SE513268C2 - Sätt att styra strömtillförsel till en elektrostatisk stoftavskiljare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 j 513 268 2 mindre risker för haverier och driftsavbrott p.g.a. funktionsfel är de i många sammanhang ett självklart val.

Ett ofta mycket svårbemästrat problem uppträder när stoft med hög resistivitet skall avskiljas. Vid sådana driftsfall tvingas man ofta att arbeta med ytterst ogynnsamma driftsparametrar p.g.a. risken för partialurladdningar i det på utfällningselektroderna successivt växande stoftskiktet. När man får partialurladdningar i stoftskiktet blir effekten bl.a. emission av laddningar och stoft från utfällnings- elektroderna, s.k. återstrålning (eng. back-corona).

För att optimera driften och minska energiförbrukningen samtidigt som avskiljningen förbättras har flera metoder för pulsmatning av strömmen till elektrostatiska stoftavskiljare föreslagits. Exempel finns i US-4,052,177 och US-4,410,849.

I den först nämnda föreslås inmatning av pulser som är av storleksordningen mikrosekunder, vilket innebär att likriktarna blir mycket dyra. I den senare föreslås pulser av storleksordningen millisekunder, erhållas genom selektiv styrning av helt vanliga tyristorlikriktare som matas med växelspänning av vilket ganska enkelt kan nätfrekvens.

Genom pulsmodulering av en mellanfrekvens på 10 till 50 kHz erhålles med relativt enkla medel pulslängder ned till 0,02-0,10 ms och en snabb reglering med tillförlitlig styrning av strömtillförsel till en elektrostatisk stoftavskiljare. Sådana metoder beskrivs i bl.a.

DE-35 22 568 Och WO-88/07413.

Kriteriet för en god reglering är antingen att gasen som passerar stoftavskiljaren renas så långt som möjligt eller att man med minsta energiförbrukning håller utsläppen av renad gas med stofthalter under ett föreskrivet gränsvärde. Stoftkoncentrationen i skorstenen är alltså det slutgiltiga kvalitetsmåttet på regleringen.

Ofta arbetar ett flertal stoftavskiljarenheter parallellt och även i serie. Det totala antalet kan vara mer än 20. Av detta skäl är det mycket svårt, för att inte säga omöjligt att enbart med ledning av den stoftkoncentration 10 15 20 25 30 35 å 513.268 ä 3 som uppmätes i skorstenen söka optimera varje enhet i den elektrostatiska stoftavskiljaren.

Ett flertal försök med optimering av driften grundad på enbart mätning av elektriska storheter har redan gjorts och som exempel hänvisas till US-4,311,491, EP-097 161, EP-465 547, EP-184 922 och EP-186 338 samt WO-93/10902.

Dessa exempel, med undantag av den näst sista, EP-186 338, förutsätter dock, kanske omedvetet, att ström matas in till stoftavskiljaren med tyristorstyrda likriktare från ett nät med låg frekvens, 50 eller 60 Hz. I en situation där full frihet råder att mata in strömpulser med godtycklig storlek vid godtycklig frekvens kommer de flesta av dessa metoder inte att kunna användas som optimeringsalgoritmer.

EP-184 922 förefaller vara den enda av de ovan nämnda metoderna, föreslagna för nätfrekvensbundna likriktare, som skulle kunna användas framgångsrikt vid en strömtillförsel med fritt styrbar pulsfrekvens. Vid denna metod maximeras kvoten mellan den toppspänning man erhåller mellan stoftavskiljarens elektroder och den laddning som med varje enskild puls tillföres elektroderna.

EP-186 338, berör enbart styrning av strömpulser där en puls överlagras en basspänning. Denna bygger på samma princip som EP-184 922, men är svårare att tillämpa därför att den förutsätter mätning av den nettoladdning som med varje puls tíllföres elektroderna i stoftavskiljaren. Ett pulsdon med baslikriktare arbetar vanligtvis enligt principen att elektroderna, via en lagringskondensator och en svängningskrets, snabbt laddas upp till hög spänning och att en del av laddningen sedan får svänga tillbaka till lagringskondensatorn. Strömmen i svängningskretsen är oftast en eller två storleksordningar över den intressanta nettoströmmen, d.v.s. skillnaden mellan vad som tillföres och därefter bortföres. Vid denna typ av strömtillförsel är nedan beskriven uppfinning inte lämplig.

