恒流高壓直流電源的自動控制及應用

摘要：恒流高壓直流電源自上世紀八十年代開始應用于電除塵以來，以其獨特的供電特性，良好的應用效果，逐漸被業內專業人士認可；特別是在一些煙氣條件變化較大的場合更是專業人士首選電除塵器配套高壓電源。如現在在水泥行業的立窯收塵、回轉窯窯尾電收塵；鋼鐵行業的燒結收塵、焦化行業的電捕焦油；有色冶煉行業的電收塵、電除霧等幾乎全部采用恒流高壓直流電源。
關鍵詞：恒流高壓直流電源 自動控制 應用

　　前言： 恒流高壓直流電源自上世紀八十年代開始應用于電除塵以來，以其獨特的供電特性，良好的應用效果，逐漸被業內專業人士認可；特別是在一些煙氣條件變化較大的場合更是專業人士首選電除塵器配套高壓電源。如現在在水泥行業的立窯收塵、回轉窯窯尾電收塵；鋼鐵行業的燒結收塵、焦化行業的電捕焦油；有色冶煉行業的電收塵、電除霧等幾乎全部采用恒流高壓直流電源。

1、 恒流高壓直流電源的供電特性

　　恒流高壓直流電源簡稱“恒流源”，它其實是一種“電流源”；即電源輸出電流的大小與負載的大小無關，其主控量是“電流”。該電源應用在電除塵器上，與“電壓源”相比具備很多優點：其一是該電源在電除塵器上的供電特性呈“正反饋”工作，即電源輸出電功率大小與除塵器所需電功率大小成正比關系；如當除塵器某時刻粉塵濃度變大，要除塵器保持除塵效率不變則需要給除塵器供電的高壓電源在該時刻同步增大輸出功率；正由于恒流源輸出電流恒定，而輸出電壓隨負載大小變化而變化，當粉塵濃度變大時，則恒流電源輸出電壓也同步增大，所反應在除塵器上即電源輸出電功率是同步增大。而正是由于恒流電源對除塵器來說是正反饋工作，所以該電源適應工況能力強，運行穩定，且能長期保持高沉積效率。其二是該電源輸出波形無畸變（該電源主要采用L-C回路來實現由電壓源到電流源的變換），能提高除塵器的運行電壓、電流水平，提高除塵器的工作效率；由于除塵器機械特性（極間距、極線形式、極板形式等）在除塵器安裝好后是一定的，則對該除塵器來說無能采用何種電源其擊穿電壓（峰值電壓）也是一定的，在同樣的峰值電壓下，那么輸出波形無畸變的電源相對于波形有畸變的電源來說其工作電壓（平均電壓）肯定要高些。其三是該電源由于是一種電流源，故能承受瞬態、穩態的短路情況；且采用模塊式并聯結構，其可＊性更高，操作簡單、維修方便。

2、 恒流高壓直流電源的三種控制工作方式

　　恒流高壓直流電源目前有三種控制工作方式：第一種是最原始的手動控制工作方式，即所有的開機操作程序全部在控制柜面板上采用按鈕形式，投入電除塵器的工作電流的大小由操作員根據電流選擇鍵的開關來控制；第二種是采用液晶顯示屏、觸摸開關與單片機相結合的自動控制的工作方式，同時可進中央DCS系統進行中央控制；第三種是采用觸摸屏與PLC 相結合的自動控制方式。

2.1 HVCC-1型：手動控制方式

　　該種控制方式是恒流高壓直流電源最原始的工作方式，基本工作方式是全部的操作開關采用按扭形式，電流的調節是人工根據需要來增加或減少電流選擇鍵以達到所需電流大小的目的。該種工作方式目前廣泛應用在一些自動化程度要求不高，工況條件較為惡劣的地方，同時該種電源操作也較簡單。

　　2.2 HVCC-2型：RTU與EPIC（單片機）相結合的自動控制方式，同時可進中央DCS系統集中控制

　　該型號電源具備HVCC-1型恒流高壓直流電源基本供電特點，即恒流輸出、正反饋工作特性；同時控制回路采用先進的單片機和外圍芯片，實現自動化控制。其RTU控制工作模式有：

