JPH0112544B2

JPH0112544B2 -

Info

Publication number: JPH0112544B2
Application number: JP16408781A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Terai; Ichiro Yamamoto; Manabu Hisamochi; Yukinori Ishii
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1989-03-01
Also published as: JPS5867360A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は電気集じん機の集じん極に生じる逆
電離現象の発生を速やかに検知する方法に関する
ものである。

電気集じん機において、ダストの電気抵抗が１
×10¹¹Ω・cmをこえると、逆電離と呼ばれる現象
が発生し、集じん性能が著しく低下することは周
知のとおりである。この逆電離現象は、集じん極
堆積ダスト層に過度に電荷が蓄積するため絶縁破
壊をおこすものであるから、集じん効率の低下を
防止するためには、逆電離の発生と同時に集じん
機印加電圧を下げ、ダスト層に蓄積している電荷
が実質的になくなるダスト放電必要時間経過後、
再び印加電圧を回復させるよう制御するのが有効
で、このような制御方式については、別の発明を
提案した（昭和56年９月28日付特許願(ロ)「電気集
じん装置における自動電圧制御装置」）。

ただし、このような制御のためには逆電離の発
生をできるだけ早く検知する検知方法が不可欠で
ある。

そこで本出願人は、逆電離が発生すると第１図
に示すように、二次電圧Ｖと二次電流Ｉの特性
（Ｖ−Ｉ特性）が、正常な場合とは大きく異なる
ことに着目し、このＶ−Ｉ特性のちがい特に、こ
のかたむきdV／dIが大きく変わることを利用し
て、dV／dIの大きさから逆電離を検出する方法
を先に提案した（昭和56年９月28日付特許願(イ)
「電気集じん装置における逆電離検出方法」）。

しかし、この方法は電圧、電流を電源交流の半
サイクルの期間における平均値として求めている
ので、平均値算出に半サイクルの時間が必要で、
さらにdV／dIを算出するには、このような平均
電圧、電流の値（Ｖ，Ｉ）を２組比較的演算する
必要があり、半サイクル×２、すなわち１サイク
ルの時間がdV／dIの算出には必要である。さら
に集じん機電圧を上昇させる過程においては、後
述する“充電々流”が大きくなるため、このとき
の誤動作を防ぐためには集じん機電圧を急上昇さ
せる期間は検出機能が働かないようにしなければ
ならない。

この発明は上記検出方法を改良して検出時間を
短縮し、逆電離を検出する際に制御電圧を変化さ
せることなく電源周波数の半サイクルにて検出可
能な高速逆電離検出方法を提供するものである。

電圧、電流の瞬時値から逆電離の発生を検知で
きれば、上記方法より、ずつと早く逆電離を検知
できるであろう。

ところが、電気集じん機は、電気回路でいうコ
ンデンサーの機能（静電容量と呼ぶ）があるため
観測される二次電流の瞬時値は、真のコロナ放電
電流（逆電離によるものも含む）に、充電電流が
加わつた値となる。

第２図で示す電気集じん機の等価回路を第３図
に示す。

第３図においてＶは放電極、Ｔは集じん極、Ｓ
は整流器、Ｗはトランス、Ｃは集じん機の静電容
量、Ｒはコロナ放電と等価な抵抗、I₀は二次電
流、I₃はコロナ電流、I₂は充電電流である。

トランス二次巻線の起電力の絶対値V₀が第４
図ａ実線のように変化するとき、静電容量Ｃのた
め集じん機の電圧（二次電圧）は点線のように変
化する。V₁＞V₀の期間は、シリコン整流器Ｓは
逆バイアスとなり電流を阻止するため第４図ｂの
実線のように、二次電流は断続波形となる。しか
し、この場合もコロナ電流I₃は連続しており、両
者は別の波形となる。

（なお、I₃を直接的に観測することはできない。）第３図の等価回路によると I₀＝I₃＋ＣdV₁／dt で示される。ここで右辺第二項が充電電流I₂であ
る。

以上でわかるように、観測される二次電流I₀の
瞬時値をコロナ電流I₃とみなすことはできず、特
に集じん機電圧を急速に上昇させる場合は、充電
電流が大きくなることがわかる。

ところで、第４図ｂにおいてI₀＝０の期間にお
いては I₃＝−ＣdV₁／dt で示されるので、真のコロナ電流は二次電圧波形
の電圧減衰の速さから推定できる。

逆電離が発生するとコロナ電流が著しく大きく
なるので二次電圧の減衰巾が大きくなる。二次電
圧波形から逆電離の発生を検知することが可能で
あり、発生するとすぐ検知できる。本発明はその
具体的方法に関するものである。

