最新电除尘器用高频多重高压脉冲电源.docx

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1、GGGAJ0240kHz 型电除尘器用高频多重高压脉冲电源使用说明书大连蓝清自控设备有限公司 目 录前言1 一、高频多重高压脉冲电源波形简介1 二、高频电源与高频脉冲电源特性分析2 三、产品特点3 四、应用范围4 五、产品名称和型号4 六、使用条件和主要技术参数4 七、工作原理5 八、主要技术和功能5 九、操作方式8 十、联网控制10 十一、注意事项12 十二、设备维护和保养13 十三、配电电缆选型14 十四、电源容量表14 附图：高频电源外形尺寸图15 附图：高频电源产品样机16大连蓝清自控设备有限公司高频多重高压脉冲电源的研制成功是电除尘器电源的一次伟大革命。向雾霾宣战 电源达到目前世界领

2、先水平。前言电除尘器已经有 100 多年的发展历史，因其具有除尘效率高、适应范围广、运行费用低、安全可靠、使用方便且无二次污染等独特优点，为工业除尘设备的首选产品。国家火电厂大气污染物排放标准拟将烟尘排放标准由 50 mg/m3 ,提高到 30 mg/m3, 重点地区拟提高至 20mg/ m3。面对越来越严格的排放标准，很多在役电除尘器达不到要求，不得不进行二次技术改造；新建待建的电除尘项目也面临挑战。虽然加长、加高电除尘器本体可以相应提高除尘效率，但是设备投入与除尘效率提高的性价比低，常规改进方法是难以满足新的环保标准。新型高压电源成为了提高电除尘效率的有效出路，三相工频高压电源、高频高压电

3、源和脉冲叠加直流高压电源的推广应用，为提高电除尘器效率提供了新的可能和新的选择。大连蓝清自控设备有限公司多年来致力于电除尘器供电电源的开发和生产，三相工频高压电源和高频高压电源为公司的主打产品，新近研发成功的高频多重高压脉冲电源集直流供电、间歇供电和脉冲供电的特点于一身，可有效收集高比电阻粉尘和抑制反电晕，并可提高微细粉尘的收集和脱硫、脱硝的效率，是新一代的电除尘器供电电源。一、高频多重高压脉冲电源波形简介电除尘器用高频多重高压脉冲电源（简称高频脉冲电源），是一种即能提供直流（DC）供电，又能提供直流叠加脉冲（DC+PULSE）供电的电除尘器供电电源。高频脉冲电源其电压叠加可组合输出多种二次电

4、压供电波形。电场有效电晕电压叠加脉冲电压（DC+PULSE）的多重控制，使二次电压有效值、峰值、频率均可调。控制方式灵活，适应各种工况电除尘器。下面以四单元（4+1 型）IGBT 全桥逆变组合论述。原理如图 7-1 电除尘器高频多重高压脉冲电源原理图。四组电压叠加连续供电（实现调频高频电源 DC供电），如图 2-1 所示；下三组电压叠加连续供电（DC 供电），上一组 A 电压停止供电（实现调幅高频电源 DC 供电），如图 2-2 所示；下三组 BCD 电压叠加连续供电（DC 供电），上一组 A 电压叠加脉冲供电（PULSE），如图 2-3 所示；下二组 CD 电压叠加连续供电（DC 供电），上

5、二组 A、B 电压叠加脉冲供电（PULSE），如图 2-4 所示；下二组 CD 电压叠加连续供电（DC 供电），上一组 B 电压叠加脉冲供电（PULSE），如图 2-5 所示；四组电压叠加断续供电（实现调频高频电源 DC 间歇供电），如图 2-7 所示。高频脉冲电源同时完成了电场有效电晕电压叠加脉冲电压（DC+PULSE）的多重控制。图 2-1图 2-214图 2-3图 2-4图 2-5图 2-6图 2-7图 2-8 二、高频电源与高频脉冲电源特性分析电除尘器采用高频电源供电，是相同幅值直流电压连续不断的向除尘器充电加压，使板线间始终维持在击穿电压点附近。当粉尘比电阻超过1011 cm 后，就

6、会在气体电离粉尘荷电移动捕集脱尘的过程中出现问题。当高比 电 阻粉尘累积在阳极板上后，由于连续加压，使带电粉尘对阳极板的中和速度被 更 快的再充电，导致阳极板尘层加厚，表面电位提高，造成对放电极的电位差相 对 减少，放电极电晕放电减弱，引起反电晕现象发生，除尘效率大幅下降。除尘器采用高频脉冲电源：脉冲供电（DC+PULSE）其形式是在有效电晕电 压，连续不断地向除尘器充电加压的同时，叠加脉冲电压。这种荷电方式，不仅 提高了瞬间的荷电电压，又降低了平均荷电电压，即使是高比电阻粉尘，粉尘层 中的电位也很容易在阳极板上得到中和，阳极板表面电位降低，不会产生与放电 极相对电位的提高，抑制了反电晕现象的

