PL169835B1

PL169835B1 - Sposób sterowania zasilaniem pradem impulsowym filtru elektrostatycznego PL

Info

Publication number: PL169835B1
Application number: PL92303778A
Authority: PL
Inventors: Hans Jacobsson
Original assignee: Flaekt Ab
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1996-09-30
Also published as: AU662785B2; SE468628B; US5477464A; AU3120093A; ATE155049T1; SE9103489L; CA2123225A1; FI102466B1; DE69220815T2; EP0627963B1; CZ127494A3; RU2110142C1; EP0627963A1; WO1993010902A1; BR9206811A; FI942428A7; CA2123225C; FI102466B; FI942428A0; SE9103489D0

Abstract

1 . Sposób sterowania zasilaniem pradem impulsowym filtru elektrostatycznego, w którym do elektrod wyladowczych 1 elektrod osadczych tego filtru, pomiedzy którymi utrzymuje sie zmie- niajace sie wysokie napiecie, doprowadza sie prad impulsowy, wywoluje sie zmiane czestotliwosci, ladunku i/lub czasu trwania impulsów tak, ze uzy- skuje sie wiele kombinacji ich czestotliwosci, ladunku i czasu trwania oraz dla kazdej z kombina- cji mierzy sie napiecie miedzy elektrodami wylado- wczymi 1 elektrodami osadczymi, znamienny tym, ze dla kazdej kombinacji okresla sie, mierzy sie lub oblicza sie wartosc napiecia odniesienia (U ref), dla kazdej kombinacji mierzy sie albo oblicza sie calke pradu Ik = /U · (U - U ref) · dt podczas zadanego okresu czasu albo mierzy sie 1 oblicza sie funkcje wagowa A1= U 1·(U 1 - Uref) w pewnej liczbie momentów 1 , w zadanym okresie czasu oraz przy pomocy calki Ik lub liniowych kombinacji A1 wybiera sie kombinacje czestotliwosci, ladunku 1 czasu trwania pradu impulsowego Fig 4 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób sterowania zasilaniem prądem impulsowym filtru elektrostatycznego zawierającego elektrody wyładowcze i elektrody osadcze, pomiędzy którymi jest utrzymywane zmieniające się wysokie napięcie.

Zasilający prąd impulsowy ma postać ciągu impulsów, który jest zsynchronizowany z częstotliwością napięcia sieci i który jest wytwarzany przy pomocy prostownika sterowanego tyrystorem.

Znane są filtry elektrostatyczne służące jako elektrofiltry do oczyszczania gazów spalinowych i jako odpylacze, które są mocne, niezawodne i wydajne, a niebezpieczeństwo ich uszkodzenia i zatrzymania w wyniku zakłócenia pracy jest małe. Przy zastosowaniu elektrofiltrów najczęstszą trudnością jest oczyszczanie filtru, przy którym wzrastają okresowo emisje. Pobór mocy w elektrofiltrach w wielkich zakładach jest bardzo duży i wynosi do kilkuset kW.

Znane są sposoby optymalizacji pracy i zmniejszania poboru mocy filtru elektrostatycznego równocześnie z poprawą oddzielania pyłu podczas jego oczyszczania, w oparciu o zasilanie prądem impulsowym filtru, co przedstawiono na przykład w opisach patentowych USA nr 4 052 177 i 4410 849. Pierwsze rozwiązanie wprowadza zasilanie impulsami rzędu mikrosekund, a drugie -zasilanie impulsami rzędu milisekund, otrzymywane w wyniku selektywnego sterowania prostownikami tyrystorowymi.

Nowe techniki spowodowały wzrost liczby parametrów sterowania i w wyniku tego większą złozoność układów sterowania. Rzeczywista regulacja staje się powodem zakłóceń działania oddzielaczy pyłu. Tak samo jak podczas oczyszczania filtru, emisje wzrastają także podczas regulacji lub podczas kontroli parametrów sterowania. Znaczne zmiany stężenia pyłu lub temperatury gazu oddziałują na regulację tak, że optymalizacja zanika. Każdy pomiar współczynnika pochłaniania w celu regulacji zasilania prądowego powinien być dokonywany jedynie w okresach, gdy nie jest przeprowadzane oczyszczanie filtru. Ważne jest więc uzyskanie sposobów szybkiej i bezpiecznej regulacji zasilania prądem elektrofiltrów wyłącznie w oparciu o pomiary elektryczne w samym filtrze lub w związanym z nim prostowniku.

