DE2949786A1 - Verfahren zum ermitteln der filterstromgrenze eines elektrofilters - Google Patents
Verfahren zum ermitteln der filterstromgrenze eines elektrofiltersInfo
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Description
METALLGESELLSCHAFT AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Frankfurt/Main ·*»·»« - Λ
79 P 8 5 2 9
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Berlin und München
Berlin und München
Verfahren zum Ermitteln der Filterstromgrenze eines Elektrofilter
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln
der Filterstromgrenze eines Elektrofilter, das z.B. über ein Thyristorstellglied aus einem Wechselstromnetz
gespeist ist und bei dem die Steuerspannung des Stellgliedes abhängig von Filterbetriebswerten bis
zu einer vorgegebenen Filterstromgrenze änderbar ist.
Mit diesem Oberbegriff wird auf ein Steuerverfahren Bezug genommen, wie es beispielsweise in der Siemens-Zeitschrift
1971, S. 56? - 572 näher beschrieben ist. 20
Da die Wirksamkeit eines Elektrofilters etwa mit dem
Quadrat der anliegenden Spannung steigt, muß man bestrebt sein, die Filterspanr.ung so hoch wie möglich
einzustellen. Die Durchbruchsfostigkeit des Gases be-
Ch 2 Sie / 23.11.1979
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grenzt allerdings diese Spannung nach oben. Da es außer dem Durchbruch selbst kein Kriterium für die maximal
mögliche Spannung gibt, müssen in bestimmten Zeitabständen Durchbrüche herbeigeführt werden, um diese Grenze
abzutasten. Da sich die Durchbruchsgrenze sehr schnell ändern kann, muß relativ häufig abgetastet werden.
Bei einer derartigen durchschlagabhängigen Regelung muß dafür gesorgt werden, daß die Strombelastbarkeit der
Anlage nicht überschritten wird. Bei der bekannten Anordnung
wird durch eine einstellbare Strombegrenzung bei Erreichen des eingestellten Wertes ein weiteres Ansteigen
der Steuerspannung verhindert. Steigt der Strom wegen einer Verkleinerung des Staubwiderstandes an,
dann bewirkt die Strombegrenzung ein langsames Absenken der Steuerspannung, bis der Strom auf seinen eingestellten
Wert abgesunker. .1st.
Neben dieser Nennetrombe^r^nzung ist noch eine andere
Art der Filterstrombegrer?.un£ von Interesse. Unter bestimmten
Betriebsbedingungen des Elektrofliters, z.B.
in Sinteranlagen oder ira Bypansbetrieb im Zementwerk
kann entweder ein Filterspannungsmaximum oder auch eine Filterspannurigssättigung eintreten. Hier ist das Ziel
der Funktion "Strombegrenzung" das Maximum bzw. die Sättigung festzustellen, um unnötig hohe Filterströme
zu verhindern.
Die Aufgabe der vorliegeacen Erfindung besteht darin,
die vom Betriebszustand des Filters abhängige Filterstromgrenze so zu bestimmen, daß sich ein optimales
Verhältnis von Abscheiderlei .oiung zum Energieaufwand
ergibt.
Diese Aufgabe wird errfindungsgeraäß dadurch gelöst, daß
während des Filterbetriebes in vorgegebenen Zeitabstän-
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den die Steuerspannung selbsttätig in vorgegebenen Schritten bis zu einem Minimalwert und von hier aus
wieder bis zum ursprünglichen Wert geändert wird, daß dabei fortlaufend die Verhältnisse von Änderung der FiI-terspannung
zu Änderung der Steuerspannung und Änderung
der Filterspannung zur Änderung des Filterstromes berechnet werden und daß beim Unterschreiten vorgegebener
Grenzwerte dieser Verhältnisse oder bei einer Vorzeichenänderung zweier aufeinanderfolgender Verhältniswerte der
jeweils zugehörige Filterstrom die Filterstromgrenze bestimmt.
Auf diese Weise lassen sich Sättigungserscheinungen bzw. Maximalwerte der Filterspannung erkennen, ab denen eine
weitere Steigerung der Energiezufuhr zum Filter, d.h. Stromerhöhung, keine wesentliche Erhöhung der Abscheiderleistung
mehr ergibt.
Das Erkennen derartiger Grenzwerte ist im Hinblick auf einen wirtschaftlichen Betrieb des Elektrofilter von
großem Interesse.