7、发生。脉冲波瞬间高电压更易使粉尘荷 电，所以除尘效率大大提高。高频脉冲电源集多种供电模式为一身，可实现直流供电、间歇供电、直流叠 加脉冲供电。在有效直流电晕电压基础上叠加脉冲电压，实现阶跃脉冲供电，具 有脉冲前沿时间快速的特点。在快速脉冲前沿时间内，产生瞬间高强电场，粒子 在脉冲放电电晕场中的电子荷电机理是以电子的电场荷电和动能扩散荷电为主。 为了使粒子快速荷电，采用快速脉冲前沿的脉冲是有效的。自由电子荷电的粉尘 荷电量，比离子荷电的粉尘荷电量,要高出 50%以上。高压脉冲可提升电场的峰值电压，既提高了瞬间电场强度，又激发出了大量的自由电子。有效的直流电晕 电压维持电场的电晕电压，即保证了荷电

8、粉尘的驱进速度，又降低了阳极板粉尘 层的表面电位，最大程度地遏制了反电晕现象的发生，大大提升了电除尘器对高 比电阻粉尘、高浓度粉尘等复杂工况的适应能力。在满足粉尘排放标准的前提下， 可通过阶跃脉冲供电波形的调整，实现节能控制。三、产品特点大连蓝清自控设备有限公司研制的 GGGAJ0240kHz/A*kV 电除尘器用高频多重高压脉冲电源（简称高频脉冲电源），是一种即能提供直流供电、间歇供电和脉冲供电的电除尘器供电电源。高压部分：由三相桥式整流加多组 IGBT全桥逆变功率单元组合,采用输出电压串联叠加技术，可输出多种阶跃脉冲。输出电压脉动频率 20-40KHz；适应任意电除尘器工况条件。低压部分：

9、提供振打、加热等开关量输入/输出接口, 4-20mA 模拟量输入/输出接口供用户选择。人机对话：液晶触摸屏控制，上位机联网控制供用户选择。（1）绿色电源：三相供电、电网平衡、无谐波干扰、功率因数高、电源转换效率高。（2）多电压叠加技术：多组 IGBT 全桥逆变功率单元组合，实现 2+1、3+1、4+1 等高频脉冲电源的功率叠加和电压叠加。多电压叠加可组合任意电压波形形状，输出多种 DC 电压波形和 DC+PULSE 电压波形，实现对电除尘器的纯直流供电、间歇供电和脉冲供电。电压峰值、有效值均可调，电场控制方式灵活。（3）高频率窄脉冲：输出频率范围 2kHz-40kHz，电除尘器是容性负载，供电

10、频率越高电场容抗越小，电源向电除尘器注入的能量就越大。脉冲宽度 8uS，更有利于瞬间高强电场的产生和微细粉尘的凝聚。（4）智能控制：当 DC+PULSE 二次电压波形设定完成后，设备通过调整频率自动跟踪电场击穿电压的临界点。电场不易闪络，实现最佳功率输出。（5）闭环节能控制：根据除尘器排放浓度与电除尘器电源耗电量之间的闭环控制，实现节能减排。系统由上位机联网实现优化控制。（6）降压振打控制：具备反电晕检测功能，当反电晕发生时输出联动信号，及时降压、振打清灰。（7）微细粉尘的捕集：微细粉尘的排放量是影响电除尘器粉尘排放浓度的关键指标。高频窄脉冲供电产生的瞬间高强电场电晕，大大提高了对 PM2.5

11、 及以下颗粒物的捕集。（8）高比电阻粉尘的捕集：当采用 DC+PULSE 供电时，最大程度地遏制了反电晕现象的发生，大大提高了对高比电阻粉尘的捕集效果。（9）脱硫脱硝：高频窄脉冲供电产生的瞬间高强电场电晕，更有利于臭氧浓度的提高，提升脱硫、脱硝的效率。（10）节能减排：高频脉冲电源和常规单相工频电源比较，提高电除尘器除尘效率+50%，电费下降-30%。（11）整机结构与防护：高低压一体化组装，户外布置，节约了控制室土建面积。IGBT 等功率器件散热采用箱式隔离风道，使功率器件、控制单元板与外界环境隔离。散热系统采用调速风机智能控制，提高高频脉冲电源在户外高温环境下的适应性。控制单元板采用三防工

