НПП "Микролог" - МЛ 382 Регуляторы напряжения для электрофильтров газоочистки

МЛ 382 Регулятор напряжения для электрофильтров

Рис.1

Предприятием разработаны и производятся ряд модификаций регуляторов напряжения для электрофильтров, которые отличаются конструктивным исполнением, средствами отображения информации, алготитмами управления процессом газоочистки.
Предназначены для автоматического управления работой агрегатов питания электрофильтров газоочистки с тиристорным управлением (АРС, АТФ, АТПОМ и др.). Выполняет функции измерения, регулирования и сигнализации. Регулирование напряжения на фильтре осуществляется путем выдачи фазо-импульсно модулированных (ФИМ) сигналов управления силовыми тиристорными каскадами системы управления. Основным режимом работы регулятора является автоматическое поддержание напряжения на фильтре в предпробойном состоянии с предотвращением дуговых разрядов. Такой режим обеспечивает максимальную эффективность фильтрации отходящих газов.

Работа регулятора осуществляется следующим образом. При возникновении интенсивных искровых пробоев осуществляется временнáя блокировка (на несколько полупериодов) тиристоров с последующим быстрым восстановлением до величины угла, при котором произошел пробой, уменьшенной на величину глубины отработки. После этого начинается медленное (с заданной скоростью) наращивание угла открывания, которая постепенно уменьшается, а при достижении напряжением 95% от передпробойного уровня становится минимальной. Глубина отработки пробоя, количество полупериодов блокировки, количество шагов восстановления, скорость нарастания угла, междуискровое время (критерий интенсивности искровых разрядов), а также границы ограничения угла, значения напряжения и тока - параметры, вводимые оператором при настройке регулятора. В отсутствие интенсивных искровых пробоев нарастание угла открывания тиристоров ограничивается одним из трех заданных параметров: предел угла, предел напряжения или предел тока фильтра.

Предусмотрен режим ручного управления углом открывания тиристоров (симисторов) (без автоматического регулирования), который может быть использован при наладочных работах. Параметры регулирования вводятся оператором и сохраняются в энергонезависимой памяти. На 80–ти символьном дисплее регулятора отображается текущее значение угла открывания тиристоров, напряжения электрофильтра в киловольтах и тока в процентах от предельного значения тока электрофильтра. Регулятор отслеживает аварийные ситуации: выход из строя одного из тиристоров (обрыв или пробой), короткое замыкание в фильтре, а также холостой ход агрегата со снятием напряжения с силового автомата и индикацией на дисплее соответствующей информации. В процессе работы при искровых пробоях кратковременно появляется специальный символ «*».

В регуляторе предусмотрена возможность управления очисткой накопительных электродов по специальной программе, параметры которой также вводятся и хранятся в энергонезависимой памяти. Предусмотрен также интерфейс RS 485 для связи с внешним компьютером, с помощью которого возможно изменять параметры регулирования, обеспечить удаленное управление процессом фильтрации в системе газоочистки с многими электрофильтрами.

Регулятор МЛ382 выполнен в пластмассовом корпусе, обеспечивающем необходимую степень защиты от воздействия внешней среды. На передней панели расположен дисплей, имеющий 4 строки по 20 символов и 8 клавиш ввода информации, а также органы управления электрофильтром. Все входные и выходные цепи регулятора имеют высоковольтную гальваническую развязку от измерительных и силовых цепей электрофильтра.

На рис. 1 приведен внешний вид панели управления регуляторов напряжения МЛ382, которые устанавливаются на действующих установках и сопрягаются с существующими оборудованием путем замены устаревших регуляторов, сохраняя при этом прежний шкаф управления со схемой измерения параметров электрофильтра и тиристорным управлением высоковольтным трансформатором.