1、電壓整定值工作方式 2、電流整定值工作方式 3、普通火花跟蹤工作方式 4、DCS集中控制電流整定值工作方式 5、DCS集中控制電壓整定值工作方式。該電源具備以下工作特點：1、可現場手動工作控制，相當于應用HVCC-1型 2、可現場RTU設定參數，實現自動工作方式3、無需通訊協議，直接連入工廠DCS系統集中控制4、可在RTU上實現一次電流值、一次電壓值、二次電流值和整定值、二次電壓值和整定值同步顯示5、可實現在中央DCS上顯示二次電壓值和二次電流值6、具有數據的記錄保存及打印功能7、故障報警停機有：門開關、安全連鎖、過欠電壓、過氧。該電源中央控制要求如下：

　　電收塵器恒流源設備向DCS系統提供下列信號
　　備妥信號：允許DCS遠程啟動信號（無源接點，DI）
　　運行信號：高壓控制系統運行信號（無源接點，DI）
　　綜合報警信號：設備故障報警信號（無源接點，DI）
　　二次電壓反饋信號：電收塵器二次高壓電壓值（4～20mA對應0～100%，AI）
　　二次電流反饋信號：電收塵器二次高壓電流值（4～20mA對應0～100%，AI）
　　DCS系統向電收塵器恒流源設備提供下列信號
　　復位信號：關機或故障報警后重新啟動（無源接點，DO）
　　啟動/關機信號：啟動和停止電收塵器恒流源（無源接點，DO）
　　恒流源設備運行電流設定信號：（4～20mA，DC）控制恒流源設備運行電流，即控制二次電流值的大小，AO；

　　上述DI（開關量輸入點）、DO（開關量輸出點）、AI（模擬量輸入點）、AO（模擬量輸出點）均對于DCS系統而言。
　　＊其他功能可據用戶要求在技術可能的前提下可做出相應修改！

2.3 HVCC-3型：觸摸屏與PLC、DCS系統相結合的工作方式

　　該型號電源采用西門子TP170A觸摸屏，S7-200 CPU226 PLC為主要控制部件，其電源內部元氣件更少，更加模塊化，結構更簡單，方便用戶維修，運行更加可＊。該型號電源通過觸摸屏的組態和PLC的編程以實現自動控制的要求。電源開機后觸摸屏顯示五種工作模式可供選擇，分別是：1、手動工作模式 2、PLC電流整定值工作模式 3、PLC電壓整定值工作模式4、DCS集中電流整定值工作模式 5、DCS集中電壓整定值工作模式

　　該型號的恒流高壓直流電源人機界面更加直觀簡潔，既可以實現現場自動控制運行的工作模式，也可以通過專用模塊與中央DCS系統直接連接以實現中央控制要求。該類型電源采用模塊化成熟產品“PLC”，大大簡化產品內部結構線路，減少故障點，使產品工作更加穩定，而且PLC在市場上來講是一種通用產品；用戶更換起來十分方便；但該型號產品的硬件（如觸摸屏、PLC）成本較HVCC-2型來說相對更高一些，目前只適合一些要求很高，經濟條件較好的用戶單位。

3、恒流高壓直流電源的應用事例

　　以應用在水泥窯尾電收塵為例：浙江三獅集團湖州達強建材有限公司日產2000T水泥旋窯窯尾155m2電收塵器本體是由河南某電收塵器廠制做，高壓電源采用上海譽騰電源設備有限公司生產的HVCC-2-72kV/1.2A-OUT型恒流高壓直流電源；處理煙氣量是4.7×105m3/h；在某一時刻測得其入口含塵濃度為69g/Nm3，出口濃度為為40mg/Nm3，除塵效率高達99.94%；電源的運行操作及狀態顯示在現場或中央控制室都可同步進行。該電源使用一年多來，運行穩定無故障，深得用戶的好評。