12、艺处理，提高绝缘及防腐能力。不锈钢壳体，防护等级 IP54。（12）保护功能：火花闪络、电场开路、电场短路、过载、欠压、IGBT 温度、变压器油温、油位、设备故障及通讯故障等。高频脉冲电源是电除尘器电源配套、电源改造、脱硫脱硝和取代进口同类产 品的最佳选择。四、应用范围应用行业具体用途冶金工业用于烧结机机头、机尾除尘、高炉出铁场烟气、高炉煤气净化、回收金属冶炼原料及综合利用。建材工业用于水泥窑、煤磨和耐火材料工业的除尘和原料回收。电力工业用于电厂锅炉的烟气除尘，脱硫脱硝除尘。石油工业用于分离原油中所含的盐分、水分，即石油脱盐脱水。化学工业用于回收烟气中有价值的成分，在制酸工业中用于除雾、除尘等

13、。轻纺工业用于造纸和纺织工业的回收碱及除尘。电子医药精密机械工业用于净化空气，提高产品质量。五、产品名称和型号产品名称：电除尘器高频多重高压脉冲电源；产品型号：GGGAJ0240kHz/A*kV；产品编制方法：符合 JB1505-75半导体变流器型号编制方法 产品质量标准：符合 JB/T 9688-1999 高压静电除尘用整流设备 六、使用条件和主要技术参数1.使用条件（1）海拔不超过 1 千米；高于 1 千米时，按 GB/T3859.2-1993 中附录 B 作相应修正；（2）环境温度：+45-45（不低于变压器油所规定的凝点温度）；（3）空气最大相对湿度为 90%（在相对于空气温度 205

14、时）；（4）无剧烈振动和冲击，垂直倾斜度不超过 5%；（5）运行地点无导电、爆炸尘埃，没有腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽；（6）接地极：除尘器本体接地极应单独敷设，接地电阻小于 2 欧姆；注：如果要求多重电源在特殊工作条件使用，订货时需提出并与制造厂协商。2. 主要技术参数（1） 配电方式：三相五线制（A、B、C、N、地）；（2） 交流输入电压：三相 380V 10%50Hz/60Hz2%；（3） 输出电压调节范围：10100%；（4） 输出电流调节范围：10100%；（5） 输出频率：2040kHz；（6） 输出功率：80kW、120kW、160kW、200kW。（6） 运行方式：连续；（7

15、） 冷却方式：变压器油浸自然冷却，IGBT 强制风冷；（8） 防护等级：IP54；（9） 电场开路：二次开路跳闸最大电压阀值 1.3 倍额定值（可调），跳闸报警延时 60S；（10）电场短路：二次短路跳闸最大电流阀值 50%额定值（可调），跳闸报警延时 60S；（11） 设备过流：一次过流跳闸最大电流阀值110%额定值，报警延时：0.5S；（12） 通讯接口：RS485、以太网通讯接口；（13） 低压部分：提供开关量输入/输出接口, 4-20mA 模拟量输入/输出接口供用户选择。（14） 结构特性：整机一体化。七、工作原理1.电路组成高频脉冲电源由主回路部分、控制回路部分和高频整流变压器组成。

16、主回路部分：由接触器、三相桥式整流、LC 滤波电路、多组 IGBT 全桥逆变电路、高频高压整流变压器、冷却系统等组成。控制回路部分：主要由 DSP-CPLD 控制电路、数字锁相同步电路、IGBT 驱动电路、信号采集电路、继电器电路、通讯接口、低压接口电路等组成。2. 工作原理高频脉冲电源的工作原理是将三相 380V、50Hz 低压交流电，经三相桥式整流、LC 滤波输出 520V 直流母线电压，直流母线电压经多组 IGBT 全桥逆变为高频脉冲电压，对应各自高频变压器升压，由高压硅堆整流叠加输出 40KHz 直流高压，为电除尘器提供高频脉冲电源。控制器根据 ESP 负载的二次电压、电流反馈信号进行

17、自动跟踪控制。电除尘器高频脉冲电源原理框图如图 7-1。电除尘器高频脉冲电源原理图（附图一 ）。八、主要技术和功能1. 主/从控制单元： 由数字信号处理器（DSP） TMS320F2812，可编程逻辑器件（CPLD）EPM2210 和模数转换 ADS8364 等芯片组成主/从控制系统。完成对PWM 波、移相软开关、数字信号、模拟信号等的测量、计算和执行处理，提高了设备的控制精度。主要技术应用：硬件：多组 DSP 闭式控制系统整合技术、多组 IGBT 全桥逆变功率单元组合技术及 IGBT 逆变控制电压叠加技术。软件：火花闪络、反电晕前兆等检测分析及模糊控制系统。2. 操作方式：a 触摸屏(LCD