Zasilanie prądem impulsowym elektrofiltrów powoduje poprawę charakterystyk roboczych oddzielaczy pyłu, co jest szczególnie widoczne, gdy pył jest trudny do oddzielenia, to jest ma dużą rezystancję. Impulsy o takiej samej amplitudzie jak w przypadku napięcia sieci zasilającej są skuteczne, co wyjaśniono faktem, że rozładowania w warstwie pyłu, powodujące tak zwany ulot

169 835 wsteczny, mają stałą czasową równą 1 sekundę. Rozładowanie warstwy zajmuje 1 sekundę po zaniku ładowania, które jest sterowane jedynie przez dostarczanie ładunku w wyniku przepływu prądu. Ładowanie można więc realizować w czasie krótszym niż jedna milisekunda, jeżeli natężenie prądu jest wystarczające. Dotychczas uważano, że zastosowanie krótkich impulsów o dużych amplitudach jest wymagane zawsze.

Znane są sposoby optymalizacji pracy filtru elektrostatycznego wyłącznie w oparciu o pomiar zmiennych elektrycznych, co przedstawiono na przykład w opisie patentowym USA nr 4 311 491 i w europejskich opisach zgłoszeń patentowych EP nr 90905714 i EP0184922A2.

W opisie patentowym USA nr 4 311491 jest przedstawiony sposób sterowania energią wejściową dostarczoną do elektrod filtru elektrostatycznego, podczas którego okresowo wykrywa się pierwszą wartość szczytową napięcia elektrod, wywołuje się małą zmianę warunków roboczych filtru, okresowo wykrywa się drugą wartość szczytową tego napięcia, przy czym pierwsza wykryta wartość poprzedza, a druga wykryta wartość następuje po małej zmianie warunków roboczych. Potem wytwarza się, na podstawie porównania względnych wykrytych wartości szczytowych, sygnały sterujące energią wejściową filtru. Uzyskuje się dzięki temu sposób optymalizacji prądu w filtrze elektrostatycznym, który pracuje w takich warunkach, w których ulot wsteczny pogarsza osiągi i filtr elektrostatyczny nie działa zadawalająco. Filtr elektrostatyczny jest zasilany energią z sieci zasilającej przy pomocy prostownika wysokiego napięcia, pomiędzy którego elektrodami występuje wówczas zmieniające się napięcie. Przeprowadza się sterowanie energią zasilania w celu uzyskania maksimum na przykład napięcia szczytowego, napięcia średniego lub napięcia minimalnego. W rozwiązaniu tym nie występuje żadne połączenie z zasilaniem impulsowym o zmiennej częstotliwości.

W europejskim opisie patentowym nr EP 184922 jest przedstawiony sposób sterowania przerywanym zasilaniem napięciowym filtru elektrostatycznego w celu uzyskania optymalnej częstotliwości impulsowej. Sposób polega na sterowaniu długością okresu przerywanego napięcia dostarczanego do filtru elektrostatycznego. Procedura poszukiwania optymalnej częstotliwości polega na tym, że w zadanych okresach czasu wywołuje się w wielu etapach wzrost stosunku nc/np, gdzie nc jest liczbą półokresów przewodzenia, podczas których do filtru jest doprowadzany prąd i np jest liczbą półokresów nieprzewodzenia, podczas których zasilanie jest odłączone od filtru. W każdym etapie oblicza się ładunek przenoszony w ciągu półokresu, przy czym ten ładunek określa się jako średni prąd filtru dzielony przez całkowitą liczbę nc półokresów na sekundę. Procedurę poszukiwania przerywa się, gdy stosunek pomiędzy napięciem maksymalnym i ładunkiem przenoszonym w ciągu półokresu pozostaje stały lub maleje przy przejściu z jednego etapu do następnego. Liczba nc półokresu przewodzenia układu i liczba np półokresów nieprzewodzenia układu tak otrzymane określają liczbę półokresów przewodzenia i półokresów nieprzewodzenia, które należy zastosować w filtrze aż do rozpoczęcia następnej procedury. W tym sposobie napięcie zasilania jest otrzymywane z napięcia sieci zasilającej, które jest transformowane w wysokie napięcie i prostowane. Do transformatora w wysokie napięcie i prostowane. Do transformatora wysokiego napięcia jest dostarczana tylko część półfal napięcia sieci zasilającej, w wyniku czego otrzymuje się impulsowe zasilanie prądowe filtru elektrostatycznego. Parametry impulsowe, to jest kąt zapłonu tyrystorów i częstotliwość impulsów, są sterowane w celu uzyskania skrajnej wartości współczynnika pomiędzy napięciem szczytowym między elektrodami a ładunkiem doprowadzanym do elektrod przez jeden pojedynczy impuls. Podczas tej procedury korzystne jest, gdy albo napięcie szczytowe albo ładunek impulsowy są utrzymywane jako stałe.

