GGGAJ01-40kHz型 电除尘器用高频高压电源
使用说明书
目录 前言…………………………………………………………………………………1 一、高频高压电源特性分析………………………………………………………1 二、产品特点………………………………………………………………………1 三、应用范围………………………………………………………………………2 四、产品名称和型号………………………………………………………………3 五、使用条件和主要技术参数……………………………………………………3 六、工作原理………………………………………………………………………4 七、主要技术和功能………………………………………………………………4 八、操作方式………………………………………………………………………7 九、联网控制………………………………………………………………………9 十、注意事项………………………………………………………………………10 十一、设备维护和保养……………………………………………………………11 十二、高频高压电源容量表………………………………………………………12 十三、配电电缆选型………………………………………………………………13 附图一:高频高压电源对外端子接线图…………………………………………14 附图二:高频高压电源外形尺寸图………………………………………………15 附图三:高频高压电源成套设备接线图…………………………………………16 附图四:高频高压电源原理图……………………………………………………17
前 言
电除尘器已经有100多年的发展历史,因其具有除尘效率高、适应范围广、运行费用低、安全可靠、使用方便且无二次污染等独特优点,为工业除尘设备的首选产品。国家《火电厂大气污染物排放标准》拟将烟尘排放标准由50 mg/m3 , 提高到10 mg/m3, 重点地区拟提高至5mg/ m3。面对越来越严格的排放标准,很多在役电除尘器达不到要求,不得不进行二次技术改造,新建、待建的电除尘项目也面临挑战。虽然加长、加高电除尘器本体可以相应提高除尘效率,但是设备投入与除尘效率提高的性价比低,常规改进方法难以满足新的环保标准。新型高压电源成为了提高电除尘效率的有效出路,高频高压电源的推广应用,为提高电除尘器效率提供了新的可能和新的选择。大连蓝清环保科技有限公司多年来致力于电除尘器供电电源的开发与生产,单相工频高压电源、三相工频高压电源、高频高压电源、高频软稳电源、高频脉冲电源为公司的主打产品,其中高频高压电源可有效收集高比电阻粉尘和抑制反电晕,并可提高微细粉尘的收集和脱硫、脱硝的效率,是新一代的电除尘器供电电源。 一、高频高压电源特性分析
高频高压电源采三相可控硅控制技术,将三相380V工频交流电整流成0-550V可调直流电,使输入高频变压器的一次电压可调,达到输出直流电压可变的目的,从而实现高频电源的调幅调压控制。再由功率开关元件IGBT逆变成2kHz-40kHz的高频交流电,再经变压器升压及整流后,形成高频高压直流电送至除尘器内,用以吸附粉尘。 高频高压电源采用三相供电,因此三相平衡,功率因数高。 高频高压电源送至除尘器的直流电频率高,可调幅调压,因此平均电压高,在同样的击穿电压下提高了除尘效率。 由于功率开关元件IGBT的开关速度快,因此能够对除尘器内的火花击穿快速反应,迅速停止供电,降低了火花的能级,避免了拉弧现象,提高了除尘效率,减少了能耗。 二、产品特点
大连蓝清环保科技有限公司研制的GGGAJ01-40kHz/□A*□kV电除尘器用高频高压电源,是一种性能稳定、功能多样的电除尘器供电电源。其由三相可控硅桥式整流加IGBT全桥逆变功率单元组合,输出电压频率2kHz-40KHz,适应任意电除尘器工况条件。具有液晶触摸屏控制、上位机联网控制供用户选择。 1.绿色电源:三相供电、电网平衡、谐波干扰小、功率因数高、电源转换效率高。 2.调幅调压技术:采用三相可控硅控制技术,实现高频电源的调幅调压控制。大大改善后级IGBT的工作条件,使谐振频率及高频变压器工作点稳定,逆变电路始终工作于工作点,输出功率最大,从而提高了设备的转换效率以及提高产品可靠性和产品适用范围。 3.高频率、窄脉冲:输出频率范围2kHz-40kHz,电除尘器是容性负载,供电频率越高电场容抗越小,电源向电除尘器注入的能量就越大。脉冲宽度8μS更有利于瞬间高强电场的产生和气体电离过程中自由电子的激发。 4.智能控制:当输出波形设定完成后,设备通过调整频率自动跟踪电场击穿电压的临界点。电场不易闪络,实现功率输出。 5.微细粉尘的捕集:微细粉尘的排放量是影响电除尘器粉尘排放浓度的关键指标。