DE3219663C2

DE3219663C2 -

Info

Publication number: DE3219663C2
Application number: DE19823219663
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. 6106 Erzhausen De Neulinger
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1982-05-26
Filing date: 1982-05-26
Publication date: 1989-11-23
Also published as: DE3219663A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung von Durchschlägen bei einem Elektroabscheider, der über einen Gleichrichter, einen Hochspannungstransformator und ein Stellglied aus einem Wechselspannungsnetz gespeist wird, durch Vergleich eines Spannungswertes mit einem Referenzwert, wobei eine Abweichung vom Referenzwert zur Ansteuerung des Stellgliedes benutzt wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 25 40 084 bekanntgeworden. Dabei werden bestimmte phasengleiche Spannungswerte aufeinanderfolgender Halbwellen miteinander verglichen und Abweichungen, die ein fest vorgegebenes Maß überschreiten, als Kriterium für einen Durchschlag benutzt. Es wird also nach folgender Formel verfahren:

U _i(n) - U _i(n-1) Δ U _R → Durchschlag.

U _i(n) ist der Spannungswert zu einem bestimmten Zeitpunkt i (Phasenlage) der Halbwelle n, während U _i(n-1) der Spannungswert zum entsprechenden Zeitpunkt i (gleiche Phasenlage) der vorausgehenden Halbwelle (n-1) ist. Δ U _R ist ein fest vorgegebener Referenzwert.

Bei diesem Verfahren wird als nachteilig angesehen, daß es nicht über den ganzen Spannungsbereich anwendbar ist, weil es nicht möglich ist, einen gleichbleibenden, für den ganzen Bereich geltenden Referenzwert Δ U _R vorzugeben. In der DE-OS 29 49 752 wird deshalb vorgeschlagen, daß als Δ U _R ein fester Teilbetrag der jeweils gemessenen Spannung benutzt wird: Δ U _R = x · U _i(n), mit x im Bereich von 0,05 bis 0,20, d. h. 5 bis 20% der durch die Phasenlage i bestimmten Spannung der jeweils zu überwachenden Halbwelle n. Das Verfahren läßt sich mit dem bereits angegebenen System der Indizierung wie folgt als Formel schreiben:

U _i(n) - U _i(n-1) x · U _i(n) → Durchschlag.

Der Wert X wird bei der Inbetriebnahme einer Anlage bestimmt, wobei sich bei einem ausgeführten Elektroabscheider ein Wert von 0,125 als geeignet erwiesen hat.

Für eine differenzierte Erfassung von Durchschlägen und eine entsprechend abgestimmte Ansteuerung des Stellgliedes der Regeleinrichtung, wird diese Art der Vorgabe des Referenzwertes aber als noch zu grob und unelastisch angesehen. Insbesondere lassen sich auf diese Weise nicht alle Veränderungen im Verlauf der Halbwellen berücksichtigen, die beim Betrieb eines Elektroabscheiders durch verschiedene Einflüsse hervorgerufen werden können.

Es besteht somit die Aufgabe, das zuletzt erwähnte Verfahren weiter zu verbessern, d. h. die Erfassung von Durchschlägen noch zu verfeinern und regeltechnisch noch empfindlicher darauf zu reagieren. Insbesondere sollen auch solche Spannungsänderungen, die nicht auf Durchschlägen beruhen, besser identifiziert und ihr Einfluß auf die Spannungsregelung ausgeschaltet werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Spannungswert der absolute Betrag einer Spannungsdifferenz Δ U _j = U _i+1 - U _i aus zwei aufeinanderfolgenden Messungen des Zeitintervalls Δ t _j und als Referenzwert der absolute Betrag einer Spannungsdifferenz Δ U _j-1 = U _i - U _i-1 aus zwei aufeinanderfolgenden Messungen des voraufgegangenen Zeitintervalls Δ t _j-1 benutzt werden und der absolute Betrag des Unterschiedes zwischen Spannungswert und Referenzwert bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes x als Durchschlag gewertet und zur Ansteuerung der Regelung benutzt wird.