Vorteilhafterweise wird die Filterstromgrenze, ab der eine weitere Steigerung der Filterleistung verhindert
wird, etwa so gewählt, daß sie 3 bis 1596 über dem Filterstrom
liegt, an dem die vorstehend erwähnten Kriterien vorliegen.
Vorteilhafterweise werden ferner die zu Jedem Schritt
gehörigen Werte von Filterstrom und Filterspannung gespeichert und die daraus bestimmbare Filtercharakteristik
angezeigt. Dies gibt zum einen dem Bedienungspersonal einen Aufschluß über das Betriebsverhalten
des Filters und kann andererseits von Interesse für übergeordnete Optimierungsstrategien mehrerer Filter
sein. Bei der Aufnahme der Filtercharakteristik wird
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ferner vorteilhafterweis«? das Verhältnis von Änderung
der Filterspannung und Änderung des Filterstromes zur Änderung der Steuerspannung berechnet. Ergibt sich, daß
die relative Änderung der Filterspannung bei einer Änderung der Steuerspannung größer ist als die Änderung
des Filterstromes, so wird bei Durchschlägen des Filters eine definierte Spannungsabsenkung vorgenommen.
Ergibt sich der umgekehrte Fall, so wird bei Durchschlägen eine definierte StromabSenkung vorgenommen.
Auf diese Weise kann entschieden werden, ob als Reaktion auf einen Durchbruch zweckmäßigerweise der Strom
oder die Spannung um einen vorgegebenen Betrag abzusenken ist, damit man z.B. im Rahmen der vorgegebenen
Durchschlagshäufigkeit bleibt.
Vorteilhafterwelse werden femer bei Vorhandensein mehrerer
hintereinander oder paralielgeschalteter Filter
die Zeitpunkte für die Aufnattme der Filtercharakteristik
so gewählt, daß jeweils nur bei einem Filter die Steuerspannung
variiert wird. Sei z.B. angenommen, daß die Filtercharakteristik alle 15 Minuten aufgenommen wird
and die Aufnahme Jeweils eine Sekunde dauert, ist einzusehen, daß hierdurch der Abscheidebetrieb praktisch
nicht berührt wird.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die YrI iridung näher erläutert;
es zeigen:
Figur 1 das elektrische Sei αLtungsschema einer Filteranlage mit Steuerung,
Figur 1 das elektrische Sei αLtungsschema einer Filteranlage mit Steuerung,
Figur 2 zwei Filtercharekterir-tiken, d.h. Abhängigkeit
von Filterspannung und Filterstrom und Figur 3 den Verlauf der Filtsrspannung in Abhängigkeit
von der Steuerspannung am Stellglied.
Bei der in Figur 1 gezeigten Anordnung wird das Elek-
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trofilter 1 über Hochspannungsgleichrichter 2, Hochspannungstransformator
3 und ein aus antiparallelgeschalteten Thyristoren bestehendes Thyristorstellglied
4 aus einem Wechselspannungsnetz 6 gespeist. In Abhängigkeit von Filterbetriebswerten, wie z.B. Primärstrom und
Primärspannung, Sekundärspannung, Sekundärstrom und Zahl
der Durchschläge im Filter, wird durch einen Regler t- die
Steuerspannung U^+ für das Thyristorstellglied U so Lestimmt,
daß sich optimale Filterbetriebswerte ergeben.
Eine Steuerung dieser Art ist beispielsweise in dem eingangs genannten Aufsatz beschrieben. Im Zuge der heutigen
Digitalisierung der Technik ist es von Vorteil, wenn dieser Regler 5 heute als digitaler Regler ausgebildet
wird, d.h. im wesentlichen aus einem Mikrocomputer^'.-; tem besteht.
Zusätzlich zu dem gerade beschriebener« Filter sind noch
weitere Filter 7 und 8 angedeutet. Die Digitalregler 5 der einzelnen Filter verkehren über einen Datenbus Q-i
mit einem übergeordneten Leitrechner 9, dem eine Anzeige 91 zugeordnet ist. Vo.n Leitrechner 9 her können die
einzelnen Betriebsparameter und Einsrellwerte vorgegeben
werden und gegebenenfalls Optiir.ierungsstrategien für die Filter berechnet werden.