Znane sposoby sterowania zasilaniem filtru elektrostatycznego pogarszają pozostałe wady związane z modyfikacją procesu i niezawodnością przy regulacji, podczas której następuje minimalny pobór mocy w zmieniających się warunkach, gdy oddziela się pył o dużej rezystancji. Sposoby te nie zawsze zapewniają optymalną kombinację parametrów przy oddzielaniu pyłu o dużej rezystancji. Przy pogorszeniu się kombinacji parametrów można uzyskać mniejsze emisje i mniejszy pobór mocy, co ma miejsce szczególnie w przypadku sposobów opartych na pomiarze stężenia pyłu, a także sposobów opartych na pomiarze zmiennych elektrycznych.

169 835

Sposób według wynalazku polega na tym, że dla każdej kombinacji określa się, mierzy się lub oblicza się wartość napięcia odniesienia Uref, dla każdej kombinacji mierzy się albo oblicza się całkę prądu I_k=/U-(U-U re f) · dt podczas zadanego okresu czasu albo mierzy się i oblicza się funkcję wagową A1=U|-(U, - Uref) w pewnej liczbie momentów i, w zadanym okresie czasu oraz przy pomocy całki Ik lub liniowych kombinacji A, wybiera się kombinacje częstotliwości, ładunku i czasu trwania prądu impulsowego.

Napięcie odniesienia U_ref ustala się jako w przybliżeniu równe napięciu włączenia wyładowania koronowego.

W pierwszym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku napięcie odniesienia U_ref określa się przez pomiar wartości górnej, wartości dolnej, wartości średniej i/lub dodatkowej wartości napięcia U między elektrodami wyładowczymi i elektrodami osadczymi dla pewnej liczby różnych prądów impulsowych przy jednej i tej samej częstotliwości powtarzania impulsów. Tę wartość lub wartości wykreśla się w funkcji pierwiastka kwadratowego prądu I w filtrze elektrostatycznym. Funkcję lub funkcje przybliża się do wyrażeń pierwszego stopnia oraz napięcie, dla którego dwie funkcje mają ten sam prąd lub napięcie, przy którym jedna z funkcji przecina oś napięcia, wybiera się jako napięcie odniesienia Uref.

W drugim przykładzie wykonania sposobu według wynalazku napięcie odniesienia U_ref określa się przez pomiar wartości górnej, wartości dolnej, wartości średniej i/lub dodatkowej wartości napięcia U między elektrodami wyładowczymi i osadczymi dla pewnej liczby różnych prądów impulsowych przy jednej i tej samej częstotliwości powtarzania impulsów. Tę wartość lub wartości wykreśla się w funkcji prądu I w filtrze elektrostatycznym. Funkcję lub funkcje ekstrapoluje się względem dolnych wartości prądu oraz napięcie, dla którego dwie ekstrapolowane funkcje mają taki sam prąd lub napięcie, przy którym jedna z ekstrapolowanych funkcji przecina oś napięcia, wybiera się jako napięcie odniesienia U_ref.

W trzecim przykładzie wykonania sposobu według wynalazku napięcie odniesienia U_ref określa się przez pomiar wartości górnej i wartości dolnej napięcia U między elektrodami wyładowczymi i osadczymi dla pewnej liczby różnych prądów impulsowych przy jednej i tej samej częstotliwości powtarzania impulsów. Wartości górne i dolne wykreśla się w funkcji pierwiastka kwadratowego prądu I w filtrze elektrostatycznym. Funkcje przybliża się do wyrażeń pierwszego stopnia oraz napięcie, dla którego funkcje mają taki sam prąd, wybiera się jako napięcie odniesienia U,ef.

W czwartym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku napięcie odniesienia Uref określa się przez pomiar wartości dolnej napięcia U między elektrodami wyładowczymi i osadczymi dla pewnej liczby różnych prądów impulsowych przy jednej i tej samej częstotliwości powtarzania impulsów. Wartość dolną wykreśla się w funkcji pierwiastka kwadratowego prądu I w filtrze elektrostatycznym. Funkcję przybliża się do wyrażeń pierwszego stopnia oraz napięcie, dla którego funkcja przecina oś napięcia, to jest napięcie, dla którego prąd jest równy zeru, wybiera się jako napięcie odniesienia U_ref.

Korzystnie mierzy się napięcie U, i oblicza się funkcję wagową A, w momentach, które są równo rozłożone w zadanym okresie czasu.

Korzystnie oblicza się średnią wartość Am dla funkcji wagowej A, w zadanym okresie czasu oraz wybiera się kombinację częstotliwości, ładunku i czasu trwania dla największej wartości Am.

Korzystnie wybiera się kombinację częstotliwości, ładunku i czasu trwania dla największej wartości prądu Ik.

Zadany okres czasu ustala się jako równy lub zasadniczo równy czasowi, w którym wyładowanie koronowe występuje podczas impulsu prądowego.

Zadany okres czasu rozpoczyna się, gdy zaczyna się impuls prądowy.

Korzystnie powoduje się zakończenie zadanego okresu czasu, gdy rezystancja R = (tytx)/[C · ln(Ux/Uy)] filtru elektrostatycznego, gdzie C jest pojemnością filtru elektrostatycznego, przekracza daną wartość. Korzystnie powoduje się zakończenie zadanego okresu czasu, gdy rezystancja R = -U/(C · dU/dt) filtru elektrostatycznego, gdzie C jest pojemnością filtru elektrostatycznego, określona przez funkcję wyładowania, przekracza daną wartość.

169 835

Korzystnie powoduje się zakończenie zadanego okresu czasu, gdy napięcie U między elektrodami spadnie poniżej zadanej wartości lub spadnie od wartości górnej o daną wartość różnicy pomiędzy obecną wartością górną i obecną wartością dolną.

Korzystnie powoduje się zakończenie zadanego okresu czasu, gdy rozpoczyna się następny impuls prądowy.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie ulepszonego doboru parametrów roboczych filtrów elektrostatycznych przy oddzielaniu tak zwanego trudnego pyłu, na przykład pyłu o dużej rezystancji. Sposób według wynalazku daje, w oparciu o pomiar jedynie zmiennych elektrycznych, szybszą i bardziej niezawodną regulację filtrów elektrostatycznych.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1a i 1b przedstawiają podstawowe związki pomiędzy prądem i napięciem w funkcji czasu w filtrze elektrostatycznym, fig. 2 - napięcie mierzone w funkcji czasu w filtrze elektrostatycznym zasilanym przez prąd impulsowy o częstotliwości impulsów około 11 Hz, fig. 3 - wykres wartości górnych i wartości dolnych napięcia między elektrodami w filtrze elektrostatycznym w funkcji pierwiastka kwadratowego średniego prądu płynącego w tym filtrze, fig. 4 - wykres wyjaśniający sposób pomiaru napięcia między elektrodami w funkcji czasu przy pomocy próbkowania i fig. 5 -funkcję wagową A, obliczaną na podstawie wykresu z fig. 4.

Figura la przedstawia związek pomiędzy prądem I i napięciem U w funkcji czasu t w filtrze elektrostatycznym zasilanym przez prąd z prostownika tyrystorowego, w którym tyrystory przewodzą w połówkach wszystkich okresów prądu przemiennego.

Figura 1b przedstawia taki sam związek pomiędzy prądem I i napięciem U w funkcji czasu t, gdy tyrystory przewodzą tylko w połówce co trzeciego okresu. Sposób według wynalazku jest zwykle stosowany przy znacznie mniejszych częstotliwościach włączenia niż przedstawione, których dla uproszczenia nie przedstawiono na rysunku. Na fig. 1a i 1b oznaczono maksymalne napięcie Up.

Figura 2 przedstawia w innej skali napięcie U mierzone w funkcji czasu t w rzeczywistej sytuacji, w której tyrystory przewodzą w połówce co dziewiątego okresu i wywołują bardzo duży wzrost napięcia, które maleje najpierw bardzo szybko, a potem coraz wolniej do wartości napięcia Uv. Występuje tu duża różnica pomiędzy wartością górną i wartością dolną napięcia między elektrodami. Na fig. 2 wartość górna napięcia wynosi około 58 kV, a wartość dolna około 16 kV.

Przy zmianie włączenia tyrystorów przy stałej częstotliwości, zarówno górna jak i dolna wartość napięcia zmienia się. W warunkach pracy korzystnych lub bliskich optymalnym wartość dolna napięcia jest właściwie niezależna od kąta włączenia, podczas gdy wartość górna napięcia wzrasta jednostajnie wraz ze zmniejszaniem się kąta włączenia, to jest zwiększaniem się okresu przewodzenia tyrystorów. W warunkach pracy skomplikowanych lub z niekorzystnymi parametrami, wartość dolna napięcia maleje wraz ze zmniejszaniem się kąta włączenia.

Figura 3 przedstawia wykres wartości górnych i wartości dolnych napięcia między elektrodami w filtrze elektrostatycznym dla danej częstotliwości impulsów przy pracy bliskiej optymalnej. Wartości napięcia górnego Up i napięcia dolnego Uv przy czterech różnych kątach włączenia zostały wykreślone w funkcji pierwiastka kwadratowego prądu i, czyli w funkcji wartości średniej prądu. Wykres pokazuje, że zależności są w wysokim stopniu liniowe i dwie funkcje, ekstrapolowane w kierunku mniejszych wartości prądu, przecinają się blisko osi napięcia, to jest przy prądzie równym zeru. Nie jest konieczne przeprowadzanie pomiarów dla większej ilości niż pięć wartości prądu. W związku z dobrą liniowością wystarcza od 2 do 4 pomiarów dla określenia punktu przecięcia, a więc wartości napięcia odniesienia Uref. Przerwanie pracy nie jest więc ani rozległe ani długie.

Przy uruchamianiu urządzenia stosowana jest doświadczalna wartość odniesienia lub wartość odniesienia U_ref zapamiętana z poprzedniego cyklu pracy. Przy zmianie częstotliwości impulsów i przy regularnych okresach czasu, napięcie odniesienia Uref jest mierzone podczas pracy w celu sprawdzania i w razie potrzeby regulacji, na przykład co pół godziny.

Figura 4 przedstawia wykres wyjaśniający sposób pomiaru napięcia U między elektrodami w funkcji czasu t przy pomocy próbkowania. W celu lepszego wyjaśnienia wykres jest nieznacznie zniekształcony i pokazuje, jak napięcie U pomiędzy elektrodami zmienia się w czasie od początku

169 835 impulsu prądowego 1 do początku następnego impulsu prądowego 2. Pomiary napięcia U, mają miejsce w wielu dyskretnych, równo rozłozonych momentach i. Praktycznie pomiary te mają miejsce w znacznie większej ilości momentów niż przedstawiono, na przykład od 1 od 3 razy na milisekundę. Wartości pomiarowe są pamiętane w układzie sterującym, na przykład w komputerze. Przy pomocy napięcia odniesienia U_ref, które jest także pamiętane w układzie sterującym, obliczana jest funkcja wagowa A, = U,(Ui-U_ref) dla każdego momentu.

Figura 5 przedstawia funkcję wagową A, dla przykładu z fig. 4.

Następnie jest określana cyfrowo całka prądu Ik =/ϋ · (U-U_ref)dt dla całego okresu przez dodanie różnicowe funkcji wagowej A, obliczonej jak powyżej i pomnożonej przez różnicę czasu pomiędzy dwoma dyskretnymi pomiarami. Te różnice czasu są w tym przypadku stałe. Obliczanie jest przeprowadzane automatycznie w układzie sterującym, a wynik jest pamiętany jako wskaźnik jakości dla danej kombinacji częstotliwości impulsów i kąta włączenia tyrystorów.

W sposobie według wynalazku wywołuje się zmianę częstotliwości impulsów i kąta włączenia, skutkiem czego tworzy się wiele kombinacji. Przy każdej częstotliwości impulsów najpierw jest mierzone napięcie odniesienia U_ref, jak opisano powyżej, a następnie jest mierzone napięcie U, przy wielu kątach włączenia. Po obliczeniu danej wartości funkcji wagowej A, uzyskuje się wskaźnik jakości. Jeżeli w badanym obszarze występuje maksimum, jest ono wyszukiwane i te parametry są wykorzystywane w dalszej pracy. Jeżeli jednak największy wskaźnik jakości występuje na krawędzi badanego obszaru, wywołuje się ponownie zmianę częstotliwości i kąta włączenia w oparciu o parametry, które dawały tę największą wartość wskaźnika jakości.

Regulacja trwa nadal, aż do osiągnięcia maksimum. Podczas pracy ciągłej parametry są sprawdzane i ma miejsce nowa regulacja w ustalonych odstępach czasu, na przykład co pół godziny. W tym okresie czasu mają miejsce małe zmiany kąta włączenia przy stałej częstotliwości impulsów, podczas gdy wskaźnik jakości jest oceniany, a parametry są regulowane, aby zapewnić pracę tak blisko optymalnej, jak jest to możliwe. Dokładną regulację można przeprowadzić na przykład co minutę.

W przykładzie wykonania opisanym powyżej zakłada się, że częstotliwość impulsów nie jest zbyt mała. Przy częstotliwościach mniejszych od 10 Hz ocenę przeprowadza się w okresie czasu, który jest krótszy niż okres czasu pomiędzy początkiem dwóch kolejnych impulsów. Jest to możliwe albo przez określenie okresu czasu ustalanego dla każdej częstotliwości i zapamiętanie go w układzie sterującym albo przez określenie długości okresu przez ocenę spadku napięcia. Ta wartość jest także w tym przypadku utrzymywana jako stała dla tej samej częstotliwości przy zmieniających się kątach włączenia.

Przeprowadza się powyższą ocenę przy założeniu, że napięcie między elektrodami filtru elektrostatycznego jest określone równaniem:

Ux = U^exp[(t_r-x)/(R<)]

Przy założeniu, że pojemność C oddzielacza jest stała, doświadczenia wykazują, ze rezystancja R zmienia się. Jeżeli moment x oznacza bieżący moment, a moment y oznacza początek następnego impulsu N, uzyskuje się równanie

R = (tN-t,)/[C · 1n(U,/UN)], gdzie R, jest rezystancją filt-u elektrostatycznego w danym momencie i.

Rezystancja R, filtru elektrostatycznego bardzo wzrasta, gdy wyładowanie koronowe zanika, a gdy to następuje, ustalany jest koniec okresu oceny.

W innym przypadku do tej samej oceny można zastosować pochodną liczbową. Wówczas koniec okresu oceny jest określany przez moment, gdy rezystancja R filtru elektrostatycznego według równania:

R = -U/(C-dU/dt) silnie wzrasta lub przekracza daną wartość.

Sposób można zastosować w wielu innych metodach dostarczania prądu impulsowego do filtrów elektrostatycznych. Przykładami takich metod są dostarczanie wielkiej częstotliwości modulowanej szerokością impulsów i inne formy stanów przełączania, jak również użycie odpowiednio wyłączanych tyrystorów. Sposób znajduje zastosowanie również w przypadku prostowników impulsowych, które wytwarzają impulsy o czasie trwania rzędu mikrosekund, nawet jeżeli to powoduje trudności techniczne przy rzeczywistym pomiarze.

169 835

Można także zastosować inne metody określania wartości napięcia odniesienia Uref i wprowadzenia funkcji wagowej A,.

Poprawa pracy filtru elektrostatycznego i oddzielania kurzu następuje w znacznym stopniu, gdy amplituda impulsów zostaje nieznacznie zmniejszona przy zachowaniu częstotliwości impulsów. W sposobie według wynalazku analizuje się reakcję filtru elektrostatycznego na każdy impuls i nie ogranicza się do pomiaru wartości średnich lub wartości górnych. Możliwa jest ocena skutków szkodliwego prądu w wyniku upływu wstecznego z elektrod osadczych oraz minimalizacja tych skutków.

Poziom napięcia odniesienia Uref jest określany pomiędzy wartością górną napięcia i wartością dolną napięcia między elektrodami wyładowczymi i elektrodami osadczymi. Wartość dodatnia jest związana z czasem, podczas którego napięcie jest większe niż wartość napięcia odniesienia U_ref, natomiast wartość ujemna jest związana z czasem, podczas którego napięcie jest mniejsze niż ta wartość. Określone jest to przez funkcję wagową A = U · (U-U_ref).

Wybór napięcia odniesienia Uref wpływa na ocenę impulsu. W celu optymalizacji działania, napięcie odniesienia U_ref należy wybrać jako bliskie wartości, przy której rozpoczyna się wyładowanie koronowe przy elektrodach wyładowczych. Ponieważ trudno jest w sposób ciągły kontrolować to napięcie podczas pracy, a także może być trudne określenie go jednoznacznie, proponuje się uproszczony pomiar opisany poniżej.

Przy tym określaniu napięcia odniesienia Uref, powoduje się zmianę wartości impulsów przy stałej częstotliwości impulsów i dokonuje się pomiaru wartości średniej prądu oraz wartości górnej i dolnej napięcia pomiędzy elektrodami. Ponieważ wartość górna i wartość dolna są bliskie siebie przy małych prądach, to uproszczone funkcje aproksymacji przecinają się w pobliżu zerowej osi prądowej. Wartość napięcia w tym punkcie przecięcia jest stosowana jako napięcie odniesienia U_rei dla tej częstotliwości.

Jeżeli nawet wybór wartości napięcia odniesienia U_ref jest krytyczny, to napięcie odniesienia Uref nie zmienia się zbytnio, gdy zmienia się częstotliwość impulsów. Błąd nie jest zatem istotny. Istnieją także inne możliwości określania napięcia odniesienia U_ref. Dla przykładu można zastosować ekstrapolację jednej z funkcji, korzystnie wartości dolnej, do zerowej osi prądowej. Przy takiej ekstrapolacji wykorzystuje się punkt przecięcia pomiędzy na przykład wartością średnią i wartością dolną napięcia lub wykorzystuje się inną wielkość jednoznacznie związaną z prądem, której różnica zbliża się do zera, gdy prąd maleje.

Okres czasu, w którym impuls jest oceniany, nie jest krytyczny podobnie, jak poziom napięcia odniesienia Uref. Okres czasu, w którym ma miejsce ocena, jest korzystnie okresem czasu, w którym występuje wyładowanie koronowe przy elektrodach wyładowczych.

Początek tego okresu ustala się korzystnie w momencie, w którym rozpoczyna się impuls prądowy. Jednak wyładowanie koronowe przebiega nadal nawet trochę po zakończeniu impulsu prądowego. Napięcie filtru elektrostatycznego jest wystarczające do ciągłego wyładowania.

Koniec okresu jest korzystnie określany przez analizę nachylenia spadku napięcia. Koniec okresu ustala się w momencie, gdy rezystancja przekracza pewną wartość lub w momencie, gdy ma miejsce silny wzrost rezystancji. Jeżeli rezystancja nie przekracza tej wartości lub jeżeli nie jest rejestrowany żaden znaczny wzrost rezystancji, okres czasu ustala się jako równy czasowi pomiędzy początkami dwóch impulsów.

Przy wielkich częstotliwościach impulsów, przez które rozumie się częstotliwości powyżej 10 Hz, dogodne jest ustalenie końca okresu w ustalonym momencie lub w momencie rozpoczęcia następnego impulsu. Natomiast przy małych częstotliwościach impulsów, przez które rozumie się częstotliwości poniżej 10 Hz, dogodne jest ustalenie końca okresu w ustalonym momencie w zakresie od 30 do 100 milisekund.

Fig. 3

169 835

Fig 4

Fig. 5

t

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób sterowania zasilaniem prądem impulsowym filtru elektrostatycznego, w którym do elektrod wyładowczych i elektrod osadczych tego filtru, pomiędzy którymi utrzymuje się zmieniające się wysokie napięcie, doprowadza się prąd impulsowy, wywołuje się zmianę częstotliwości, ładunku i/lub czasu trwania impulsów tak, ze uzyskuje się wiele kombinacji ich częstotliwości, ładunku i czasu trwania oraz dla każdej z kombinacji mierzy się napięcie między elektrodami wyładowczymi i elektrodami osadczymi, znamienny tym, że dla każdej kombinacji określa się, mierzy się lub oblicza się wartość napięcia odniesienia (Uref), dla każdej kombinacji mierzy się albo oblicza się całkę prądu Ik=/U · (U - U,eff· dt podczas zadanego okresu czasu albo mierzy się i oblicza się funkcję wagową A-i = U, · (U, - U_ref) w pewnej liczbie momentów i, w zadanym okresie czasu oraz przy pomocy całki Ik lub liniowych kombinacji A1 wybiera się kombinacje częstotliwości, ładunku i czasu trwania prądu impulsowego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że napięcie odniesienia (Uref) ustala się jako w przybliżeniu równe napięciu włączenia wyładowania koronowego.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, ze napięcie odniesienia (U_ref) określa się przez pomiar wartości górnej, wartości dolnej, wartości średniej i/lub dodatkowej wartości napięcia (U) między elektrodami wyładowczymi i elektrodami osadczymi dla pewnej liczby różnych prądów impulsowych przy jednej i tej samej częstotliwości powtarzania impulsów, tę wartość lub wartości wykreśla się w funkcji pierwiastka kwadratowego prądu (I) w filtrze elektrostatycznym, funkcję lub funkcje przybliża się do wyrażeń pierwszego stopnia oraz napięcie, dla którego dwie funkcje mają ten sam prąd lub napięcie, przy którym jedna z funkcji przecina oś napięcia, wybiera się jako napięcie odniesienia (Uref).
4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że napięcie odniesienia (Uref) określa się przez pomiar wartości górnej, wartości dolnej, wartości średniej i/lub dodatkowej wartości napięcia (U) między elektrodami wyładowczymi i osadczymi dla pewnej liczby różnych prądów impulsowych przy jednej i tej samej częstotliwości powtarzania impulsów, tę wartość lub wartości wykreśla się w funkcji prądu (I) w filtrze elektrostatycznym, funkcję lub funkcje ekstrapoluje się względem dolnych wartości prądu oraz napięcie, dla którego dwie ekstrapolowane funkcje mają taki sam prąd lub napięcie, przy którym jedna z ekstrapolowanych funkcji przecina oś napięcia, wybiera się jako napięcie odniesienia (Uref).
5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, ze napięcie odniesienia (Uref) określa się przez pomiar wartości górnej i wartości dolnej napięcia (U) między elektrodami wyładowczymi i osadczymi dla pewnej liczby różnych prądów impulsowych przy jednej i tej samej częstotliwości powtarzania impulsów, wartości górne i dolne wykreśla się w funkcji pierwiastka kwadratowego prądu (I) w filtrze elektrostatycznym, funkcje przybliża się do wyrażeń pierwszego stopnia oraz napięcie, dla którego funkcje mają taki sam prąd, wybiera się jako napięcie odniesienia (U_ref).
6. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, ze napięcie odniesienia (Uref) określa się przez pomiar wartości dolnej napięcia (U) między elektrodami wyładowczymi i osadczymi dla pewnej liczby różnych prądów impulsowych przy jednej i tej samej częstotliwości powtarzania impulsów, wartość dolną wykreśla się w funkcji pierwiastka kwadratowego prądu (I) w filtrze elektrostatycznym, funkcję przybliza się do wyrażeń pierwszego stopnia oraz napięcie, dla którego funkcja przecina oś napięcia, to jest napięcie, dla którego prąd jest równy zeru, wybiera się jako napięcie odniesienia (U_ref).
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mierzy się napięcie (U,) i oblicza się funkcję wagową A, w momentach, które są równo rozłożone w zadanym okresie czasu.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze oblicza się średnią wartość A_m dla funkcji wagowej A, w zadanym okresie czasu oraz wybiera się kombinację częstotliwości, ładunku i czasu trwania dla największej wartości A_m.

169 835 3
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wybiera się kombinację częstotliwości, ładunku i czasu trwania dla największej wartości prądu Ik.
10. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że zadany okres czasu ustala się jako równy lub zasadniczo równy czasowi, w którym wyładowanie koronowe występuje podczas impulsu prądowego.
11. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że zadany okres czasu rozpoczyna się, gdy zaczyna się impuls prądowy.
12. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że powoduje się zakończenie zadanego okresu czasu, gdy rezystancja R = (ty-tx)/[C · ln(Ux/Uy)] filtru elektrostatycznego, gdzie C jest pojemnością filtru elektrostatycznego, przekracza daną wartość.
13. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że powoduje się zakończenie zadanego okresu czasu, gdy rezystancja R = -U/(C · dU/dt) filtru elektrostatycznego, gdzie C jest pojemnością filtru elektrostatycznego, określona przez funkcję wyładowania, przekracza daną wartość.
14. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że powoduje się zakończenie zadanego okresu czasu, gdy napięcie (U) między elektrodami spadnie poniżej zadanej wartości lub spadnie od wartości górnej o daną wartość różnicy pomiędzy obecną wartością górną i obecną wartością dolną.
15. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że powoduje się zakończenie zadanego okresu czasu, gdy rozpoczyna się następny impuls prądowy.