Den av ovanstående referenser som anvisar den mest näraliggande metoden är WO-93/10902. I denna föreslås att man fastställer en referensnivå Uref för spänningen, nära koronastartspänningen, och ett tidsintervall, väsentligen 10 15 20 25 30 35 sammanfallande med det intervall för en enskild puls under vilket koronaström går mellan elektroderna i stoftavskiljaren. Därefter beräknas en integral med integranden U(U - Uref) under det fastställda intervallet och integralens värde användes som styrparameter. Denna metod har dock visat sig användbar endast då pulslängden har en konstruktionsbetingad övre begränsning och föreslagen algoritm konvergerar inte, då pulserna tillåtes bli godtyckligt långa.

UPPFINNINGENS SYFTE Det har visat sig att de hittills föreslagna metoder för styrning, vid pulsmatning av ström till en elektrostatisk stoftavskiljare, som bygger på mätning av elektriska storheter inte alltid, vid avskiljning av högresistivt stoft, leder fram till en optimal parameterkombination. En avgörande svaghet för de flesta anvisade metoderna är att de fungerar på avsett sätt bara när pulsfrekvensen på något sätt är under bivillkor, exv. är lika med eller en submultipel av nätfrekvensen.

Det är en huvuduppgift för föreliggande uppfinning att anvisa en metod som, grundad på mätning av enbart elektriska storheter i en viss stoftavskiljarenhet, rent allmänt ger en snabb och säker inreglering av denna elektrostatiska stoftavskiljarenhet.

Det är speciellt en uppgift för aktuell uppfinning att anvisa en metod som kan användas vid pulsmatning av ström, vid såväl höga som låga frekvenser, från förhållanden, med intermittent uppladdning, som nästan motsvarar likspänning, ända ned till pulslängder av storleksordningen 1 mikrosekund och därunder. 10 15 20 25 30 35 f 513 268 -" 5 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning avser ett sätt att vid en elektrostatisk stoftavskiljarenhet, emissionselektroder och utfällningselektroder, mellan vilka en periodiskt varierande högspänning upprätthålles, styra en till dessa matad pulserande likström. En inreglering sker genom att den pulserande likströmmens frekvens, pulshöjd och/eller pulslängd, varieras, så att ett flertal frekvens- innefattande höjd-längd-kombinationer erhålls. Spänningen mellan emissionselektroder och utfällningselektroder mätes.

Vid sättet enligt uppfinningen definieras ett tidsintervall, vars längd inte överstiger periodtiden 1/f, där f är pulsfrekvensen, och inte understiger pulslängden, för varje frekvens-höjd-längd-kombination. En funktion av spänningen definieras, beräknas och integreras under det fastställda tidsintervallet. Ett godhetstal fastställes genom att det erhållna värdet för integralen divideras med längden av pulsen eller med en skalfaktor beroende av pulsens längd. Det fastställda godhetstalet användes för utväljande av den pulserande likströmmens frekvens-höjd- längd-kombination för fortsatt drift.

ALLMÄN BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN En av de grundläggande iakttagelserna vid drift av elektrostatiska stoftavskiljare är att avskiljningen blir mer effektiv när spänningen mellan emissionselektroder och utfällningselektroder ökas. Väsentligen finner man att partiklarnas fysiska vandringshastighet beror på kvadraten av den elektriska fältstyrkan och därmed även på kvadraten av spänningen.

En effektiv avskiljning kräver därför en hög spänning.

Ju högre desto bättre. Det användbara spänningsintervallet begränsas emellertid uppåt av att man får överslag mellan elektroderna. Vid problemfri drift söker man därför att arbeta så nära överslagsgränsen som möjligt. 10 15 20 25 30 35 j 513 zsa -í 6 Hög spänning betyder också generellt att strömtätheten blir hög. Om det stoft som avskiljes leder ström bra innebär detta inte något problem, men om stoftet har hög resistivitet och strömtätheten i gasen är hög kommer det avskiljda stoftskiktet på utfällningselektroderna att laddas upp tills den elektriska fältstyrkan i skiktet blir tillräcklig för att genom stoftskiktet driva samma höga strömtäthet. Detta leder ofta till elektrisk nedbrytning av stoftskiktet, s.k. återstrålning (eng. back-corona) om inte strömtätheten begränsas.

Det är sedan länge, mer än 50 år, känt att pulsmatning av strömmen till elektrostatiska avskiljare ger förbättrade prestanda för avskiljaren när stoftet är svårt att avskilja, d.v.s. högresistivt. Detta anses bero på att man kan hålla nere medelvärdet på strömmen utan att avsevärt försämra strömmens fördelning vid utfällningselektroderna. Som nämnts ovan har detta lett till att man med ibland mycket komplicerad utrustning sökt införa nödvändig energi i avskiljaren även med mycket korta pulser.