前述の観点から二次電圧の波形を実機集じん機
でいろいろ観測した結果、二次電圧波形のピーク値（V_Pと呼ぶ）と谷底
値（V_Bと呼ぶ）の間に次の関係があることがわ
かつた。

コロナ開始以前の電圧では、V_P，V_Bとも低
く、両者はほぼ一致している。（第５図参照）逆電離がおきない場合は、出力を増加させる
に伴い、V_PもV_Bも増加し、その差V_P−V_Bも大
きくなる。しかし、V_P−V_Bが過度に大きくは
ならない。（第６図参照）逆電離がおきると、出力を増加させてもV_B
は増大せず、逆に減少する。V_Pは大きくなる
のでV_N（＝V_P−V_B）は、非常に大きくなる。
（第７図参照）さらに、V_N（＝V_P−V_B）とV_Bの特性を求める
と、第１図に類似した第８図が得られた。

そこで第８図の点線で示す線を想定し、この線
のどちら側にあるかで逆電離の発生を検出するの
が本発明の原理である。

第８図では、正常荷電と逆電離の境界線（点
線）がV_BとV_N（＝V_P−V_B）の関係として求めら
れているが、この図から境界線をV_PとV_Bの関係
として求める。それを第９図に示す。（折れ線で
近似した。）逆電離境界電圧Vnはピーク電圧V_Pに対し、飽
和特性をもつた関数形状となつている。この飽和
レベル（第９図ではVn＝15KV）は逆電離がま
だ生じない条件たとえば、荷電開始直後における
２次電圧波形のボトム値より３〜5KV低く設定
すればよいことを実験により確認した。逆電離が
おきていないときは、２次電圧波形のボトム値は
高く、逆電離が発生すると、ボトム値が低くなる
ので２次電圧のボトム値の最高値を検知してそれ
より３〜5KV低いところに逆電離境界電圧の飽
和レベルを設定すればよい。

ピーク電圧V_Pが与えられた時谷底電圧V_Bが第
９図に示す、対応するV_Mの値を下まわれば逆電
離と判定される。さらに、このときV_M−V_Bの値
が大きければ大きいほど逆電離の程度が大きい。

ところで、電圧波形の瞬時値をV_tとすると、
立ち下りから立ち上りに転ずる時点、すなわち立
ち下り過程の終局時におけるV_tの値がV_Bになる。
立ち下り過程ではV_t＞V_Bであるから、V_tが第９
図のV_Mを下まわつておればV_Bは必ずV_Mを下まわ
り逆電離と判定される。そこで、瞬時値V_tがV_M
を下まわつた時点で、逆電離と判定することにす
る。このようにすれば谷底電圧V_Bによる判定よ
り早い時点で判定でき、自動電圧制御上、有利で
ある。（谷底電圧V_Bではすでに、立ち下り過程か
ら立ち上りに転じようとしているが、これは一次
側でサイリスタ制御している電源においては、サ
イリスタが点弧した結果としておきたものであ
る。すなわち、サイリスタのゲートパルスが発せ
られた結果であり、この時点での逆電離検出は、
ゲートパルスが発せられた後であるので、制御が
手遅れになる。）瞬時値V_tで逆電離を検出したら、その時点あ
るいは、その後さらにV_tが低下した時点でのV_t
の値を、V_Mと比較しV_M−V_tを逆電離の大きさを
あらわす信号として出力する。

なお、このときV_tがほとんど０まで落ちこん
でいるときは、これは逆電離ではなくスパークが
生じたのであるから、逆電離とはみなさない。

次にこのような検出回路の一実施例を述べる。

第１０図は、検出回路を集じん機電圧制御に組
み込んだ状態を示す。二次電圧をR₁，R₂で分圧
し、逆電離検出回路の入力１とする。

サイリスタ点弧開始信号２′は、逆電離検出回
路の１回の動作（電源交流半サイクルごとに１回
の検出動作をくりかえす。）のはじまりをトリガ
する信号として与えられる。

逆電離検出回路３は、逆電離の発生とその大き
さを検知し出力する。この出力４により別の発明
（昭和56年９月28日付特許願(ロ)「電気集じん機に
おける自動電圧制御装置」）で述べたように、制
御回路５は動作する。すなわち、逆電離の検知と
同時に低荷電に切り換え、逆電離の大きさに応じ
た時間経過後高荷電に出力を回復させるような制
御を行う制御回路５は、自動電圧検出回路７の出
力２を制御する。