Als Formel geschrieben lautet das Durchschlagskriterium:

U _i+1 - U _i | - | U _i - U _i-1 x → Durchschlag.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn man anhand einer repräsentativen, durchschlagsfreien Halbwelle mit der Bedingung
Δ U = konstant ein Zeitraster mit
Δ t₁ . . . Δ t _j . . . Δ t _m ermittelt und dieses Zeitraster mit phasengleichem Beginn für alle nachfolgenden Messungen der Spannungswerte benutzt.

Das Verfahren kann in analoger Weise auch auf die Strom- Halbwellen angewendet und zur Durchschlagserfassung herangezogen werden.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß die pulsierende Gleichspannung, mit der ein Elektroabscheider beaufschlagt wird, einen stetigen Verlauf aufweist und daß lediglich im Falle von Durchschlägen Unstetigkeitsstellen in der Spannungskurve zu verzeichnen sind.

Mittels moderner Meß- und Rechengeräte ist es nun möglich, - wie auch bei den bekannten Verfahren - innerhalb des auf- und absteigenden Astes der Spannungskurve eine Mehrzahl von Messungen und Vergleichen durchzuführen und bei Durchschlägen entsprechend schnell zu reagieren und die Spannungsregelung zu beeinflussen. Bei den bisher vorgeschlagenen Verfahren hat man für die Referenzwerte jeweils auf die voraufgegangene (ungestörte) Halbwelle zurückgegriffen, wozu entsprechend der Anzahl der Messungen pro Halbwelle eine gleichgroße Zahl von Vergleichswerten gespeichert werden mußte. Außerdem haben die bekanntgewordenen Verfahren noch den Nachteil, daß man zur Festlegung der Ansprechempfindlichkeit Werte vorgeben muß, die zwar korrigierbar sind, letztlich aber doch einen willkürlichen Eingriff in ein im übrigen selbsttätig funktionierendes Verfahren darstellt.

Gemäß der Erfindung entfällt die Notwendigkeit der Speicherung mehrerer Referenzwerte. Als Vergleich muß nur die jeweils letzte gemessene Spannungsdifferenz zur Verfügung stehen.

Bei einem Zeitraster mit festem Δ t, kann man anhand einer ungestörten Referenzkurve und in Abhängigkeit von der realisierten Anzahl von Messungen pro Halbwelle leicht feststellen, welche maximalen Unterschiede zweier aufeinanderfolgenden Spannungsdifferenzen auftreten können und dementsprechend den Wert x, ggf. mit einem kleinen Sicherheitszuschlag festlegen. Je größer die Anzahl der pro Halbwelle möglichen Messungen ist, um so kleiner kann x festgelegt werden.

Eine weitere wesentliche Verbesserung ergibt sich, wenn man von einem Zeitraster mit festgelegtem Δ t abgehen kann und stattdessen eine repräsentative Spannungskurve mit einem Raster mit gleichbleibendem Δ U überdeckt und daraus die zugehörigen Zeitabstände für die einzelnen Messungen ableitet.

Da sich die Frequenz der Spannungshalbwellen nicht ändert und auch der charakteristische Verlauf der Spannungskurve eines Elektroabscheiders - abgesehen von der Änderung der Amplitudenwerte - praktisch gleichbleibend ist, ergeben die Vergleiche aufeinanderfolgender Spannungsdifferenzen mit diesem Zeitraster für die Messungen stets 0, solange kein Durchschlag stattfindet.

Auf diese Weise kann demnach eine ideale Stetigkeitsprüfung der Spannungskurve eines Elektroabscheiders meß- und rechentechnisch durchgeführt wrden. Theoretisch kann der Wert x dabei zu 0 angenommen werden, praktisch wird man zur Stabilisierung des Regelsystems für x einen kleinen, endlichen Wert vorgeben, der entweder als Konstante gespeichert ist oder in an sich bekannter Weise mit einem anderen charakteristischen Wert gekoppelt ist, z. B. mit der maximalen Spannungsdifferenz der vorausgegangenen Halbwelle.