En elektrostatisk stoftavskiljarenhet kan betraktas som en kondensator med relativt hög läckström. Ju högre spänningen ligger över koronaurladdningens tändspänning, desto högre är läckströmmen. Resultatet blir även att spänningen faller ganska snabbt om inte ny laddning tillföres.

Om utfällningselektroderna är rena, eller belagda med ett stoftskikt vars resistivitet är låg, slocknar koronaurladdningen ungefär vid tändspänningen och därmed upphör spänningsfallet. Detta gäller dock inte generellt.

När stoftskiktet har tillräckligt hög resistivitet, nivån beror på strömtätheten, sker urladdningar även i stoftskiktet. Detta leder till generering av laddningar av motsatt polaritet och sänker koronans släckspänning så att stoftavskiljarenheten kan ladda ur sig till väsentligt lägre nivå. Urladdningen går också fortare. Läckströmmen vid en given spänning är större.

Tillförsel av ström i form av pulser till en stoftavskiljarenhet leder generellt till en ökande spänning IH 10 15 20 25 30 35 513 268 -" 7 under pulsen och en minskande spänning mellan pulserna. Se Fig. 1 och Fig. 2. Uppladdningshastigheten under pulsen beror på strömmens storlek och urladdningshastigheten efter pulsen beror på aktuell spänningsnivå samt om jonisering även sker vid stoftskiktet, S.k. återstrålning.

Konsekvenserna av återstrålning kommer dock att märkas redan under pulsen. När man tillfört stoftskiktet den laddning som krävs för att fältstyrkan i stoftskiktet skall leda till partialurladdningar i skiktet ökar strömmen kraftigt vid konstant spänning. Vanligtvis finns andra begränsningar som leder till att man trots fortsatt laddningstillförsel får en fallande spänning. Spänningens tidsförlopp blir i princip det som visas i Fig. 3. En experimentellt registrerad kurva visas i Fig. 4.

I den tidigare nämnda, WO-93/10902, föreslås att man skall sträva efter att göra en viss integral så stor som möjligt. Vid studie av Fig. 4 inses att man, genom förlängning av pulsen, kan få denna integral att växa obegränsat under pågående återstrålning, med ytterst miserabla förhållanden i stoftavskiljarenheten under förutsättning att platån i pulsens senare del ligger över Uref. Detta är vanligtvis fallet.

Denna insikt leder fram till föreliggande uppfinning som föreslår att man definierar en funktion av spänningen mellan stoftavskiljarenhetens elektroder och integrerar denna funktion under ett tidsintervall av samma storleksordning som det tidsintervall under vilket koronaström flyter mellan elektroderna. Därefter beräknar man ett godhetstal för den aktuella driftssituationen genom att dividera det erhållna värdet på integralen med pulsens längd eller med en skalfaktor som beror på pulslängden. Med detta förfarande uppnås en korrektion så att långa pulser med återstrålning får ett lägre godhetstal än kortare pulser utan återstrålning, eller åtminstone att ingen risk föreligger att skenbara fördelar vinnes med skadligt långa pulser. Platån kommer alltid att vara avsevärt lägre än toppspänningen. 10 15 20 25 30 35 j 513 268 -f 8 Tidsintervallet, under vilket man integrerar, skall vara minst lika långt som pulsen men högst lika långt som pulsperioden. Det kan vara fördelaktigt att försöka fastställa ett intervall under vilket koronaström flyter och använda detta. En metod att finna detta intervall anvisas i W0-93/10902. Intervallets längd är dock inte kritiskt utan man kan välja andra intervall bara man genomför valen konsekvent. Det kan väljas konstant eller få bero av pulslängden exv. genom att man multiplicerar pulslängden med en konstant faktor eller till pulslängden adderar en konstant term. Det kan också väljas som den tid under vilken spänningen mellan avskiljarens elektroder ligger över ett fastställt gränsvärde Ug. Intervallet bör inte vara längre än ungefär 100 ms och företrädesvis inte kortare än ungefär 30 ms.

Exempel på spänningsfunktioner är fl = U, f2 = U2, f3 = Uk, f4 = vw - Ufef), ff. = Uk etc. där k, A och Uref är konstanter och m ett positivt heltal. Valet av funktion och intervall avgör reglersambandens känslighet. Ett fördelaktigt funktionsval kan vara att man gör en definition så att funktionsvärdet sättes till exv. noll då spänningen går under ett visst gränsvärde Ug och att därmed endast den del av intervallet som ger spänning över detta gränsvärde bidrar till integralen.

Väsentligt för uppfinningen är att man på något sätt måste koppla det erhållna värdet på integralen till den tid under vilken man tillför ström, alltså pulsens längd.

