DE3343563A1

DE3343563A1 - Verfahren zum erfassen von durchschlaegen bei einem elektrofilter

Info

Publication number: DE3343563A1
Application number: DE19833343563
Authority: DE
Inventors: Franz 6057 Dietzenbach Neulinger; Heinrich 8524 Neunkirchen Winkler
Original assignee: Metallgesellschaft AG; Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: GEA Group AG; Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1983-12-01
Filing date: 1983-12-01
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE3343563C2

Description

Verfahren zum Erfassen von Durchschlägen bei einem
Elektrofilter Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Durchschlägen bei einem Elektrofilter, das aus einem Wechselspannungsnetz über ein Stellglied, einen Hochspannungstransformator und einen Gleichrichter gespeist wird und bei dem zur Durchschlagserfassung die Filtergleichspannung periodisch abgetastet wird, wobei die Abtastperiode als Bruchteil der Zyklusdauer der pulsierenden Filtergleichspannung gewählt wird und ciie relative Fiitergleichspannungs-%nderung über de-Inierten AuswertwzgsuZeitabschnitten ausgewertet wird.
Da der Wirkungsgrad (=Staubabscheidegrad) eines Elektrofilters von der elektrischen Feldstärke im Elektrofilter abhängt9 wird einerseits eine möglichst hohe Feldstärke gefordert 9 andererseits bildet die Durchschlagsgrenze (beginnende Stoßionisation der Gasmoleküle) eine obere Schranke für die Feldstärke, weil ein Durchschlag Kurzschluß (mit Ausfall der Filterwirkung) bedeutet Deshalb führt man die am Elektrofilter anliegende Gleichspannung so, daß idealerweise zu jedem Zeitpunkt die Durchschlagsgrenze gerade nicht erreicht wirde Diese kann Jedoch nicht anders gemessen werden, als einen Durchschlag (zumindest ansatzweise) zuzulassen0 Deshalb wird in der Praxis die Filtergleichspannung - von einem unkritischen Wert ausgehend -bis zum Erreichen der Durchschlagsgrenze stetig erhöht, nämlich bis zum Auftreten eines Durchschlages. Sobald ein solcher registriert wird, wird zu seiner Löschung die Energieversorgung unterbrochen, und ein gleichartiger (nicht notwendigerweise gleich langer) Prozeß schließt sich an. Haupterfordernis dieser Methode ist das rasche Erkennen von Durchschlägen.
Aus der EP-PS 0030320 ist ein Verfahren zur Durchschlagserfassung bekannt, welches einen beginnenden Durchschlag an überproportionalem Filterspannungsabfall identifiziert. Dabei werden die Abtastwerte aus einer Halbwelle der Elektrofilterspannung mit den phasenmäßig zugehörigen Abtastwerten der vorhergehenden Halbwelle verglichen.
Aufgrund Schwankungen der Netzfrequenz ist die erforderliche phasenrichtige Zuordnung (Synchronisierung) der Abtastwerte aufeinanderfolgender Filterspannungs-Halbwellen problematisch. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb in der Entwicklung eines Durchschlagerfassungs-Verfahrens, bei dem der Aufwand für die Auswertung von Abtastwerten der Elektrofilterspannung gering ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst: a) Jeder Auswertungs-Zeitabschnitt entspricht einer Abtastperiode; b) bei einem Filtergleichspannungs-Anstieg wird eine weitergehende Auswertung der abgetasteten Werte der Filtergleichspannung unterlassen; c) bei einem Absinken der Filtergleichspannung wird der Betrag der relativen Filtergleichspannungs-Änderung mit einem rechnerisch ermittelten zulässigen Höchstbetrag verglichen und dessen Überschreiten als Durchschlagskriterium verwendet; d) der zulässige Höchstbetrag wird in Abhängigkeit von der Phasenlage der Abtastwerte innerhalb der Zyklusdauer, von der Dauer der Abtastperiode und von der Filtergleichspannung ermittelt In einer weiteren Ausbildung des beanspruchten Verfahrens wird vorgesehen, daß die Auswertungs-Zeitabschnitte aus mehreren, insbesondere zwei oder drei, aufeinanderfolgenden Abtastperioden bestehen und daß die Auswertungseinrichtung erst dann auf Durchschlagserfassung entscheidet, wenn mehr als zwei aufeinanderfolgende Abtastwerte einen Durchschlag anzeigen.