Техническая характеристика

Количество аналоговых измерительных каналов	3
Входное напряжение в цепи измерения напряжения электро- фильтра, соответствующее действующему значению 50 кВ, В	минус 24 В
Входное напряжение в цепи измерения тока электрофильтра, соответствующее 100% тока агрегата (действующее значение), В	плюс 24 В
Количество каналов синхронизации	1
Напряжение цепи синхронизации, В	~ 380 +/- 20%
Количество выходных каналов с дискретным управлением	2
Допустимое напряжение выходного ФИМ-сигнала управления, В	400
Допустимый ток выходного ФИМ-сигнала управления, А	0,1
Максимальный диапазон угла открывания тиристоров, эл. град.	160+/-10
Напряжение питания, В	~ 380 +/- 20%
Потребляемая мощность, ВА, не более	20
Габаритные размеры, мм	290х145х215
Масса регулятора, кг, не более	1,5

Предприятием установлено и введено в эксплуатацию 19 регуляторов напряжения этого типа на Бурштынской ТЭС, Ивано-Франковская область, выполнена поставка 5-ти регуляторов для ООО «Энергомашэкология», г. Запорожье (для ПАО «Алчевский меткомбинат»), 9-ти регуляторов для ООО «Иновационные экологические системы», г. Днепропетровск и 7- ми регуляторов для ООО «НКП.Систем», г.Харьков. Регуляторы напряжения двух последних заказов установлены на электрофильтрах ПАО «Хайдельберг ЦементУкраина», г. Кривой Рог.

Для вновь строящихся объектов предприятием разработаны два исполнения регуляторов напряжения, которые существенно отличаются от рассмотренного выше составом оборудования, компоновочными решениями, средствами отображения информации, а также наличием силового тиристорного блока, который работает непосредственно на трансформаторную нагрузку. В этих исполнениях реализованы ряд новых алгоритмов, обеспечивающих повышение эффективности очистки при более низких затратах энергии, а также возможность гибкой настройки регуляторов на различные режимы работы в зависимости от условий эксплуатации.

Регуляторы предназначены для управления преобразовательными агрегатами питания электрофильтров трансформаторного типа со следующими номинальными параметрами:

- первичное напряжение (линейное) — 0,4 кВ промышленной частоты;

- первичный ток (действующее значение) — до 400 А;

- вторичный (выпрямленный) ток — 1200 мА, (пиковый до 3000 мА);

- вторичное напряжение — 100 кВ постоянного тока.

Обеспечивают поддержание оптимального режима питания электродов электрофильтра высоким напряжением в условиях возникновения искровых и дуговых пробоев, а также в случае возникновения безыскровой обратной короны. Поддержание режима питания электродов осуществляется путем управления углом открывания встречно включенных тиристоров в цепи первичной обмотки высоковольтного трансформатора. Для повышения эффективности встряхивания осадительных электродов, на момент встряхивания включается прерывистое (черезпериодное) питание или полностью снимается высокое напряжение с электродов. Регуляторы автоматически определяют наличие обратной короны, т.е. возникновение относительно стабильных местных разрядов, вызывающих образование и выброс ионов с обратным знаком, вследствие чего снижается степень очистки газопылевой смеси в электрофильтре. В этом случае регуляторы могут работать по одному из четырех алгоритмов, причем есть также возможность включения прерывистого режима питания электрофильтра. Регуляторы автоматически определяют пропадание обратной короны, восстанавливая при этом непрерывный режим работы. Имеется возможность настройки работы электрофильтра на «редкие искрения» (достигается заданием в рецепте нулевого количества искр в минуту), что позволяет поддерживать напряжение в поле электрофильтра на предпробойном уровне, и тем самым увеличивать эффективное напряжение на электродах, продлевая срок их службы.

Регуляторы конструктивно выполнены в виде отдельных устройств – программируемого контроллера (КП), силового тиристорного блока (СТБ) и средств контроля и управления, которые устанавливаются в электрошкафах управления (ЭШУ) электрофильтрами. Исполнения различаются, в основном, компоновкой устройств, входящих в их состав.

В первом случае контроллер МЛ 380, цифровой регистратор МЛ 914 и три цифровых индикатора МЛ 230 (первичное напряжение, первичный ток, вторичный ток) установлены на передней двери электрошкафа управления, а тиристорный блок МЛ 620 устанавливается на монтажной панели внутри электрошкафа.