Weitere Einzelheiten werden anhand der Fig. 1 und 2 erläutert. Dargestellt ist der Verlauf der Abscheiderspannung U über die Zeit T. Da sich die Abscheiderspannung periodisch mit doppelter Netzfrequenz ändert, wird eine volle Schwingung der Abscheiderspannung auch als Halbwelle (der Netzspannung) bezeichnet. Im vorliegenden Fall ist die Abscheiderspannung vereinfacht als reine Sinusschwingung dargestellt. In der Praxis weicht die Abscheiderspannung mehr oder weniger von einer Sinusschwingung ab. Für die folgenden Erläuterungen ist dies jedoch ohne Bedeutung.

Die Abscheiderspannung ändert sich periodisch zwischen U _min und U _max, d. h. mit der Amplitude A. Dargestellt sind zwei Halbwellen mit den zugehörigen Zeitabschnitten bzw. Perioden n - 1 und n. Der Spannungsverlauf zwischen U _min und U _max ist in aufeinanderfolgenden Perioden oder Halbwellen nahezu identisch, wenn keine Durchschläge erfolgen.

Gemäß der Erfindung werden aufeinanderfolgende Spannungsdifferenzen miteinander verglichen, wobei nach Fig. 1 ein Zeitraster mit äquidistanten Abständen zugrundegelegt wird (Δ t = const.). Bei stetigem Verlauf der Spannungskurve und ausreichend schneller Meßfolge, unterscheiden sich die aufeinanderfolgenden Spannungsdifferenzen nur sehr wenig voneinander, so daß ein sehr kleiner Wert x gewählt bzw. die Ansprechempfindlichkeit sehr fein eingestellt werden kann. Für die Durchschlagserfassung in der Halbwelle n muß nicht mehr auf gespeicherte Referenzwerte der vorhergehenden Halbwelle n - 1 zurückgegriffen werden.

In Fig. 2 ist eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Eine ungestörte Halbwelle n - 1 wird zunächst mit einem Raster Δ U = const. analysiert, um ein Zeitraster für die Spannungsmessungen zu gewinnen, bei dem Δ t nicht mehr konstant sein kann. Dieses Zeitraster ist typisch für den Verlauf der Spannungskurve eines bestimmten Elektroabscheiders und kann in der Folgezeit für die Durchschlagserfassung beibehalten werden. Bei phasengleicher Anwendung des Zeitrasters auf nachfolgende Halbwellen (hier n), ergeben sich so zwangsläufig gleichgroße Spannungsdifferenzen, so daß der Wert x zu Null gewählt werden kann. In der Praxis wird man allerdings einen von Null verschiedenen Wert x wählen, damit die Regelung nicht instabil wird. Wie klein der Wert x bei diesem Verfahren gewählt werden kann, muß beim Einfahren eines Elektroabscheiders ermittelt werden.

Claims

1. Verfahren zur Erfassung von Durchschlägen bei einem Elektroabscheider, der über einen Gleichrichter, einen Hochspannungstransformator und ein Stellglied aus einem Wechselspannungsnetz gespeist wird, durch Vergleich eines Spannungswertes mit einem Referenzwert, wobei eine Abweichung vom Referenzwert zur Ansteuerung des Stellgliedes benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungswert der absolute Betrag einer Spannungsdifferenz Δ U _j = U _i+1 - U _i aus zwei aufeinanderfolgenden Messungen des Zeitintervalls Δ t _j und als Referenzwert der absolute Betrag einer Spannungsdifferenz Δ U _j-1 = U _i - U _i-1 aus zwei aufeinanderfolgenden Messungen des voraufgegangenen Zeitintervalls Δ t _j-1 benutzt werden und der absolute Betrag des Unterschiedes zwischen Spannungswert und Referenzwert bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes x als Durchschlag gewertet und zur Ansteuerung der Regelung benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anhand einer repräsentativen, durchschlagsfreien Halbwelle mit der Bedingung Δ U = konstant, ein Zeitraster mit Δ t₁ . . . Δ t _j . . . Δ t _m ermittelt wird und daß dieses Zeitraster mit phasengleichem Beginn für alle nachfolgenden Messungen der Spannungswerte benutzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in analoger Weise die Strom-Halbwellen zur Durchschlagserfassung herangezogen werden.