Eine weitere Ausbildung des beanspruchten Verfahrens besteht darin, daß auch das Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestwertes der Filtergleichspannung als Durchschlagskriterium verwendet wird.
In einer weiteren Ausbildung des beanspruchten Verfahrens wird die relative Änderung der Primärstrom-Scheitelwerte aufeinanderfolgender Halbwellen erfaßt und auch das Überschreiten eines vorgegebenen Höchstwert es dieser Änderung als Durchschlagskriterium verwendet.
Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß die Notwendigkeit einer Synchronisierung im Sinne einer phasenrichtigen Zuordnung der Abtastwerte auf einanderfolgender Filterspannungs-Zyklen entfällt. Der Auswertungsaufwand ist somit erheblich geringer als im Verfahren nach EP-PS 0030320. Darüberhinaus bedarf, verglichen mit diesem Verfahren, das beanspruchte neue Verfahren einer geringeren Zahl an Speicherplätzen für Abtastwerte.
Die Ausbildung nach Anspruch 2 erhöht die Entscheidungssicherheit des Verfahrens und minimiert die Wahrscheinlichkeit von Fehlabschaltungen.
Die Ausbildungen nach Anspruch 3 und 4 verbinden vorteilhaft das neue Erfassungsverfahren mit den an sich bekannten Absolutspannungs- bzw. Primärstromkriterien und beinhalten neben der Erhöhung der Erfassungssicherheit eine permanente gegenseitige Überwachung der Auswertungsorgane.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird das neue Verfahren zum Erfassen von Durchschlägen bei einem Elektrofilter im folgenden näher beschrieben: Fig. 1 zeigt in schematischer Form eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 2 einen exemplarischen Verlauf der pulsierenden Elektrofiltergleichspannung.
Ein Elektrofilter 5 wird aus einem Mechselspannungsnetz 1 über ein Stellglied 2, einen Hochspannungstransformator 7 und einen Gleichrichter 4 gespeist. Ein Abtaster 6 nimmt periodisch (Abtastperiode T) Meßwerte der Filtergleichspannung u(t) auf und übergibt sie einem Auswerter 7, der aus zwei aufeinanderfolgenden Abtastwerten ein Ansteigen oder Absinken der Filtergleichspannung feststellt0 Im ersteren Fall unterbleibt eine weitergehende Auswertung, und das Heran- führen der Filtergleichspannung an die Durchschlagsgrenze wird stetig fortgesetzt. Im zweiten Fall bildet Auswerter 7 den Betrag der relativen Filtergleichspannungs-Änderung d(k) nach der Beziehung wobei u(k) = u(kT) der aktuelle Abtastwert und u(k-1) = u [(k-1)T der vorhergehende Abtastwert ist. Die Größe d(k) wird im Komparator 8 mit einem zulässigen Höchstbetrag D(k)verglichen, den der Grenzwertgeber 9 in Abhängigkeit von der Lage des aktuellen Auswertungs-Zeitabschnittes innerhalb der Zyklusdauer der pulsierenden Filtergleichspannung, von der Dauer der Abtastperiode und von der Filtergleichspannung u(t) vorgibt, indem für den schwingenden Anteil der Filtergleichspannung ein sinusförmiger Verlauf (vgl. z.B. Figur 2) zugrunde gelegt wird.