Рис.2

Контроллер представляет собой отдельную сборку, в которой установлены процессорный модуль, блок электропитания и блоки контроля параметров электрофильтра. СТБ (рис.2) состоит из тиристорного модуля (два встречно включенных тиристора), установленного на охладителе, по обеим сторонам которого расположены модуль фазоимпульсного управления и снабберное устройство. В СТБ предусмотрена защита от короткого замыкания и двухуровневая защита от превышения температуры тиристорного модуля. Температурный режим обеспечивается вентилятором и контролируется установленными на охладителе термореле и аналоговым датчиком температуры. При температуре охладителя 85 ºС срабатывает термореле, обеспечивающее запирание тиристоров модуля; контроль реальной температуры модуля обеспечивается аналоговым датчиком. Сигнал о срабатывании термореле и сигнал от аналогового датчика температуры поступают на процессорный модуль для формирования соответствующих сообщений на индикаторе цифрового регистратора.

Изделия этого исполнения в количестве 8 штук установлены и введены в эксплуатацию на Приднепровской ТЭС.

Во втором случае контроллер и силовой блок устанавливаются на монтажной панели электрошкафа. В качестве органа контроля и управления процессом используется установленный на передней двери терминал общепромышленного применения Magelis либо многоканальный регистратор МЛ 275 (рис. 3,4) c жидкокристаллическим экраном, которые обеспечивают отображение текущих параметров агрегата питания, ввод и корректировку уставок, переключение режимов работы «Ручной/Автомат», обмен информацией с АСУТП ЭФ. На экране терминала состояние контролируемых параметров отображается в виде стрелочных измерительных приборов или линейных шкал. При этом отображаются действующее значение первичного тока высоковольтного трансформатора и средние (за полупериод) значения тока и напряжения электрофильтра. Кроме того, на белом поле экрана выводится количество искр за минуту. Контроллер представляет собой отдельную сборку, в которой установлены процессорный модуль, блок электропитания и модуль фазоимпульсного управления. В этом исполнении несколько изменена конструкция тиристорного блока. Тиристорный блок конструктивно выполнен в виде установленного на охладителе тиристорного модуля и снабберного устройства, которые располагаются на монтажной панели внутри электрошкафа. Имеет те же схемы защиты и контроля температурных режимов тиристорного модуля.
Изделия этого исполнения в количестве 16 штук установлены и введены в эксплуатацию на Зуевской ТЭС, Донецкая область.

Рис.3

Рис.4

Функциональные возможности регуляторов

1. Задание частоты пробоев от 1 до 60 искр в минуту. При этом возможны следующие алгоритмы работы:

- «редкого искрения» - автоматическое поддержание напряжения на границе дугового пробоя; позволяет значительно уменьшить число искровых и дуговых пробоев в поле электрофильтра, что существенно увеличивает срок службы электродов, повышает среднее значение напряжение на электродах и тем самым эффективность очистки отходящих газов.

- по заданному числу искровых разрядов - при работе в зоне искровых разрядов рабочее напряжение становится близким к максимально возможному, чем достигается наиболее высокая степень очистки. Оптимальная величина напряжения определяется числом искровых разрядов в минуту, причем наибольший эффект достигается при 40…60 разрядах. При большем числе искровых разрядов эффективность работы электрофильтра снижается из-за уменьшения среднего значения напряжения на электродах.

- автоматического подбора оптимального числа искровых разрядов - на всем протяжении работы электрофильтра поддерживается оптимальное значение напряжения, близкое к предискровому.
2. Наличие режима автоматического определения оптимального времени деионизации.
3. Автоматическое включение череспериодного управления при обнаружении обратной короны и в режиме встряхивания с возвратом в непрерывный режим работы при пропадании обратной ионизации.
4. Чрезвычайно быстрое и не приводящее к новой искре восстановление напряжения после искрового пробоя.
5. Поддержание режима работы по «2-ой искре». В данном режиме полное выключение управления с учетом времени деионизации происходит в том случае, когда искры образуются в двух последовательных полупериодах (двойные искры). В противном случае (по «1-ой искре») происходит снижение напряжение на заданную величину и после пропадания искры продолжается плавное увеличение напряжения до возникновения следующей искры.
6. Функция ограничения первичного тока. Если первичный ток стремится к превышению заданного предельного значения и находится выше установленного предела в течение более 5 секунд (время задается), то контроллер выключает управление.
7. Функция ограничения вторичных тока и напряжения, угла отпирания тиристора. При достижении заданных предельных значений дальнейшего увеличения параметров не происходит.
8. Установка времени паузы - при кратковременном возникновении аварийной ситуации, после истечении времени паузы происходит восстановление процесса регулирования с заданными параметрами (если авария исчезает).
9. Эффективная диагностика агрегата питания, позволяющая своевременно выявить неисправность и предотвратить возникновение аварийных ситуаций.
10. Ведение архива данных по всем основным параметрам за каждый полупериод для наглядного представления работы регулятора на компьютере.