Integralernas värden skalas därför i förhållande till aktuell pulslängd genom att de divideras med exv. puls- längden eller en skalfaktor som beror av pulslängden. Detta beroende bör väljas så att dividenden växer med pulslängden.

Ett exempel är att man till pulsens längd adderar en konstant term som representerar en normal urladdningstid för stoftavskiljarenheten. Valet av skalfaktor påverkar starkt konvergensens snabbhet och regleringens stabilitet. Vilken skalfaktor som är lämplig, beror i hög grad på den spänningsfunktion som skall integreras. v 10 15 20 25 30 35 E 513 268 9 Resutatet av denna skalning användes sedan som ett godhetstal för aktuell kombination av pulslängd, pulshöjd och pulsfrekvens. Istället för längd eller höjd kan givetvis pulsens laddning användas om detta är lämpligt.

De erhållna godhetstalen användes sedan för att utvälja den pulserande likströmmens frekvens-höjd-längd-kombination för fortsatt drift. Detta sker lämpligtvis genom att man fortsätter driften med en frekvens-höjd-längd-kombination nära den som gav det största godhetstalet.

Enligt föreliggande uppfinning föreslås därför att man varierar pulsernas längd, höjd och frekvens så att man exempelvis för varje frekvens fastställer det största godhetstalet och sedan upprepar detta förfarande för andra frekvenser och använder den grupp av största godhetstal man får på detta sätt för att välja parametrar för den fortsatta driften. Lämpligtvis genomför man en undersökning av ett tillräckligt stort frekvensområde så att man finner en viss frekvens som ger det allra största godhetstalet, över och under vilken frekvens man åter får ett lägre största godhetstal, detta värde. och fortsätter driften med en frekvens nära I takt med förändringar i gasen som skall renas varierar man sedan pulsens storlek vid denna frekvens så att man får det för denna frekvens maximala godhetstalet.

Företrädesvis väljer man just den frekvens som, under inregleringen, gav maximum för godhetstalet.

Vid en lämplig utföringsform användes ett speciellt pulsdon för tillförsel av strömmen till den elektrostatiska stoftavskiljarenheten. Vid användning av speciella pulsdon, som högfrekvensomriktare, kan pulsfrekvensen varieras t.ex. mellan 1 Hz och 10 kHz, Vid användning av nätfrekvens och tyristorer, som, via företrädesvis mellan 1 Hz och 1 kHz. en transformator, överför en del av en halvvâg från en väsentligen sinusformad spänning till den elektrostatiska stoftavskiljarenheten, tvingas man att acceptera, att bredd och höjd samvarierar på ett sätt som bestäms av nät- spänningen och att pulsfrekvensen bara kan varieras som submultipler av nätfrekvensen. 10 15 20 25 30 35 j 513 268 10 Den föredragna variationen av pulsernas utseende är sådan att man väljer den, med tillgänglig utrustning, maximala höjden på pulsen och för att få en varierande laddning varierar längden på pulsen. Lämpligen börjar man med en förhållandevis låg frekvens och fastställer vid denna den pulsform som ger största godhetstal och upprepar sedan detta förfarande vid successivt högre frekvenser. När en ytterligare frekvenshöjning ger ett reducerat största godhetstal avbrytes inregleringen.

Ett alternativt förfarande är att man under inregleringen håller frekvensen konstant och börjar med en kort puls vars längd och/eller laddning successivt ökas så länge som detta leder till ökat godhetstal. Man kan också exv. hålla pulsernas laddning konstant och variera frekvensen med början på ett lågt värde.

Valet av styralgoritm beror i hög grad på pulsdonets uppbyggnad.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i anslutning till bifogade ritningar där Fig. 1 visar det principiella tidsberoendet för spänningen mellan elektroderna för en elektrostatisk stoftavskiljar- enhet som tillföres en relativt kort puls; Fig. 2 visar motsvarande för en något längre puls som dock inte ger återstrålning från stoftskiktet; Fig. 3 visar det principiella tidsberoendet för spänningen mellan elektroderna för en elektrostatisk stoftavskiljar- enhet som tillföres en puls med så stor laddning att återstrålning från stoftskiktet begränsar spännings- stegringen; 10 15 20 25 30 35 ; 5131268 11 Fig. 4 visar motsvarande uppmätt på en elektrostatisk stoftavskiljare i drift; Fig. 5 visar en serie av tre pulser motsvarande Fig. 3; Fig. 6 visar ett förenklat kopplingsschema för en anordning lämplig vid utförande av det föreslagna sättet; Fig. 7 visar en skara av kurvor representerande spänningen mellan stoftavskiljarenhetens elektroder med flera olika pulslängder; Fig. 8 visar i ett förenklat utförande, anpassat för att klargöra aktuell uppfinning, en skara av kurvor representerande spänningen mellan stoftavskiljarenhetens elektroder med flera olika pulslängder.