高频供电的电场电晕功率大,对PM2.5及以下颗粒物的捕集能力强。 6.高比电阻粉尘的捕集:可以灵活调整输出波形,最大程度地抑制反电晕现象的发生,大大提高了对高比电阻粉尘的捕集效果。 7.脱硫脱硝:高频供电产生的电场电晕功率大,更有利于臭氧浓度的提高,提升脱硫、脱硝的效率。 8.节能减排:高频电源和常规单相工频电源比较,电除尘器除尘效率提高50%,节能30%。 9.整机结构与防护:高低压一体化组装,户外布置,节约了控制室土建面积。IGBT等功率器件散热采用箱式隔离风道,使功率器件、控制单元板与外界环境隔离。散热系统采用调速风机智能控制,提高高频高压电源在户外高温环境下的适应性。控制单元板采用三防工艺处理,提高绝缘及防腐能力。整机壳体耐腐蚀,防护等级IP54。 10.保护功能:火花闪络、电场开路、电场短路、过载、欠压、IGBT温度、变压器油温、油位、设备故障及通讯故障等。
三、应用范围
四、产品名称和型号
产品名称:电除尘器高频高压电源; 产品型号:GGGAJ01-40kHz-□A/□KV;
产品编制方法:符合JB1505-75《半导体电力变流器型号编制办法》 产品质量标准:符合JB/T 11639-2013《除尘用高频高压整流设备》 五、使用条件和主要技术参数
1) 海拔不超过1千米;高于1千米时,按GB/T3859.2-2013中附录B作相应修正。 2) 环境温度:+45~-45℃(不低于变压器油所规定的凝点温度)。 3) 空气最大相对湿度为90%(在相对于空气温度20±5℃时)。 4) 无剧烈振动和冲击,垂直倾斜度不超过5%。 5) 运行地点无导电、爆炸尘埃,没有腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。 6) 接地极:除尘器本体接地极应单独敷设,接地电阻小于2欧姆。 注:如果要求高频电源在特殊工作条件使用,订货时需提出并与制造厂协商。 2. 主要技术参数 1) 配电方式:三相三线制(A、B、C)。 2) 交流输入电压:三相380V ±10% 50Hz/60Hz±2%。 3) 输出电压调节范围:10~100%。 4) 输出电流调节范围:10~100%。 5) 输出频率:2~40kHz。 6) 输出功率:0~200kW。 7) 运行方式:连续。 8) 冷却方式:变压器油浸自然冷却,IGBT强制风冷。 9) 防护等级:IP54。 10) 电场开路:①报警最大电压阀值 < 1.3倍额定值(可调),报警延时< 60S; ②瞬时报警,报警延时< 1S。(默认) 11) 电场短路:报警最大电流阀值< 50%额定值(可调),报警延时< 60S。 12) 设备过流:一次过流跳闸最大电流阀值<110%额定值,报警延时:<0.5S。 13) 通讯接口:RS485。 14) 结构特性:整机一体化。 六、工作原理
高频电源由主回路部分、控制回路部分和高频整流变压器组成。 主回路部分:三相可控硅桥式整流、LC滤波电路、IGBT全桥逆变电路、冷却系统等组成。 控制回路部分:主要由DSP-CPLD控制电路、IGBT驱动电路、信号采集电路、继电器电路、通讯接口等组成。 高频脉冲电源的工作原理是将三相380V、50Hz低压交流电,经可控硅三相桥式整流LC滤波输出0-550V直流母线电压,直流母线电压经IGBT全桥逆变为高频交流输入到变压器一次线圈,经过高频变压器升压,由高压硅堆整流输出40KHz直流高压,为电除尘器提供高频电源。控制器根据ESP负载的二次电压、二次电流反馈信号进行自动跟踪控制。电除尘器高频高压电源原理框图如图1-1。电除尘器高频高压电源原理图(附图四)。 七、主要技术和功能
1. 控制单元 由数字信号处理器(DSP) TMS320F2812,可编程逻辑器件(CPLD)EPM1270等芯片组成控制系统。完成对PWM波、移相软开关、数字信号、模拟信号等的测量、计算和执行处理,提高了设备的控制精度。 主要技术应用: 硬件: 三相可控硅控制技术及IGBT全桥逆变功率单元组合技术。 软件:火花闪络、反电晕前兆等检测分析及模糊控制系统。 触摸屏(手操器)采用RS485通讯接口,可对高频电源实现就地操作和远程操作。
图1-1电除尘器高频高压电源原理框图 2) 上位机(PC)联网操作
3. 控制模式 自动方式:根据采样的二次电流、二次电压等信号,自动控制输出功率,在“二次电流限制”、“二次电压限制”、“谐振电流限制”等参数控制及本体运行状况、火花状态等条件下使设备运行在最大输出功率。 手动方式: 人工给定最大输出功率,但不会自动跟踪火花放电点,主要用于设备调试。
当故障报警时,按照显示故障进行处理,按触摸屏“复位”按钮解除故障报警,当故障解除后显示恢复正常状态。
八、操作方式