Регуляторы работают в двух режимах — автоматическом и ручном.
В автоматическом режиме производится автоматическая стабилизация заданного режима питания электродов электрофильтра, в ручном изменение выходных параметров агрегата питания электрофильтра выполняется по командам оператора. Независимо от режима работы регулятор постоянно контролирует команду «контактор включен» от АСУТП, при отсутствии которой работа регулятора блокируется.
В автоматическом режиме регулятор увеличивает напряжение на электродах фильтра и тем самым ток фильтра до возникновения искрового пробоя или до достижения предельных значений тока или напряжения. При обнаружении искры тиристоры закрываются на время ТВu, необходимое для де-ионизации газопылевой смеси, проходящей через фильтр (рис. 5 - график управления работой электрофильтра). После де-ионизации за время быстрого нарастания Tru напряжение увеличивается до значения, меньшего на шаг снижения Su от величины Uspark, при которой произошел предыдущий разряд. Далее за время нормального нарастания Тu напряжение растет до величины Uspark-Su+Su, после чего идет выдержка времени, соответствующая параметру «Пауза 1».
Далее напряжение ступеньками, через интервалы времени, соответствующие параметру «Пауза 2», приближается до значения Uspark. Если пробой не происходит, то напряжение продолжает увеличиваться, пока не достигнет предельного значения Um. Описанный выше алгоритм работы соответствует режиму работы «по одной искре». При работе «по двум искрам» - после первой искры управление резко снижается на заданную величину и в случае пропадания искры осуществляется быстрый подъем напряжения до предыдущего значения. В регуляторе реализован алгоритм линейного контроля, основанный на поддержании частоты пробоев в предустановленном диапазоне от 1 до 60 искр в минуту. Регулятор обеспечивает работу по одному из четырех типовых рецептов. Все рецепты представляют собой наборы параметров с разными значениями. С целью экономии электроэнергии и устранения эффекта обратной короны в регуляторе реализован режим череспериодного управления.

Рис.5

Ручной режим предназначен для изменения управляющего воздействия вручную, используя сенсорный экран панели оператора. В ручном режиме контролируется наличие разряда, и в случае его обнаружения управляющее воздействие автоматически сбрасывается до нуля, при этом дальнейшая работа зависит от установленной реакции на искру в регистре управления. В ручном режиме так же, как и в автоматическом, контролируются значения напряжения и тока электрофильтра, а также значение управляющего воздействия и в случае достижения ими предельных значений дальнейшее увеличение управляющего воздействия блокируется.

В 2015 и 2016 г.г. предприятием выполнен ряд заказов по разработке и поставке комплектных устройств управления агрегатами питания МЛ540, в состав которых входят кроме регуляторов напряжения устройства регенерации осадительных и коронирующих электродов, обогрева изоляторных коробок и бункеров (4 шкафа управления для ООО "Энергомашэкология" г. Запорожье и 3 шкафа для ПАО "Ватутинский комбинат огнеупоров").

На рис. 6 приведен общий вид шкафов управления агрегатами питания МЛ540, установленных на ПАО "Ватутинский комбинат огнеупоров".

Рис.6

Как показано выше, предприятие предлагает различные компоновочные решения регуляторов напряжения и шкафов управления агрегатами питания. Что касается собственно регуляторов напряжения, то они конструктивно выполнены в виде законченных блоков и являются объектами самостоятельной поставки, причем Заказчик имеет возможность располагать их по своему усмотрению в существующем оборудовании управления электрофильтрами. Имея большое разнообразие аппаратных и программных решений, отработанные и удовлетворяющие требованиям Заказчиков алгоритмы управления, предприятие может осуществить разработку любой конфигурации регуляторов по заданию Заказчика.