BESKRIVNING Av FöREsLAGEN UTFöRINGsFoRM I Fig. 1 visas spänningens tidsberoende som en heldragen linje då en elektrostatisk stoftavskiljarenhet tillföres en strömpuls, med konstant amplitud, visad med en streckad linje. Strömpulsen innehåller förhållandevis lite laddning.

Spänningen förutsättes före ppulsen vara lika med koronatändspänningen, som i figuren markeras med en punkt- streckad linje. Den stiger under hela strömpulsen och faller sedan åter ned till koronatändspänningen. Strömpulsens längd betecknas med t och det tidsintervall under vilket koronaström flyter mellan emissionselektroder och utfällningselektroder betecknas med I. Under detta tidsintervall är spänningen över koronans tändspänning.

Bestämning av koronans tändspänning kan exv. ske med en metod beskriven i US-5,477,464.

I Fig. 2 visas på samma sätt spänningens tidsberoende då strömpulsen förlängts något med bibehållen amplitud.

Pulsladdningen är dock inte så stor att återstrålning 10 15 20 25 30 35 f 513 268 12 startar. Såväl pulslängd t som koronaströmsintervallet 1 är här väsentligt längre.

I Fig. 3 visas spänningens tidsberoende då strömpulsen förlängts så att laddningen är tillräcklig för att återstrålning skall starta under pulsen. Detta leder till en deformation genom att spänningsökningen avbrytes och att spänningen börjar avta trots fortsatt laddningstillförsel.

Spänningen mellan elektroderna, vid strömpulsens slut, är i detta fall väsentligt lägre än i Fig. mellan pulserna väsentligt under den punkt-streckade linjen 2. Spänningen faller som anger koronastartspänningen.

Fig. 1 - 3 visar för åskådlighetens skull förenklade I Fig. 4 visas en med oscillograf registrerad kurva utvisande spänningen under normal drift med en elektro- samband. statisk stoftavskiljarenhet. Strömpulsen, ej visad, är väsentligt längre än den optimala som skulle erhållas med här föreslagen metod. Det aktuella medelvärdet på strömmen är drygt tre gånger så stort som det vid optimal drift.

Fig. 5 visar en följd av tre pulser motsvarande den som visas i Fig. 3. Som tidigare betecknas pulsens längd med t.

Pulsens periodtid T = 1/f, där f är frekvensen. Under pulsen stiger spänningen först snabbt och sedan med avtagande hastighet för att nå ett maxvärde, sjunker något och slutligen planar ut på en nivå över koronastartspänningen om pulsen är tillräckligt lång. Efter varefter spänningen pulsen faller spänningen snabbt till en nivå under koronastartspänningen och planar ut eller faller därefter mycket långsamt. Med 11 betecknas ett första lämpligt integrationsintervall enligt uppfinningen. Med 12 betecknas ett andra lämpligt integrationsintervall enligt uppfinningen.

Fig. 6 visar i ett principkopplingsschema en spänningsomvandlande anordning som matar högspänd likström till en stoftavskiljare 1. Anordningen består av en trefas likriktarbrygga 2, en pulsgenerator 3, en transformator 4, en helvågslikriktarbrygga 5 för enfas, en drossel 6 samt en styrutrustning 7 med tillhöriga mätmotstånd 8, 9 och 10. 4\ 10 15 20 25 30 35 f 513 268 13 Den trefasiga likriktarbryggan 2 innefattar sex dioder 21 till 26 och är via tre ledare 27, 28, 29 anslutna till ett vanligt trefas växelströmsnät.

Pulsgeneratorn 3 består av fyra transistorer 31-34 och fyra dioder 35-38. Transistorerna styrs genom att deras baser är anslutna till styrutrustningen 7.

Mellan pulsgeneratorn 3 och transformatorns 4 primärlindning 43 är en serieresonanskrets bestående av en drossel 41 och en kondensator 42 inkopplad.

Helvågslikriktarbryggan 5 består av fyra dioder 51-54.

Styrutrustningen 7 är förutom anslutningen till transistorerna 31-34 kopplad till ett motstånd 8 i serie med stoftavskiljaren 1, för mätning av strömmen till stoftavskiljarens elektroder, och till en spänningsdelare bestående av två motstånd 9 och 10 kopplade mellan stoftavskiljarens elektroder för mätning av aktuell spänning mellan dessa elektroder.