逆電離検出回路の一例を第１１図に示す。（ア
ナログ回路）二次電圧信号は、二次電圧が負の値であるので
負の信号として入つてくるが、これを正の信号に
反転する。

集じん機電源一次側サイリスタの点弧開始信号
が発せられると、二次電圧は上昇に転ずるので、
この点弧開始信号は集じん機二次電圧の谷底点の
時期とほぼ一致する。この信号により瞬時、トラ
ンジスタTr₁をONさせ、コンデンサC₁の電圧V_P
を０にする。次の瞬間、Tr₁はOFFし、二次電圧
信号V_tをうけつける。V_t＞V_Pなら、ダイオード
D₁がONし、C₁の電圧V_PはV_tに等しくなる。二
次電圧が谷底点からピーク値に達するまでは、そ
の動作が続くがピークを過ぎると、V_P＞V_tとな
りD₁はOFFし、V_Pはピーク電圧が記憶される。

A₁は高入力インピーダンスの増巾回路であり、
V_Pの値をそのまま出力する。

A₂は関数発生回路であり、第９図の折れ線の
ようにV_Pの値に応じた逆電離境界電圧V_Mの値を
出力する。

A₃は減算回路であり、V_M−V_tの値を出力す
る。この値が負ならD₂がONし、V_put→０とな
る。これは、正常荷電と判定され、信号を０とし
た訳である。

V_M−V_tが正なら、この大きさが逆電離の大き
さを示す信号V_putとなる。V_tの大きさが、ある設
定値V_SP（１〜5^KVに設定）以下なら、これはスパ
ークと判定される。この設定値はポテンシヨメー
ターＲで設定し、これとV_tの値を比較器A₄が比
較し、V_SP＞V_tなら、A₄が出力となりトランジ
スタTr₂がONし、A₃の出力V_M−V_tが正でも出力
V_putを０とする。

このような動作によりV_M−V_tは、逆電離と判
定され、かつスパークではないと判定された時の
み出力V_putがあらわれる。A₅は、スパーク時Tr₂
がONするまでの短時間V_M−V_tがV_putにあらわれ
るのを防ぐためのフイルターである。

本回路で逆電離検出信号が発せられた結果、も
しサイリスタをしや断するような制御が行われる
と、サイリスタ点弧信号が入つてこないのでC₁
に記憶されているV_Pの値は、いつまでもリセツ
トされずに残る。一方、この場合サイリスタでし
や断されているので、V_tはいつまでも立ち下り
が続き、検出回路の出力V_putは漸増する。

このため弱い逆電離の場合でも放つておくと逆
電離信号V_putが大きくなる。これを防ぐため逆電
離の大きさの判定は、ある一定のタイミングたと
えば、サイリスタゲート信号があつてから一定の
時間（たとえば電源交流半サイクルの期間）経過
後に行い、この値をラツチするような回路が必要
になる場合もある。これは本検出器によりどのよ
うな集じん機電圧制御をするかにより選択される
ものである。

逆電離検出回路の別の実施例を第１２図、第１
３図に示す。（デジタル回路）ここでは電圧のピ
ークV_Pを検出後、電圧の瞬時値はある決められ
たタイミングで電圧波形立ち下がり中、１回のみ
検出される。この電圧をサンプリング値V_Tと呼
ぶ。

第１２図に逆電離検出装置の構成を示す本装置
はピーク値V_P、サンプリング値V_Tを検出回路１
１と、それに二次電圧を絶縁して供する為の絶縁
増幅器１３及びマイクロコン１２とから成つてい
る。ピーク値、サンプリング値検出回路１１及び
マイクロコン１２には、検出開始の同期を取る為
のサイリスタ点弧開始信号１１１が入力されてい
る。マイクロコン１２は、ピーク値、サンプリン
グ値検出回路１１からピーク値検出信号１５、ピ
ーク値１６、サンプリング値検出信号１７及びサ
ンプリング値１８を受けとつて逆電離が発生した
か否かを判断し、送電離が発生したのであれば、
逆電離検出信号１９と逆電離の大きさ１１０とを
出力する。