Überschreitet der Betrag der relativen Filtergleichspannungs-Änderung den zulässigen Höchstbetrag D(k), ist das Durchschlagskriterium erfüllt, und die Energieversorgung des Elektrofilters 5 wird mittels Stellglied 2 für die Dauer und zum Zweck der Durchschlagslöschung unterbrochen. Liegt der Betrag der relativen Filtergleichspannungs-Änderung d(k) nicht über dem zulässigen Höchstbetrag D(k), wird das Heranführen der Filtergleichspannung an die Durchschlagsgrenze stetig fortgesetzt oder das erreichte Niveau der Filtergleichspannung beibehalten0 Ein alle Fälle enthaltender exemplarischer Verlauf der pulsierenden Filtergleichspannung u(t) ist in Fig. 2 dargestellt. Sie wird bis zu einem - am Spannungsabfall zu erfassenden - Durchbruch gesteigert, womit eine Unterbrechung der Energieversorgung ausgelöst wird0 Dabei fällt die Filtergleichspannung auf die Löschspannung ab und verharrt auf niedrigem Niveau bis zur a^fiMereinschaltung der Energieversorgung, die nach einem zeitlichen Sicherheitsabstand erfolgt. Die Filtergleichspannung u(t) wird anschließend wieder systematisch an die Durchschlagsgrenze herangeführt usw.
Der beschriebene Auswertevorgang ist nicht auf die qualitative Erfassung eines Durchschlages beschränkt.
Abhängig vom Ausmaß des Spannungseinbruchs am Elektrofilter kann man auch stromstarke und stromschwache Durchschläge unterscheiden. Auf stromschwache Durchschläge (mit geringem Spannungsabfall gegenüber dem Erwartungswert) muß nicht notwendigerweise eine sofortige Abschaltung der Energieversorgung erfolgen, da eine Selbstlöschung erwartet werden kann.
Zur Auswertung der Abtastwerte, zur Ermittlung des zulässigen Höchstbetrages D(k) der relativen Filtergleichspannungs-Änderung d(k) und zur Ausgabe der Stellbefehle läßt sich vorteilhaft auch ein Prozeßrechner einsetzen.
Bezüglich des zulässigen Höchstbetrages D(k) der relativen Filtergleichspannungs-Änderung d(k) ist für den auswertetechnisch einfachen Sonderfall, daß der schwingende Anteil der Filtergleichspannung prozentual gering ist, die Vorgabe eines konstanten Prozentsatzes D(k) = D ausreichend.
4 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Erfassen von Durchschlägen bei einem Elektrofilter, das aus einem Wechselspannungsnetz über ein Stellglied, einen Hochspannungstransformator und einen Gleichrichter gespeist wird und bei dem zur Durchschlagserfassung die Filtergleichspannung periodisch abgetastet wird9 wobei die Abtastperiode als 3bruchteil der Zyklusdauer der pulsierenden Filtergleichspannung gewählt wird und die relative Filtergleichspannungs-Änderung über definierten Auswertungs-Zeitabschnitten ausgewertet wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) Jeder Auswertungs=Zeitabschnitt entspricht einer Abtastperiode (T)k b) bei einem Filtergleichspannungs-Anstieg wird eine weitergehende Auswertung der abgetasteten Werte der Filtergleichspannung (u(t)) unterlassen; c) bei einem Absinken der Filtergleichspannung (u(t)) wird der Betrag der relativen Filtergleichspannungs-Änderung (d(k)) mit einem rechnerisch ermittelten zulässigen Höchstbetrag (D(k)) verglichen und dessen Überschreiten als Durchschlagskriterium verwendet; d) der zulässige Höchstbetrag (D(k)) wird in Abhängigkeit von der Phasenlage der Abtastwerte innerhalb der Zyklusdauer 9 von der Dauer der Abtastperiode (T) und von der Filtergleichspannung (u(t)) ermittelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 9 d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t D daß die Auswertungs-Zeitabschnitte aus mehreren9 insbesondere zwei oder drei, aufeinanderfolgenden Abtastperioden (T) bestehen und daß die Auswertungseinrichtung (7 - 9) erst dann auf Durchschlagserfassung entscheidet, wenn mehr als zwei aufeinanderfolgende Abtastwerte einen DuhhßdEag anzeigen.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auch das Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestwertes der Filtergleichspannung (u(t)) als Durchschlagskriterium verwendet wird,
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die relative Änderung der Primärstrom-Scheitelwerte aufeinanderfolgender Halbwellen erfaßt und auch das Überschreiten eines vorgegebenen Höchstwertes dieser Änderung als Durchschlagskriterium verwendet wird.