Anordningens funktion är följande. Via ledningarna 27-29 matas likriktarbryggan 2 med trefas växelström. Denna likriktas och via ledningar 11 och 12 överförs en likspänning till pulsgeneratorn 3. Med styrutrustningen 7 styrs transistorernas 31-34 ledtider så att en frekvens- modulerad spänning, via ledningar 13 och 14 påföres transformatorns 4 primärlindning 43. Primärspänningens storlek avgöres av pulsgeneratorns 3 frekvens genom spänningsdelning mellan primärlindningen 43 och serie- resonanskretsens drossel 41 och kondensator 42.

Den i transformatorns 4 Sekundärlindning 44 inducerade spänningen likriktas av likriktarbryggan 5 och via glättningsdrosseln 6 matas stoftavskiljarens 1 elektroder med den erhållna likströmmen.

Styrutrustningen 7 styr som nämnts transistorerna 31-34 och övervakar dessutom stoftavskiljarens ström och spänning via motstånden 8 och 10. Genom att ledtiderna för transistorerna styrs kan frekvensen för den genererade, strömmen varieras och därmed avgör man hur utspänningen från pulsgeneratorn 3 fördelas mellan serieresonanskretsen och 10 15 20 25 30 35 p- s13 25s 14 transformatorns primärlindning 43. På detta sätt styr man såväl ström som spänning i stoftavskiljaren.

Ett utförande av föreliggande uppfinning skall nu närmare beskrivas med hänvisning till figurerna 7 och 8. Fig. 7. visar en skara av kurvor 1, 2, 3 o.s.v. Dessa avses motsvara tidsförloppet för spänningen mellan stoftavskiljarens elektroder när ström tillföres i form av pulser med varierande längd och spänningen vid pulsens start är lika hög i samtliga fall. Strömmen förutsättes vara relativt liten, vilket manifesteras av att spänningsstegringen under pulsen avtar markant när pulserna förlänges.

Den understa kurvan motsvarar den kortaste pulsen och de högre liggande kurvorna motsvarar successivt längre pulser. Om pulsen förlänges uppträder antingen återstrålning efter en viss fördröjning eller också planar spänningen ut vid ett värde som motsvarar likströmsdrift med aktuell strömtäthet. Skaran av kurvor förutsättes motsvara en serie av stegvis ökade pulslängder med kvoten 1:2:3:4:5 o.s.v.

För att klarlägga uppfinningens grundprincip visas i Fig. 8 en serie av kurvor motsvarande de i Fig. 7, men strömmen i pulserna förutsättes vara så hög att man kan bortse från tendensen att spänningen planar ut under långa pulser. Spänningen förutsättes alltså öka linjärt med tiden, för korta pulser, och abrupt bli konstant då återstrålning inträffar eller stationaritet inträder.

Med dessa förutsättningar förhåller sig toppspänningen pulslängden upp till brytpunkten och är därefter konstant.

Om vi betecknar ytan under kurva 1, alltså mellan kurva 1 och den punktstreckade linjen för a, ytan mellan kurva 1 och kurva 2 för b, ytan mellan kurva 2 och kurva 3 för c, o.s.v. finner vi att, åtminstone så länge toppspänningen är måttlig, a < b < c o.s.v. Med yta förstås här även den dubbla betydelsen av mätetalet för arean. Vid högre spänningar och speciellt över brytpunkten blir ytorna mellan kurvorna åter mindre.

För att ge ett numeriskt exempel antar vi att ytornas areor förhåller sig som 1:2:3:4:3:3:2:2. Ytan under kurva n II 10 15 20 25 30 35 ; 513 268 15 är summan av ytorna mellan kurvorna upp t.o.m. kurva n. Ytan under kurva 1 är då 1, ytan under kurva 2 är 1 + 2 = 3, ytan under kurva 5 är 1 + 2 + 3 + 4 + 3 = 13 etc.

Enligt föreliggande uppfinning skall man vid en föredragen utföringsform integrera spänningen mellan en stoftavskiljarenhets elektroder under ett intervall då spänningen ligger över ett visst gränsvärde Ug (eventuellt men ej nödvändigtvis =Uref), exv. koronans tändspänning, minskat med tidsintegralen för detta gränsvärde. Därefter skall man dividera erhållet värde på integralen med längden på den tillförda strömpulsen. Med denna anvisning och sifferexemplet ovan får vi en serie av kvoter 1/1, 3/2, 6/3, 10/4, 13/S, 16/6, 18/7, 20/8. Kvoterna växer fram till term 6 och avtar sedan. Detta motsvarar brytpunkten i Fig. 8.