Die Funktion Filterstrom als Funktion der Scheitel-spannung
bzw. des arithmetischen Mittelwertes oder des Effektivwertes der Filterspannung sei nachfolgend als
Filtercharakteristlk bezeichne+:. Sie ist u.a. von dem
momentanen Betrlebsverhältnissen des Elektrofilters abhängig
und muß daher zyklisch, z.B. im Abstand voxi 15 Minuten ermittelt werden, und z"*ar zu einem Zeitpunkt,
an dem nicht gerade die Durchschlagsgrenze abgetastet wird.
Bei der Aufnahme der V'ilterchar^kteristik wird zunächst
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VPA 79 P 8 52 9 BRD
die aktuelle ßteuersparmung U3^ gespeichert und dieser
Wert nach Abschluß der Filtercharakteristikaufnahme erneut an den Thyristorsteller U ausgegeben. Gleichzeitig
werden die zugeordneten Werte von Filterspannung und
Filterstrom gespeichert. Anschließend wird zu Beginn jeder Halbwelle der Primärspannung die Steuerspannung um
ein konstantes Inkrement^U-. vermindert bis zum Erreichen
eines Minimalwertes von z.B. 1 Volt, der durch die untere mögliche Steuerspannung gegeben ist. Anschließend
wird die Steuerspannung Ug+ von diesem Miniinalwert
mit dem gleichen Inkrement wieder bis zum aktuellen Wert am Beginn der Aufnahme hochgefahren. Sei z.
B. angenommen, daß die gesamte Filtercharakteristik in 32 Stützpunkte unterteilt sei, was für die normalen Betriebsverhältnisse
völlig ausreicht, so ist dabei mit einer Maximaldauer von etwa 0,5 bis 1 Sekunde für die
Aufnahme der Filtercharakteristik zu rechnen.
Die jeder Steuerspannung Vc.^ zugeordneten Werte der FiI-terspannung
Up, ^p. 1 usw. und des Filterstromes Ip
werden während der Absenkpha%e gespeichert und mit den entsprechenden Werten der Hochlaufphase arithmetisch
geEittelt. Die hieraus berechnete Charakteristik kann i'.ann in der Anzeige 91 angezeigt werden.
Nach Erreichen des Anfangswertes der Steuerspannung
•wird geprüft, ob die Filterstrombegrenzung verändert
werden muß und der aktuelle Umschaltpunkt zwischen Strom- und Spannungsabsenkung bei Durchschlägen berechnet.
In diesem Zusammenhang sei noch bemerkt, daß beim Auftreten eines Durchschlages während der Aufnahme
der Filtercharakteristik die normale Spannungsbzw. Stromabsenkurgsroutinr- eingreift und die Aufnahme
der Charakter!sti)" abgebrochen wird, da während des
eigentlichen Durchschlages keine brauchbaren Verhältniswerte berechenbar sind.
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In Figur 2 sind zwei Filtercharakteristiken, d.h. Filterstrom Ip in Abhängigkeit von der Filterspannung Up
aufgetragen, und zwar zeigt die Kurve a eine Filtercharakteristik
mit einem Spannungsmaximum und dia Kurve b eine Filtercharakteristik mit Sättigungserscheinungen.
Eine Filterspannungssättigung liegt vor, wenn, Δ Up, _
..-*1 <
y oder ~ vgl. Figur 3 -1Fl
Δ UF1
^USti - ist
wobei Δ Up1, .^. Ip* und Δ ^c+. normierte Inkremente von Filterspannung, Filterstrom und Steuerspannung in Meßpunkt i sind, mit Δ ^. i S, 32
wobei Δ Up1, .^. Ip* und Δ ^c+. normierte Inkremente von Filterspannung, Filterstrom und Steuerspannung in Meßpunkt i sind, mit Δ ^. i S, 32
Als Schwellwert sei z.B.ζ,= 0,005 vereinbart. Wird also
während der Aufnahme der Filtercharakteristik dieser Wert£,unterschritten, so wird in diesem Fall der maximale
Filtergrenzstrom auf den Wert Ipmax = X · -'p
begrenzt, wobei I'p derjenige Wert ist, an dem las betreffende
Kriterium festgestellt wurde und χ zwischen 3 und "\5% gewählt ist.
