体内部，所述供电控制器(5)安装在所述静电除尘器(1)壳体外部，所述静电除尘器(1)壳体下部设置有灰斗(13)，所述静电除尘器(1)壳体通过支架(14)固定；其特征在于：所述供电控制器(5)包括高压开关电源(52)、快速保护电路(56)、逻辑控制电路(57)、工业电源(51)和主控制器(53)；所述高压开关电源(52)包括整流模块(521)、稳压模块(522)、高频开关模块(523)和变压输出模块(524)；所述主控制器(53)可用于控制所述高压开关电源(52)的输出电压，用于控制所述清灰装置(4)、所述快速保护电路(56)和所述逻辑控制电路(57)的动作或者供电；所述高压开关电源(52)向所述静电除尘器(1)的所述放电极(2)和所述集尘极(3)供电；所述快速保护电路(56)设置在静电除尘器放电极供电的高压段；所述逻辑控制电路(57)包括采样部分和判断部分；所述采样部分通过两个分压电阻采集所述放电极(2)的电压信号和/或通过电流传感器采集所述集尘极(3)的电流信号；
所述快速保护电路(56)，由若干个保护支路组成，每个支路均包括一个光电耦合器，其用于进行信号隔离和电平转换，光电耦合器的输入控制端连接所述逻辑控制电路(57)的输出端，所述光电耦合器的输出端经过由电容和电阻并联接地组成的计时电路，同时串接有电容和电阻组成的驱动电路，连接到绝缘栅双极型晶体管的栅极，绝缘栅双极型晶体管的漏极连接所述高压开关电源(52)输出到所述放电极(2)的导线上，绝缘栅双极型晶体管的源极连接到高压电容的一端，高压电容的另一端接地，高压电容并联有耗能电阻；相邻保护支路中所述计时电路的电容容量依次增大；当除尘器运行出现异常时，所述逻辑控制电路(57)分别输出控制信号到所述快速保护电路(56)和所述主控制器(53)，所述快速保护电路(56)采用纯硬件控制结构在短时间内响应，降低除尘电极上的电压值；所述主控制器(53)在接到所述快速保护电路(56)的信号后输出控制信号到所述高压开关电源(52)中，降低高压开关电源(52)的输出电压，并控制所述清灰装置(4)工作，清理所述放电极(2)和所述集尘极(3)上的灰尘。
2.根据权利要求1所述的一种静电除尘器快速保护***，其特征在于，所述采样部分，电阻R41和电阻R42串接在一起构成采样电阻，同时电阻R41和电阻R42还与所述放电极(2)和所述集尘极(3)并联，电阻R41一端连接所述放电极(2)，电阻R41另一端连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地；运放U4的同相输入端通过电阻R43连接到电阻R41和电阻R42之间，运放U4的反相输入端连接输出端，运放U4的输出端分为两路，一路输出电压信号到模数转换器(54)，另一路输出电压信号到判断部分；所述判断部分，运放U4输出的电压信号通过电阻R44连接到运放U5的反相输入端，运放U5的反相输入端还通过滤波电容C41接地，电阻R45和电阻R46串联在电源VCC1和接地之间，运放U5的同相输入端连接到电阻R45和电阻R46之间，运放U5的输出端连接所述快速保护电路(56)。
3.根据权利要求1所述的一种静电除尘器快速保护***，其特征在于，所述采样部分，将电流传感器H1设置在所述集尘极(3)的接地线上，用于获得静电除尘器电极上的电流值，并将其转换为电压信号输出，运放U6的同相输入端通过电阻R51连接到电流传感器H1，运放U6的反相输入端连接输出端，运放U6的输出端分为两路，一路输出电压信号到模数转换器(54)，另一路输出电压信号到判断部分；所述判断部分，运放U6输出的电压信号通过电阻R52连接到运放U7的同相输入端，运放U7的同相输入端还通过滤波电容C51接地，电阻R53和电阻R54串联在电源VCC1和接地之间，运放U7的反相输入端连接到电阻R53和电阻R54之间，运放U7的输出端连接所述快速保护电路(56)。
4.根据权利要求1所述的一种静电除尘器快速保护***，其特征在于，所述逻辑控制电路(57)包括电压控制电路和电流控制电路；所述电压控制电路为：电阻R41和电阻R42串接在一起构成所述采样部分的采样电阻，同时电阻R41和电阻R42还与所述放电极(2)和所述集尘极(3)并联，电阻R41一端连接所述放电极(2)，电阻R41另一端连接电阻R42的一端，电阻R42的另一端接地，运放U4的同相输入端通过电阻R43连接到电阻R41和电阻R42之间，运放U4的反相输入端连接输出端，运放U4的输出端输出电压信号到电压判断部分；所述电压判断部分，运放U4输出的电压信号通过电阻R44连接到运放U5的反相输入端，运放U5的反相输入端还通过滤波电容C41接地，电阻R45和电阻R46串联在电源VCC1和接地之间，运放U5的同相输入端连接到电阻R45和电阻R46之间；所述电流控制电路为：将电流传感器H1设置在所述集尘极(3)的接地线上构成所述采样部分，用于检测静电除尘器电极上的电流值，并将其转换为电压信号输出；运放U6的同相输入端通过电阻R51连接到电流传感器H1，运放U6的反相输入端连接输出端，运放U6的输出端输出电压信号到电流判断部分；所述电流判断部分：运放U6输出的电压信号通过电阻R52连接到运放U7的同相输入端，运放U7的同相输入端还通过滤波电容C51接地，电阻R53和电阻R54串联在电源VCC1和接地之间，运放U7的反相输入端连接到电阻R53和电阻R54之间。
5.根据权利要求4所述的一种静电除尘器快速保护***，其特征在于，所述运放U5的输出端连接二极管D1的正极，所述运放U7的输出端连接二极管D2的正极，二极管D1的负极和二极管D2的负极相连，并分三路输出连接，第一路连接到所述快速保护电路(56)，第二路通过电阻R6接地，第三路通过电阻R7连接到所述主控制器(53)。
6.根据权利要求4所述的一种静电除尘器快速保护***，其特征在于，所述运放U5的输出端通过电阻R47连接三极管T1的基极，所述运放U7的输出通过电阻R55连接三极管T2的基极；三极管T1的集电极连接电源VCC1，三极管T1的发射极连接三极管T2的集电极，三极管T2的发射极分三路输出连接，第一路连接到所述快速保护电路(56)，第二路通过电阻R6接地，第三路通过电阻R7连接到所述主控制器(53)。
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