ピーク値、サンプリング値検出回路１１の構成
を第１３図に示す。又、その処理流れ図を第１４
図に示す。本回路は、まず最初にサイリスタ点弧
信号１１１の有無をチエツクする（第１４図のブ
ロツク（以下BKと略す）１）。サイリスタ点弧
信号１１１が来れば、Ａレジスタ１１３、Ｂレジ
ススタ１１５、Ｃレジスタ１１６、ピーク値検出
信号（以下V_PFLAG）１５、基底値検出信号
（以下V_TFLAG）１７を全てクリアする。（BK2）
クリア信号は制御部１１７から出される。

次に制御部１１７から、Ａ／Ｄ変換器１１２に
変換開始指令が与えられ（BK3）、Ａ／Ｄ変換完
了后、制御部１１７からの信号でＡレジスタ１１
３は変換結果を格納する。（BK4）Ａレジスタ１
１３の内容とＢレジスタ１１５の内容とは比較器
１１４で常時比較されており、その比較結果を制
御部１１７でチエツクする（BK5）。その結果に
おいて、Ａ＜Ｂでなければ二次電圧は増加の途中
であると判断し、Ａレジスタの内容をＢレジスタ
に格納する（BK6）。そして、Ａ／Ｄ変換を続け
て行ない上記処理をくりかえす。

もしＡ＜Ｂであれば、すなわちＡ＜Ｂ信号１１
８が立つていれば制御部１１７はＢレジスタ１１
５に格納されている値かピーク値と判断し、V_P
FLAG１５を立てる（BK7）。そして制御部１１
７はサンプリング値を計測するタイミングを測る
為に、制御部１１７内のV_Tタイマをスタートさ
せる（BK8）。V_Tタイマがタイムアツプすれば
（BK9）、制御部１１７はＡ／Ｄ変換器１１２に
変換開始を指示する（BK10）。変換結果は制御
部１１７からの指示により、Ｃレジスタ１１６に
格納される（BK11）。ついで制御部１１７はV_T
FLAG１７を設定し（BK12）次のサイリスタ点
弧開始信号１１１の来るのを待つ（BK1）。

第１５図がマイクロコン１２に入つている処理
の流れ図である。マイクロコン１２はまず、前記
検出回路１１と同様にサイリスタ点弧開始信号１
１１が来るのを待つている（BK21）。サイリス
タ点弧開始信号１１１が来ると、逆電離検出信号
（以下V_BCFLAG）１９及び逆電離の大きさ（以
下V_BC）１１０が立つていたり設定されていれば
クリアする（BK22）。そしてV_PFLAG１５が前
記検出回路１１から送られてくるのを待つ
（BK23）。V_PFLAG１５が送られてくるとピーク
値（以下V_P）６を読込む（BK24）。マイクロコ
ン１２は、ピーク値V_Pからそれに対応する逆電
離境界電圧V_Mを第９図のグラフに従つて求める。
（BK25）サンプリング値V_TがV_Mを下まわつていると逆
電離である。ただし、V_Tがほとんど０のときは、
逆電離でなく、スパークと考えられる。

そうしてマイクロコン１２は前記検出信号１１
からサンプリング電圧検出信号（V_TFLAG）１
９が送られてくるのを待つ（BK26）。V_TFLAG
が送られてくるとマイクロコン１２は、サンプリ
ング電圧（V_T）を読む（BK27）。V_Tの値はスパ
ークが発生した場合は極端に小さくなるのでその
境界値をV_SPとすると、逆電離が発生している場
合には逆電離境界電圧（V_M）よりサンプリング
電圧（V_T）が小さく、かつスパーク発生の境界
値（V_SP）よりサンプリング値（V_T）が大きくな
る。従つてマイクロコン１２はV_SP＜V_T＜V_Mな
るチエツクを行う（BK28）。V_Tがこの範囲外で
あれば逆電離が起つていないのでBK21へ戻り、
次のサイリスタ点弧開始信号１１１がくるのを待
つ。

V_TがV_SP＜V_T＜V_Mの範囲に入つていれば逆電
離が発生しているので、逆電離検出信号（BC−
FLAG）を直ちに出力し（BK29）、逆電離境界
電圧（V_D）とサンプリング値（V_T）との差を求
め、逆電離の大きさ（V_put）とする（BK30）。そ
してその逆電離の大きさ（V_put）を出力し
（BK31、BK21へ戻つて次のサイリスタ点弧開始
信号１１１がくるのを待つ。

第１６図にサイリスタ点弧開始信号及び二次電
圧波形、検出器出力を示す。

サイリスタ点弧開始信号により検出器はV_Pの
値がリセツトされる。ほぼ同時に二次電圧波形
は、立ち上りはじめピークにおいてV_Pの値が検
出器のコンデンサ又はレジスタに記憶され、それ
に応じた逆電離限界電圧V_Mが演算される。