Fig. 8 visar för tydlighets skull starkt förenklade kurvor. Om en mer djupgående analys görs framkommer att en optimeringsalgoritm enligt denna utföringsform kommer att söka sig till den punkt där en ökning av pulslängden ger den genomsnittliga ökning som motsvarande tidigare ökningar av pulslängden gett. Även om brytpunkten inte är så markerad som i Fig. 8, kommer man med denna metod att finna en eventuell punkt där spänningsstegringen minskar dramatiskt och det är vanligtvis detta som sker när återstrålningen börjar.

Genom att använda en annan skalfaktor än pulslängden t, exv. tj, med j # 1, eller t + z, där z är en konstant, kan man förskjuta arbetspunkten uppåt eller nedåt. Samma konsekvens får man genom att välja spänningsfunktionen f(U) =Uk-Amedk=:1.

Vid en exemplifierande användning av uppfinningen tänkes anordningen enligt ovan arbetá med en mellanfrekvens på 50 kHz och en aktuell pulsfrekvens på 10 Hz. Pulshöjden är den för donet maximala. Spänningsfunktionen f(U) = U - Uref integreras under det intervall där U är större än Uref.

Strömmen regleras, genom variation av pulslängden, så att godhetstalet enligt aktuell utföringsform av uppfinningen, 10 15 20 25 30 35 j 513 268 16 integralens värde dividerat med pulslängden, maximeras vid denna frekvens.

Vid inreglering sänkes pulsfrekvensen till 5 Hz och pulslängden ökas stegvis under mätning av spänningen följd av beräkning av godhetstalet. När ökad pulslängd ger ett lägre godhetstal avbrytes ökningen. Det största godhetstalet registreras. Vid successivt ökad pulsfrekvens, upp till värden över 10 Hz, upprepas förloppet så att för varje frekvens ett största godhetstal fastställes. Den frekvens för vilken det under regleringen noterade maximala godhetstalet erhölls används i den fortsatta driften. Vid denna frekvens varieras sedan pulslängden så att ström tillföres vid väsentligen största möjliga godhetstal för denna frekvens. Intervallet mellan inregleringarna måste fastställas erfarenhetsmässigt, men då inregleringen inte innebär ett totalt avbrott eller en avgörande störning kan den utan olägenhet utföras med korta intervall om driftsparametrarna varierar.

Vid driftsvariationer finns en liten risk att koronatändspänningen ändras så att aktuell algoritm, med givet värde på Uref styr ned pulsen till längden noll. Om detta sker höjes värdet på Uref stegvis tills en viss minimilängd på pulsen krävs för att Uref skall uppnås.

ALTERNATIVA UTFöRINGsFoRMER Sättet enligt uppfinningen är givetvis inte begränsat till det ovan angivna utföringsexemplet utan kan varieras på ett flertal sätt inom ramen för efterföljande patentkrav.

Så kan exempelvis strömpulsen genereras genom att fasvinkelstyrda likriktare överför åtminstone en del av en halvvåg från en väsentligen sinusformad nätspänning som efter upptransformering och likriktning tillföres den elektrostatiska stoftavskiljarenheten.

När strömmen, under en enskild puls, är kraftigt varierande, som den är i just nämnda fall, kan det vara 10 i 513 268 17 fördelaktigt att använda en skalfaktor som på lämpligt sätt återspeglar eller tar hänsyn till strömmens tidsfördelning.

Vidare kan varje form av pulsdon användas där hela eller åtminstone en stor del av spänningsavklingningen beror på den interna strömmen mellan stoftavskiljarenhetens elektroder. Speciell försiktighet måste dock iakttagas om, utifrån styrd, tvångsmässig urladdning av stoftavskiljar- enheten förekommer. Uppfinningens förutsättning är att den registrerade storheten, spänningen, beror på interna förlopp.

Claims (16)

10 15 20 25 30 f 513 268 18 PATENTKRAV

1. Sätt att vid en elektrostatisk stoftavskiljarenhet, innefattande emissionselektroder och utfällningselektroder, mellan vilka en periodiskt varierande högspänning upprätthålles, styra en till dessa matad pulserande likström, genom en inreglering, varvid den pulserande likströmmens frekvens, pulshöjd och/eller pulslängd varieras, så att ett flertal frekvens-höjd-längd- kombinationer erhålls, och spänningen mellan emissionselektroder och utfällningselektroder mätes, k ä n n e t e c k n a t av att ett tidsintervall I, vars längd inte överstiger pulsens periodtid, T = 1/f, där f är frekvensen, och inte understiger pulslängden t, definieras för varje frekvens- höjd-längd-kombination, att en funktion av spänningen f(U) definieras, beräknas och integreras under det fastställda tidsintervallet 1, att ett godhetstal fastställes genom att det erhållna värdet av integralen divideras med pulslängden, eller med en skalfaktor beroende av pulslängden, och att det fastställda godhetstalet användes för utväljande av den pulserande likströmmens frekvens-höjd-längd-kombination för fortsatt drift.