Ein Filterspannungsmaximum liegt vor, wenn das Vorzeichen
eines Filterspannungsinkrementes ungleich dem Vorzeichen des nächsten Filterspannungsinkrementes bei veränderter
Steuerspannung ist (vgl. Kurve a), d.h. also Vorzeichen mit Λ UFi+1 - UFi+2 - UFi+1
- Up.
^ USti+1 ^i
wobei mit i die Abtastpunkte der Filtercharakteristik bezeichnet sind. Auch In diesem Fall wird dennaximale Filterstrom auf den Wert "begrenzt: Ipmax = X · I'F
wobei mit i die Abtastpunkte der Filtercharakteristik bezeichnet sind. Auch In diesem Fall wird dennaximale Filterstrom auf den Wert "begrenzt: Ipmax = X · I'F
13002S/0107
Der maximale Filterstrom sowie die ihm zugeordneten Werte
der Filter-und der Steuerspannung werden gespeichert,
bie begrenzen z.B. den Stellbereich einer Rauchgasdichteregelung oder das Abtasten der Durchschlagsgrenze.
Zusätzlich kann noch aus der Aufnahme der Filtercharakteristik der Umschaltpunkt festgelegt werden, d.h. der
Punkt, ab dem bei einem Durchschlag vorteilhafterweise eine definierte Spannungs- oder Stromabsenkung vorgenommen
werden soll. Der als Kriterium für diese Wahl angenommene Umschaltpunkt wird dadurch ermittelt, daß
das Verhältnis von Änderung der Filterspannung zur Änderung
der Steuer spannung \·ηά das Verhältnis von Änderung
des Filterstromes zur Änderung der Steuerspannung
berechnet wird und daß diese beiden Verhältniswerte miteinander verglichen werden. Ergibt sich eine relativ
größere Reaktion des Filterstromes als der Filterspannung bei Änderung der Steuerspannung, so wird bei Durchschlägen
mit definierter Stromabsenkung gearbeitet, da dies dann verfahrenstechnisch gunstiger ist. Das umge-
<elirte gilt, falls die relative Spannungsänderung höher
als die relative Stromänderung bei Änderung der Steuerspannung ist,
<O 5 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
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Claims (5)
- Patentansprüche[y. Verfahren zum Ermitteln der Filterstromgrenze eines Elektrofilters, das über ein Stellglied aus einem Vechselstromnetz gespeist ist und bei dem die Steuerspannung des Stellgliedes abhängig von Filterbetriebswerten bis zu einer vorgegebenen Filterstromgrenze änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß während de::; Filterbetriebes Ln vorgegebenen Zeitabständen die SteuerSpannung (Ust) in vorgegebenen Schritten ( Δυ ) bis zu einem Minimalwert und von hier aus wieder bis zum ursprünglichen Wert geändert wird, daß dabei fortlaufend die Verhältnisse von Änderung der Filterspannung (U ) zur Änderung der Steuerspannung und Änderung der Filterspannung zur Änderung des Filterstromes (I ) berechnet werden und daß bei Unterschreiten vcrgegebener Grenzwerte (c ) dieser Verhältnisse oder bei einer Vorzeichenänderung zweier aufeinanderfolgender Verhältniswerte der Jeweils zugehörige Filterstrom (I' ) die Filterstromgrenze (!,jv,- ) bestimmt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstromgrenze (Ipmax) zu etwa 3 bis 15% über demjenigen Filterstrom (I' ) liegt, bei dem eines der Kriterien erfüllt ist.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Jedem Schritt gehörigen 'werte von Filterstrom (I) und Filterspannung (Uv) gespeichert werden und die resultierende Filtercharakteristik angezeigt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorhandensein mehrerer hintereinander oder parallelgeschalteter Filter (1, 7, 8) die Zeitpunkte für die Aufnahme der Filtercharakteristik so gewählt130025/0107ORIGINAL INSPECTED- 2 - VPA 79 P 8 5 2 9 BRDsind, daß jeweils nur bei einem Filter die Steuerspannung (Uß-fc) variiert wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Änderung der Filterspannung (Up) und Änderung des Filterstromes (Ip) zur Änderung der Steuerspannung (Ug+) berechnet wird und durch den jeweils größeren relativen Wert festgelegt ist, ob als Reaktion auf die Durchschläge des Filters eine definierte Spannungs- oder Stromänderung durchgeführt wird.130025/0107
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |