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院系：环境学院教研室：环境工程教师：胡志光1电除尘器供电技术课程教案课程名称电除尘器供电技术课程学分2.5课程属性必修课（）专业选修课（∨）校定公共选修课（）课程总学时40学时其中：讲课：32学时实验：8学时先修课程电工技术基础，电子技术基础授课专业、班级环工031、032基本教材和主要参考书教材名称出版社作者出版时间电除尘器供电控制技术华北电力大学胡志光、田贺忠1998参考书出版社作者出版时间电除尘器运行及维修中国电力出版社胡志光2004教学目的及要求一、教学目的电除尘器供电技术课程是环境工程专业的一门主要的专业选修课。其目的是使学生了解电除尘器供电控制技术的内容、系统组成和作用，掌握电除尘器高、低压供电控制设备的工作原理、运行维护方法和基本操作技能，培养学生具有一定的动手能力和分析问题、解决问题的能力，为毕业后从事电除尘领域的技术工作打下必要的基础。二．教学基本要求1．了解电除尘器供电控制系统的组成、作用和发展概况。2．熟悉电除尘器的供电控制理论和常用术语。3．熟练掌握电除尘器高、电压供电控制设备的工作原理。4．掌握电除尘器供电控制设备的使用和运行维护方法。注：表中（）选项请打“∨”2教案：第一章绪论（6学时）一、教学目标及基本要求熟悉了解本课程的性质和任务；熟悉了解国内外电除尘器供电控制技术的发展概况和发展趋势；掌握电除尘器供电控制设备的组成和作用。熟悉了解供电质量与除尘效率的关系，掌握提高电除尘器效率的供电控制措施，熟悉掌握电除尘器供电控制系统的常用术语和使用范围。二、教学内容及学时分配第一节电除尘器供电控制系统的组成和发展概况2学时第二节电除尘器的供电控制理论2学时第三节电除尘器供电控制技术常用术语2学时三、重点和难点本章的重点是电除尘器的供电控制理论；难点是熟悉掌握电除尘器供电控制系统的常用术语。四、教学内容的深化和拓宽随着科学技术的发展，介绍电除尘器供电控制技术的最新成果和发展趋势。演示电除尘器上位机软件功能，进一步理解电除尘器供电控制设备的组成和作用。五、教学方式采用课堂教学，并布置部分复习思考题，多与学生沟通交流，及时了解学生掌握情况，不断改进教学方式。六、复习思考题1．电除尘器供电控制系统由哪些设备组成？各起什么作用？2．电除尘器供电控制技术主要在哪些方面取得了重大进展？3．试写出供电质量与除尘效率的关系表达式？4．提高电除尘效率的供电控制措施有哪些？5．试解释移相调压、电流密度、阻抗匹配、间歇供电、反电晕、火花跟踪控制、安全联锁控制、反馈信号、偏励磁、伏安特性等术语？第一次课的教学内容（2学时）第一节电除尘器供电控制系统的组成和发展概况一、电除尘器供电控制系统的组成1．中央控制器2．高压供电设备3．低压控制设备4．检测设备二、电除尘器供电控制技术发展概况31．高压整流技术2.交流调压技术3．高压供电技术4．高压控制技术5．低压控制技术6．智能控制和管理技术三、电除尘技术的发展趋势1．致力于进一步提高除尘效率，以满足更加严格的排放标准的要求2．减少电除尘器基建投资和现有设备改造费用3．在保证除尘效率的前提下，尽可能节约能源4．采用经济有效的方法解决高比电阻粉尘的捕集问题5．提高电除尘器对煤种变化的适应性6．开发电除尘器智能控制软件，进一步提高自动化水平第二次课的教学内容（2学时）第二节电除尘器的供电控制理论一、捕集尘粒所需的能量二、供电质量和除尘效率的关系三、提高除尘效率的高压供电措施1．采用负高压供电2．选择合适的电压波形3．选择合适的匹配阻抗4．选择合适的控制方式四、提高除尘效率的低压控制措施1．选择合理的振打制度2．选择合理的卸灰控制方式3．选择合适的绝缘子加热控制方式五、提高除尘效率的智能控制和管理措施第三次课的教学内容（2学时）第三节电除尘器供电控制技术常用术语一、电压类术语二、电流类术语三、阻抗类术语四、供电类术语五、放电类术语六、高压控制类术语4七、低压控制类术语八、信号类术语九、故障类术语十、其它术语讲稿：第一章绪论第一节电除尘器供电控制系统的组成和发展概况一、电除尘器供电控制系统的组成电除尘器由机械本体系统和供电控制系统两大部分组成。现代化的电除尘器供电控制系统是由中央控制器、高压供电设备、低压控制设备和各种检测设备组成的集散型智能控制系统。它是计算机技术、自动控制技术、信号处理技术、网络通讯技术和人机接口技术相结合的产物。可实现对电除尘器运行过程进行集中监视、操作、管理和智能闭环控制。如图1-1所示，为智能电除尘器供电控制系统组成方框图。图1-1智能电除尘器供电控制系统组成方框图1．中央控制器中央控制器(也称上位机)由一台工业控制计算机及其外围设备(显示器、键盘、打印机、通讯接口、UPS电源)组成。其主要功能是：(1)集中监控管理。中央控制器在监控管理系统软件的支持下，采用下拉菜单方式操作，以列表方5式、实时曲线方式、模拟图、直方图、流程图和系统接线图方式直观地显示各高压供电设备、低压控制设备和各种检测设备输入的实时运行数据、运行状态、运行趋势、故障信息等等。这些运行数据和信息可由操作设定为定时自动打印输出。也可将这些数据存入数据库，一旦需要，可以随时取出使用。另外，也可以通过中央控制器的键盘对各高压供电设备和低压控制设备实现启停操作控制、工作方式设定、控制特性修改等集中控制管理工作。(2)智能闭环控制。中央控制器能根据烟气浊度仪、锅炉负荷传感器等检测设备提供的反馈信号，对高压供电设备和低压控制设备实现智能闭环控制。即在满足出口浓度的约束条件下，通过节能管理软件自动调整高低压供电控制设备的控制特性，达到能耗最小的优化控制目标。(3)远程通讯。中央控制器与设备生产厂的计算机系统联网后，可通过电话线从制造厂获取信息和支持；中央控制器与工厂的上位计算机系统联网后，可实现资源共享和统一调度管理等。应用中央控制器不仅实现了电除尘器运行的自动化管理，而且在提高除尘效率飞节省人力、降低能耗和保障电除尘器长期安全、稳定、高效运行等方面发挥着巨大作用。2．高压供电设备高压供电设备(简称T／R)由高压控制柜(包括电压自动调整器)、高压整流变压器、电抗器、高压隔离开关和阻尼电阻等组成。其作用是：适应和自动跟踪电除尘电器电场烟尘条件的变化，向电场施加所需的高电压，提供所需的电晕电流，达到利于粉尘荷电和捕集之目的。高压供电设备是电除尘器供电控制系统的主体设备。它既可以在中央控制器的集中控制和管理下运行，也可以脱离中央控制器独立运行。特别是高压供电设备采用微机控制后，使它具有了控制精度高、控制能力强、产品的可靠性、一致性、互换性均佳等特点，为实现电除尘器运行的自动化管理奠定了坚实的基础。3．低压控制设备低压控制设备包括：阴、阳极振打控制设备、灰斗料位检测和卸输灰控制设备、绝缘子室的温度检测和电加热控制设备、安全联锁和综合故障报警设备等。可实现的控制功能包括：阳极连续振打控制、周期振打控制、振打最佳化控制、断电振打控制、连续卸输灰控制、周期卸输灰控制、上下料位卸输灰控制、上料位卸输灰控制、连续加热控制、恒温加热控制、区间加热控制、安全联锁控制和各种低压控制故障的显示报警等。低压控制设备是电除尘器供电控制系统的重要组成部分。它可以在中央控制器的控制集中和管理下运行，也可以脱离中央控制器独立运行。低压控制设备在改善阴阳极振打清灰效果、减少二次扬尘、防止灰斗漏风、防止绝缘子结露爬闪、提高除尘效率、保障人身和设备安全、减轻运行人员劳动强度和实现现代化管理等方面起着重要的作用。4．检测设备检测设备由烟气浊度仪、锅炉负荷传感器、温度、压力传感器、CO分析仪和各种位置开关组成。它的任务是检测锅炉负荷、除尘器进出口烟气温度、压力、烟道闸门状态、风机工作状态、高低压供电控制设备工作状态、灰斗料位状态、绝缘子室的温度、进口烟气中CO浓度和出口烟气的不透明度等运行参数，并实时地将这些信息反馈给中央控制器，实现集中控制和管理。显然，检测设备是中央控制器6的耳目，是使电除尘器实现自动化控制管理的重要保证。二、电除尘器供电控制技术发展概况从二十世纪初期开始，人们在电除尘器供电控制方面做了大量的探索和研究工作，随着科学技术的不断进步和人们对电除尘供电控制机理认识的不断加深，电除尘器供电控制技术在以下几个方面取得了重大进展：1．高压整流技术1906年美国加里福尼亚大学化学教授科特雷尔(P，G．Cdttrell)博士发明第一台同步机械整流器，为1907年第一台工业电除尘器的诞生提供了重要条件，也使得电除尘器获得大规模的应用成为可能。尽管这种机械整流器存在着机械磨损快、电压损失大、整流效率低和易产生电磁干扰等缺点，但因其具有结构简单、设备费用低和对操作管理水平要求不要等优点，而一直使用到二十世纪五十年代才逐步被其它类型的整流器所取代。在1920年、1928年和1956年先后出现了电子管整流器、氧化钶整流器和硒堆整流器，但因这类整流器存在着可靠性差、体积大、寿命短等缺陷而未能广泛应用。1960年前后又出现了半导体硅整流器，因其具有体积小、整流效率高、使用寿命长、设备费用低、可靠性高和具有击穿恢复能力等许多优点，而立刻在电除尘器上获得广泛应用，并取代了以前所有的整流器，使电除尘器的供电控制技术进入了一个新的发展阶段。2.交流调压技术由于电除尘器电场的击穿电压是随着运行工况等因素的变化而变化的。为了给电除尘器施加尽可能高的电压，就必须要求供电设备的输出电压能够跟踪电场的变化，通过对供电设备输入的交流电压进行调整就能满足这一要求。交流调压元件经历了从电阻调压器一感应调压器一饱和电抗器调压器一可控硅调压器的发展过程。早期的电除尘器采用的是电阻调压器和感应调压器，一般只能手动调节。大约到1930年才首次尝试了用马达带动设备进行自动调节。在1950年饱和电抗器调压器问世后，电除尘器的高压输出就开始向自动控制方向过渡了。尽管这种调压器结构简单、维护方便，但由于铁芯磁滞的影响，使得它对电场火花放电的响应速度慢，易从火花放电过渡过电弧放电，使除尘效率降低。所以，这种调压器的应用受到了限制。到了六十年代末期，在电除尘器的高压供电设备上才开始广泛采用可控硅调压器。采用可控硅调压，可使电除尘器在电场发生闪络的瞬间快速降压而不产生电弧，闪络过后又能使电压迅速回升，让电场恢复正常工作，这样电场的工作电压始终接近于击穿前的临界电压，从而保证电除尘器获得尽可能高的除尘效率。采用可控硅调压后，使电除尘器在供电控制技术方面得到了进一步的发展。3．高压供电技术大量研究表明：向电除尘器施加的电压波形对粉尘的荷电和捕集有重要影响，且对于同一种粉尘，选择具有不同峰值和平均值的电压波形，会收到不同的除尘效果。在早期的电除尘器上，采用经机械整流的全波供电方式，这对于比电阻适中的粉尘，取得了良好的收尘效果。针对高比阻粉尘，在1935年研制出经电子管整流的双半波供电方式，1950年出现了脉冲供电方式，这为捕集高比电阻粉尘带来了福音。在二十世纪六十年代以后，又先后出现了经硅堆桥式整流的单相全波供电方式、三相全波超高压供电方式、富能供电方式、间歇供电方式飞恒流供电方式和变频供电方式等多种形式。随着科学技术的7不断进步，各种供电方式相互渗透、不断完善和提高，使电除尘器的应用范围进一步拓宽，对运行工况的适应能力进一步增强。4．高压控制技术对电除尘器高压供电设备的输出电压实行闭环自动控制是从1950年开始的。最早采用的是定流控制方式，即通过调整输入电压，保持一定的输出电流，达到自动控制的目的。这种控制方式电流整定比较困难，若整定过大，可能导致由火花放电过渡到电弧放电，若整定过小，会使电场工作电压在较低水平上运行，二者均会使除尘性能降低。从二十世纪六十年代末期开始，可控硅调压的火花跟踪控制方式被普遍采用。这种控制方式是以电除尘器电场闪络信号为控制依据，由检测环节把闪络信号取出送给电压自动控制系统，经综合处理后发出控制指令，使可控硅迅速关闭，中断高压输出。待电场介质绝缘强度恢复后，再从较低的电压值重新升压，并逐渐逼近电场的火花放电电压。直至下一次闪络信号出现，又重复上述过程。火花跟踪控制方式实现了电场