2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av 10 15 20 25 30 35 _' 513 268 19 att den frekvens-höjd-längd-kombination för vilken godhetstalet är störst fastställes och att en pulsfrekvens nära den som erhölls vid denna frekvens- höjd-längd-kombination väljes för den fortsatta driften.

3. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att funktionen f(U) = Uk - A, där k är ett positivt tai ooh A är en konstant, varvid företrädesvis k = 1 eller k = 2.

4. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att funktionen f(U) = Ukw - Uref)2'“'1, där k är ett positivt tal, Uref är en förutbestämd spänningsnivå nära koronastartspänning och m ett positivt heltal, varvid företrädesvis k = 1 eller k = 2 och m = 1.

5. Sätt enligt patentkrav 1, 3, eller 4, k ä n n e t e c k n a t av att ett gränsvärde Ug för spänningen fastställes och att f(U) sättes lika med noll då spänningen U mellan stoft- avskiljarenhetens elektroder understiger gränsvärdet Ug.

6. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 5, k ä n n e t e c k n a t av att tidsintervallet I väljes motsvarande det tidsintervall under vilket koronaström flyter mellan emissionselektroder och utfällningselektroder.

7. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 5, k ä n n e t e c k n a t av att tidsintervallet I väljes motsvarande pulsens längd t eller med en bestämd relation därtill genom multiplikation 10 15 20 25 30 35 f 513 268 20 med en förutbestämd faktor, eller addition av en förutbestämd term.

8. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 4, k ä n n e t e c k n a t av att tidsintervallet I väljes motsvarande det tidsintervall under vilket spänningen U mellan emissionselektroder och utfällningselektroder ligger över ett förutbestämt gränsvärde Ug.

9. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att skalfaktorn väljes monotont växande vid växande pulslängd.

10. Sätt enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a t av att skalfaktorn väljes som pulslängden multiplicerad med en konstant, pulslängden adderad med en konstant term eller som en potens av pulslängden.

11. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 10, varvid pulserna genereras av ett pulsdon, k ä n n e t e c k n a t av att pulsfrekvensen varieras mellan 1 Hz och 10 kHz, företrädesvis mellan 1 Hz och 1 kHz.

12. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 10, varvid pulserna genereras genom att fasvinkelstyrda likriktare överför åtminstone en del av en halvvåg från en väsentligen sinusformad nätspänning som efter upptransformering och 10 15 20 25 30 35 i 513 268 21 likriktning tillföres den elektrostatiska stoftavskiljarenheten, k ä n n e t e c k n a t av att frekvensen varieras genom att de fasvinkelstyrda likriktarna hålles ledande under en del av eller en hel halvvåg och därefter väsentligen oledande under en eller flera halv-vågor.

13. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 11, varvid pulserna genereras av ett pulsdon, i form av en högfrekvens- omriktare, genom pulsmodulering av en mellanfrekvens och pulsdonets mellanfrekvens är mellan 1 och 100 kHz, företrädesvis mellan 10 och 50 kHz, k ä n n e t e c k n a t aV att pulsfrekvensen varieras mellan 1 Hz och 10 kHz, företrädesvis mellan 1 Hz och 1 kHz.

14. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 13, k ä n n e t e c k n a t av att man vid inregleringen börjar med en frekvens som är lägre än den som gällde för driften alldeles före inreg- leringen och för aktuell största godhetstal, tills man har passerat ett vid successivt ökande frekvens fastställer, frekvens, maximum och därefter väljer pulsparametrar, nära dem som gav aktuellt maximum, för den fortsatta driften.

15. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 13, k ä n n e t e c k n a t av att man vid inregleringen håller frekvensen konstant, 10 15 20 ; 513 268 22 att man börjar med en pulslängd som är kortare än den som gällde för driften alldeles före inregleringen och vid successivt ökande pulslängd fastställer största godhetstal, tills man har passerat ett maximum och därefter väljer pulsparametrar, för den fortsätta driften. nära dem som gav aktuellt maximum,

16. Sätt enligt något av patentkraven 1 till 13, k ä n n e t e c k n a t av att man vid inregleringen håller pulsens laddning konstant, att man vid inregleringen börjar med en frekvens som är lägre än den som gällde för driften alldeles före inregleringen och vid successivt ökande frekvens fastställer största godhetstal, tills man har passerat ett maximum och därefter väljer pulsparametrar, nära dem som gav aktuellt maximum, för den fortsatta driften.