電圧の瞬時値がV_Mまで落ちなければ正常荷電
と判断される。（第１６図の第１山目の場合）電圧の瞬時の値がV_Mを下まわつても、さらに
V_SPの設定値をも下まわつた場合は、スパークと
判定され逆電離検出信号は出ない。（第１６図の
第２山目の場合）電圧の瞬時値がV_Mを下まわりV_SPの設定値より
大きい場合は、逆電離と判断されその大きさに応
じた信号V_putが出力される。（第１６図の第３山
目の場合）この時、アナログの具体例では瞬時値
V_tかV_Mを下まわるとすぐ出力V_putがあらわれる。
デジタルの具体例では、V_Tの検出があるタイミ
ングをもつて行われるので、この検出により逆電
離と判断されれば出力V_putがあらわれ、同時に検
出フラグが立つ。

以上要するに本発明は、電気集じん装置の二次
電圧波形のピーク電圧と、該ピーク電圧時以後の
電圧の瞬時値を検出し、ピーク電圧の関数として
求められる逆電離の境界電圧と比較してその値の
大小により逆電離の発生を検知することを特徴と
する逆電離検知方法であつて、逆電離の発生を瞬
時（電源周波数の半サイクル以下）に検知するこ
とが可能であるから、その検知信号を電圧制御装
置にフイードバツクすることにより電気集じん装
置の最適制御を可能ならしめる効果が期待でき、
集じん効率の向上に寄与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は逆電離現象の発生状況を検出するＶ−
Ｉ特性図、第２図および第３図は電気集じん機の
一般的な電気回路図およびその等価回路を示す
図、第４図ａ，ｂはそれぞれ電気集じん装置にお
けるトランス二次巻線の起電力および二次電圧と
コロナ電流および二次電流の変化を表わす図、第
５図、第６図、第７図はそれぞれ二次電圧波形の
ピーク値と谷底値との関係を示す図、第８図は二
次電圧波形のピーク値と谷底値との差と谷底値と
の関係を示す図、第９図は逆電離境界電圧とピー
ク電圧との関係を示す図、第１０図は電気集じん
装置の自動電圧制御回路を示す図、第１１図は逆
電離検出回路の一例を示す図、第１２図、第１３
図は逆電離検出回路の別の実施例を示すデジタル
回路図、第１４図は処理流れを示す図、第１５図
はマイクロコン１２に入つている処理の流れ図、
第１６図はサイリスタ点弧開始信号および二次電
圧波形検出器出力を示す図である。なお、第１４
図および第１５図の１〜２９は処理流れの順序を
示す数字である。１……逆電離検出回路の入力、２，２′……信
号、３……逆電離検出回路、４……逆電離検出回
路の出力、５……制御回路、６……信号、７……
自動電圧制御回路、１１……ピーク値、サンプリ
ング値検出回路、１２……マイクロコン、１３…
…絶縁増幅器、１４……二次電圧、１５……ピー
ク値検出信号（V_PFLAG）、１６……ピーク値
（V_P）、１７……サンプリング値検出信号（V_T
FLAG）、１８……サンプリング値（V_T）、１９
……逆電離検出信号（V_BCFLAG）、１１０……
逆電離の大きさ（V_put）、１１１……サイリスタ
点弧開始信号、１１２……Ａ／Ｄ変換器、１１３
……Ａレジスタ、１１４……比較器、１１５……
Ｂレジスタ、１１６……Ｃレジスタ、１１７……
制御部、１１８……Ａ＜Ｂ信号、Ｖ……放電極、
Ｔ……集じん極、Ｓ……整流器、Ｗ……トラン
ス、Ｃ……静電容量、Ｒ……コロナ放電と等価な
抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】１電気集じん装置の２次電圧波形のピーク電圧
と、該ピーク電圧時以後の電圧の瞬時値を検出
し、該ピーク電圧の関数として求められる逆電離
の境界電圧と比較してその値の大小により逆電離
の発生を検出することを特徴とする電気集塵装置
における逆電離現象検知方法。２逆電離の境界電圧はピーク電圧に対し、飽和
特性をもつた関数形状とし、飽和レベルは２次電
圧波形のボトム値の最高値により与えられること
を特徴とする上記特許請求の範囲第１項記載の逆
電離現象検知方法。