18、)操作b上位机（PC）联网操作大连蓝清自控设备有限公司 图7-1 电除尘器高频多重高压脉冲电源原理图3.控制模式DC供电模式：是高频脉冲电源的特殊形式，可实现纯直流供电和间歇供电。DC 供电波形:多电压叠加脉冲波形幅度相等，其叠加波形如图 2-1 图 2-2。 图 2-1 供电波形输出供电功率最大。但是，二次电压峰值不可调，频率降低和间 歇供电均造成功率大幅下降，火花放电频繁，对电场的适应性差。DC+PULSE 供电模式：是高频脉冲电源供电的一般形式，可实现直流叠加脉 冲供电。当 DC+PULSE 模式时，二次电压波形设定完成后，设备通过调整频率自 动跟踪电场击穿电压的临界点，电场不易闪络。实

19、现高频脉冲供电。DC+PULSE 供电波形：当 DC+PULSE 模式时，可对 ABCD 脉冲波形进行任意叠 加组合，如图 2-3 至图 2-8。DC 波形的幅值影响电场有效电晕电压的高低，PULSE 波形的幅值和周期影响电场峰值电压及其持续时间，可控制火花放电频率。对电 场的适应性强。总之, DC 模式、DC+PULSE 模式的供电波形图可由触摸屏/上位机在线编制完 成。从电源控制角度出发，现场工程师的责任是编制组合出最适应本单位电除尘 器工况的 DC、DC+PULSE 供电波形，实现节能减排的目标。4. 保护功能 当故障报警时，按照显示故障进行处理，按“故障复位”键解除故障报警音响，当故障

20、解除后显示恢复正常状态。 故障类型包括：故障报警 所有类型提示报警不停机变压器温度下限提示报警停机主回路/安全连锁散热风机故障循环风机/加热故障设备低温/高温变压器温度上限/低油位/电场短路电场开路设备一次过流三相电源缺相AIGBT 故障BIGBT 故障CIGBT 故障DIGBT 故障通讯故障系统内部故障九、操作方式1. 触摸屏操作：当高频脉冲电源备妥后，液晶屏方可对设备进行远程操作。 如图 9-1 至如图 9-72.上位机(PC)联网操作：高频脉冲电源备妥后，上位机方可对设备进行联网操作。图 9-1 主画面图 9-2 升压控制图 9-3 供电模式选择图 9-4 调频高频电源 DC 供电图 9

21、-5 DC+PULSE 供电 1图 9-6 DC+PULSE 供电 2图 9-7 调频高频电源 DC 间歇供电十、联网控制1.联网方式：高频脉冲电源具有通用的 RS485 接口，通讯协议采用 MODBUSRTU 通讯协议，方便实现与其它控制系统进行通讯。下图为 RS485 通讯接线图：由于 RS485 通讯对通讯距离有要求，理论上能达到 1600 米，但是由于采用 的通讯电缆和环境的影响超过 600 米时就应当采用光纤通讯。下图为光纤通讯接 线图：2.上位机监控系统可实现的功能：a）可实时控制/显示：高频脉冲电源的启动/停止、运行及故障状态，如：一次电流 I1、母线电压 U1、二次电流 I2、

22、二次电压 U2、IGBT 温度、故障和浊度等。b） 对高频脉冲电源的参数进行设置，包括：工作方式、控制模式、振打和加热参数等。.c） 可实现历史和实时趋势、历史和实时故障、历史和实时数据表格以及操作记录等的查看和打印功能。d） 监控系统实行用户制度，不同的用户有不同的权限，低级权限用户只能监视高频脉冲电源，高级权限用户可对高频脉冲电源实行任何操作。3.联网控制降压振打清灰方案： 方案一：在振打期间将二次电压降到起晕电压点。 方案二：在振打期间采用阶跃脉冲供电模式。此方案即保证电场振打时的清灰效 果，又抑制了二次扬尘。有效的改善高比电阻粉尘造成的反电晕工况，提高除尘 效率。可采用以上两种方式之一

23、进行优化振打。4.联网控制真仿技术/浊度仪闭环节能减排控制方案：在除尘器负荷随时间变化时，为进一步降低能耗，上位机留有真仿接口/浊度控制接口：真仿技术是根据燃煤锅炉的投煤量、燃煤电厂的发电负荷量转换成除尘器出口排放浓度，再转换成 420mA 电流信号接入真仿接口。浊度仪接口是将除尘器出口排放浓度转换为 420mA 电流信号再接入浊度控制接口。这两种方法均可实现闭环反馈控制功能，即在保证电除尘器排放浓度的前提下，通过调整优化电场的控制模式、二次电压、电流值，达到节能减排的目的。十一、注意事项1. 对高频脉冲电源设备操作时，不要站在有水或者潮湿的地面上；在其内部电气安装前，须切断设备总电源。2.