常规启动步骤流程图 常规停止步骤流程图 1. 上位机(PC)联网操作: 高频高压电源备妥后,上位机方可对设备进行联网操作。 常规启动步骤、常规停止步骤如上图所示。 2. 触摸屏操作: 当高频高压电源备妥后,液晶屏方可对设备进行就地/远程操作, 如图2-1至 图2-3。
图2-1主画面
图2-2 运行参数设置一
图2-3运行参数设置二 特别注意: 高频高压电源如需拆盖检修,必须等待母线电压降至20V以下时,方可进行,防止高频滤波电容存电导致触电危险。
九、联网控制
1. 联网方式
高频高压电源具有通用的RS485接口,可转成以太网方式,通讯协议采用MODBUS RTU 通讯协议,方便实现与其它控制系统进行通讯,下图为RS485/以太网通讯接线图:
由于RS485通讯对通讯距离有要求,理论上能达到1600米,但是由于采用的通讯电缆和环境的影响超过600米时就应当采用光纤通讯。下图为光纤通讯接线图:
2. 上位机监控系统可实现的功能 1) 可实时控制/显示:高频高压电源的启动/停止、运行及故障状态,如:输入电流、输入电压、一次电流、母线电压、二次电流、二次电压、故障等。 2) 对高频高压电源的参数进行设置,包括:母线电压限制、二次电流限制、二次电压限制等。 3) 可实现历史和实时趋势、历史和实时故障、历史和实时数据表格以及操作记录等的查看和打印功能。 4) 监控系统可采用用户登录模式,不同的用户拥有不同的权限,低级权限用户只能监视高频高压电源,高级权限用户可对高频高压电源进行操作。 十、注意事项
1.对高频电源设备操作时,不要站在有水或者潮湿的地面上,在其内部电气安装前,须切断设备总电源。 2.高频高压电源的控制器是采用CMOS集成电路制造,易受静电损坏,因此禁止用手触摸集成电路芯片的引脚或线路板引线。若维修需要拆卸板件,必须先释放掉身上的静电。 3.运行中柜门应关闭严密,禁止随意开启控制柜。 4.设备运行过程中不得随意切断控制箱里的空气断路器,不能随意转换高压隔离开关。 5.设备运行过程中勿触碰控制电路板,以防造成人身伤害、设备损坏和运行不正常。 6.在停机检修设备时,待母线电压降至20V以下时,才能打开高频高压电源前门,防止高频滤波电容存电导致触电危险。 十一、设备维护和保养
1. 日常运行维护 1) 监视高频高压电源的输入交流电流、母线电压、一次电流、二次电压和二次 电流。 2) 监视高频高压电源各部的温升,危险油温85℃,IGBT温度上限75℃,设备运行无异常声音,高压输出端无异常放电。 3) 冷却循环风机运行正常,无异常声音,无过流,通风入口无堵塞,每星期清 理一次入风口过滤网。 4) 保持设备清洁。 2. 小修项目 高频高压电源小修周期:每半年至少进行一次。恶劣环境时应缩短小修周期。 1) 清扫控制柜内器件、控制板表面及散热通道的粉尘。 2) 清扫整流变压器外壳、清洗高、低压瓷瓶,处理渗漏油。 3) 校验或更换测温元件。 4) 检查变压器油位。 5) 对变压器油进行抽样检查其击穿电压不小于40KV/2.5mm。 6) 进行规定的测量和检验。 3. 大修项目 高频高压电源整流变压器大修周期:运行满3年第一次大修,以后按每5年进行一次大修。 1) 检查变压器油是否符合GB2536-2011《电工流体 变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》的规定,其击穿电压不小于40KV/2.5mm。 2) 吊芯检查,将其全部裸露。 3) 检查二次侧线圈、引线、支架。 4) 检验整流器件(高压硅堆、分压电阻、取样电阻) 5) 检查箱体、箱盖、高、低压瓷瓶等。 6) 对铁芯夹件、螺杆、接地线进行检查处理。 7) 清洗箱体内外及散热器,必要时将外表喷漆。 8) 检查更换密封脚垫,清除各密封点渗漏油。 9) 必要时对器身干燥。 10) 油位测量元件的检修。 11) 温度检测元件的检修。 12) 进行规定的测量和检验。 4. 恢复性大修和临时性检修 应根据设备运行情况而定,电源在运行中发现严重缺陷时,应立即停电检修。 十二、高频高压电源容量表
十三、配电电缆选型
1. 三相380V 动力电缆,线径视设备容量而定,当采用YJV电缆时,建议按以下截面选取(仅供参考)。
2. 控制电缆选型,参考高频高压电源容量表,采用YJV时,选用2×6。 3. 液晶操作屏通讯电缆选用铠装双绞屏蔽线ASTP-120Ω。 4. 上位机通讯电缆选用超五类网线、光纤。
附图一:高频高压电源对外端子接线图
附图二:高频高压电源外形尺寸图
附图三:高频高压电源成套设备接线图
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