24、高频脉冲电源的控制器是采用 CMOS 集成电路制造，易受静电损坏，因此禁止用手触摸集成电路芯片的引脚或线路板引线。若维修需要拆卸板件，必须先释放掉身上的静电。3. 运行中柜门应关闭严密，禁止随意开启控制柜。4. 设备运行过程中不得随意切断控制箱里的空气断路器以及不能随便转换 高压隔离开关。5. 设备运行过程中勿触碰控制电路板，以防造成人身伤害、设备损坏和运 行不正常。6. 在停机检修设备时，待母线电压降至 20V 以下时，才能打开高频脉冲电 源前门，防止高频滤波电容存电导致触电危险。十二、设备维护和保养1.日常运行维护：a) 监视高频脉冲电源的一次电流、二次电压和二次电流；b) 监视高频脉冲电

25、源各部的温升，危险油温 85，IGBT 温度上限 75，设备运行无异常声音，高压输出端无异常放电。c) 冷却循环风机运行正常，无异常声音，无过流，通风入口无堵塞。d) 保持设备清洁2.小修项目：高频脉冲电源控制柜及变压器小修周期：每半年至少进行一次。恶劣环境时，应缩短小修周期。a) 清扫控制柜内器件、控制板表面及散热通道的粉尘。b） 清扫整流变压器外壳、清洗高、低压瓷瓶。处理渗漏油。c) 校验或更换温度传感器。d) 检查变压器油位。e) 对变压器油进行抽样检查其击穿电压不小于 40KV/2.5mm。f) 进行规定的测量和检验。3.大修项目：高频脉冲电源高压整流变压器大修周期：运行满 3 年第一

26、次大修，以后按每 5 年进行一次大修。a）检查变压器油是否符合 GB2536-81变压器油的规定，其击穿电压不小于 40KV/2.5mm。b）吊芯检查，将其全部裸露。c）检查二次侧线圈、引线、支架。d）检验整流器件（高压硅堆、分压电阻、取样电阻）e）检查箱体、箱盖、高、低压瓷瓶等。f）对铁芯夹件、螺杆、接地线进行检查处理。g）清洗箱体内外及散热器，必要时将外表喷漆。h）检查更换密封脚垫，清除各密封点渗漏油。i）必要时对器身干燥。j）油位仪表的检修。k）温度仪表的检修。l）进行规定的测量和检验。恢复性大修和临时性检修：应根据设备运行情况而定。电源在运行中发现严重缺陷时，应立即停电检修。十三、配电

27、电缆选型1、 三相 380V 动力电缆，线径视设备容量而定，当采用 VV-1 电缆时,建议按以下截面选取。3 芯电缆载流能力 A（环境温度 30）载流能力 A（环境温度 40）325108893351351063501681343702071663952502003120292233315033527231853823172、液晶操作屏通讯电缆选用铠装双绞屏蔽线 ASTP-120。3、上位机通讯电缆选用超五类网线、光纤。十四、高频脉冲电源容量表单位（V）（A）（KVA）（KV）（A）（KW）序号设备容量交流输入电压交流输入电流输入功率直流输出电压直流输出电流输出功率11.0A/72KV3801

28、1978721.07221.2A/72KV38014394721.28631.6A/72KV380190125721.611542.0A/72KV380238157722.014452.2A/72KV380262172722.215861.0A/80KV38013287801.08071.2A/80KV380159104801.29681.5A/80KV380198130801.512092.0A/80KV380265174802.0160102.2A/80KV380291191802.2176附图：高频电源外形尺寸图1、A=1137mm,B=1067mm,a=1095mm,b=947mm,h=600mm,H=1907mm； 2、A=1137mm,B=1067mm,a=1095mm,b=947mm,h=800mm,H=2407mm； 3、A=1623mm,B=1067mm,a=1511mm,b=947mm,h=800mm,H=2407mm； 15大连蓝清自控设备有限公司附图：产品样机16