1、2023 年 32 期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application电除尘电气控制的自动化设计要点分析肖清（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）近年来我国经济增速放缓，产业格局升级迭代趋势明朗，传统粗放型生产模式被全面摒弃和淘汰，新型、绿色生产理念深入人心，为各行业领域的转型注入了活力。发电行业作为典型高耗能产业，同样加快了转型步伐，如何优化设备运行效益，如何提高除尘系统综合性能，成为了诸多管理者关注的焦点问题，有必要从清洁、绿色角度出发，对其自动化设计方式进行深入系统探究。1案例电除尘系统运行现状为直观说明电除尘电气控制自动化
2、设计要点，文章引进某火电厂除尘供电系统技改案例辅助阐述。该发电厂共配备了3台发电机组，规格均为200MW，采用并列配置方式与除尘系统相连，每台机组对应2 台除尘器，型号为 2GF158M 高压直流设备，运行模式共有 5 种，对应锅炉负荷情况可见表 1。系统采用常规电气控制方式，另外配备卸灰设备、阴极线阳极线、振打系统等附加装置，供电部分采用 DK-PLC 低压程控设备，以及 GGAJ02-1.4 A/72 kV-WE 型高压控制器1。正式运行环节，供电系统启动并全波供电，依赖人工控制四点式隔离开关，配合振打器间歇振打。系统自建成以来，至今已运行 20 余年，期间表现较为稳定，但存在耗能较高的问
3、题。高功率、大电流运行模式下电厂除尘成本上升，电器元件的工作环境也较为恶劣，维护保养费用相对较高，高压控制柜、整流变压器尤其需要加强保养，负担相对较重。现阶段电厂响应转型升级、绿色生产号召，考虑对电除尘系统进行优化改造，下面就其改造设计细节进行探究分析。作者简介：肖清（1989-），男，工程师。研究方向为电除尘自动控制设计与调试。摘要：为解决电除尘系统运行环节存在的耗电量过大、电气控制精度不足问题，规避由此引发的除尘效率下降困境，保证系统运行效益、节能效益的综合提升，该文进行深入探究。先简要分析案例电除尘系统运行现状，然后针对分析结果设计控制参数调节试验，在此基础上对应完善负荷控制、浊度控制功
4、能，拆除原有高低压控制柜，更换为 WFb 型电除尘专用高压整流设备，同时调整振打器振打方式，经过技改的电除尘系统运行表现良好，能够为电除尘电气控制自动化设计提供借鉴。关键词：电除尘；电气控制；自动化设计；通信网络系统；振打器中图分类号院X773文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2023冤32-0员圆源-0源Abstract:In order to solve the problems of excessive power consumption and insufficient electrical control precision in theoperation of the e
5、lectrostatic precipitator system,to avoid the decline of dust removal efficiency,and to ensure the comprehensiveimprovement of system operation and energy-saving benefits,this paper makes an in-depth exploration.First,the operation statusof the electrostatic precipitator system is briefly analyzed,a
6、nd then the control parameter adjustment test is designed according tothe analysis results.On this basis,the functions of load control and turbidity control are improved,the original high and lowvoltage control cabinet is removed and replaced by WFb special high voltage rectifying equipment for elec
7、trostatic precipitator.Atthe same time,the vibrating mode of the vibrator is adjusted,and the technical reform of the electrostatic precipitator systemperforms well.Therefore,this design can provide reference for the automatic design of electrical control of electrostatic precipitator.Keywords:elect
8、rostatic precipitator;electrical control;automatic design;communication network system;vibratorDOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2023.32.031124-设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 32 期2电除尘电气控制参数试验2.1试验设计思路电除尘器工作过程通常分为 4 个阶段，即气体电离、粉尘荷电、粉尘沉降和清灰。供电系统运行提供能量，使气体电离并生成大量自由电子，与负离子、粉尘等发生碰撞，并吸附空气
9、中 0.01耀50 滋m 的粉尘，最后在沉积、振打功能支持下，将粉尘收集到灰斗之中，实现除尘目标。从中可以看出，电除尘装置运行效率主要受如下几个因素的制约。淤烟气及粉尘性质，比如粉尘浓度、粒径、黏附力等。于电除尘器结构，比如电场长度、串联数，以及电厂集尘面积、气流分布状态等。盂操作因素，比如锅炉运行参数设置、电场电晕功率设置等。其中电场电晕功率的可调节空间较大，功率越高、除尘效率越高，只有协调好各电场的出力关系，平衡好功率与除尘效率之间的关系，才能确保综合效益的优化。基于此，电气控制自动化设计环节，先对控制参数进行了试验分析，以案例项目 1 号锅炉为研究对象，对除尘器电场出力进行合理化分配。表
10、 1电除尘器运行模式及负荷情况2.2试验过程从现有结构上看，电除尘器各运行模式下，主要对应设置有 4 个电场，选定模式 3、模式 4 作为研究对象。初始状态下，模式 3、模式 4 的二次电流参数有所不同，前者 1耀4 号电场电流分配参数分别为 400耀700、400耀700、400耀600、400耀700 mA，后者 4 个电场的电流分配参数分别为 400耀800、400耀800、400耀600、400耀700 mA。试验开始后对两电场电流分配情况进行调节，过程分述如下。淤第一次试验。1 号电场二次电流限制均设置为 600 mA，2 号电场二次电流适当调低，模式 3 和模式 4 分别设置为 4
11、00、450mA，持续运行 24 h并记录运行结果，发现厂用电率有所下降，从原先的0.32%降低到了 0.29%，粉尘质量浓度也明显下降，从原先的 11 mg/m3降低到了 9 mg/m3。于第二次试验。根据前述试验结果，对电场出力进行深入调节，优化 3 号电场电流分配结构，模式 3、模式 4 条件下，电流分别调整为 400、450 mA，启动除尘设备运行 24 h，并跟踪记录除尘情况、耗能情况，结果发现粉尘质量浓度未变，厂用电率下降 0.02%。盂第三次试验。在第三次试验中，将 3 号电场的二次电流限制调整到 350 mA，4 号电场的二次电流限制同样下调，为 200耀350 mA，统计结果
12、显示厂用电率继续下降，降幅同样为 0.02%，但此时的粉尘质量浓度出现了明显上涨，从原先的9 mg/m3升至 13 mg/m3。2.3试验结果通过前述的 3 次试验可以发现，电场二次电流分配情况对电除尘器运行效率有着较为明显的影响，适当调整二次电流限制，可以降低厂用电率，同时促进粉尘质量浓度的下降，但调节不当，也可能会引发粉尘质量浓度上升问题，削弱处理效果。基于此，对电除尘器最优二次电流配置参数进行综合协调，协调结果可见表 2。不同模式下，采用的二次电压限制均为 80 kV，粉尘进入 1 号电场后，在较高的二次电流作用下充分带电，提高收灰效率，2、3 号电场二次电流调低，以降低出口处的粉尘质量
13、浓度。经过调节的除尘器系统运行良好，厂用电率下降到0.25%，24 h 粉尘排放质量浓度检测结果符合标准，控制在 15 mg/m3上下2。表 2电除尘器最优二次电流配置参数3电除尘电气控制的自动化设计方法电除尘电气控制自动化系统的设计初衷便是最大限度地帮助企业降低人力资源成本，借助自动化设备来支撑电除尘器的安全平稳运行。电除尘电气控制自动化系统设计特点共涵盖以下几点。淤人工操作程度相对较低，被控制对象的数量相对较少，工作精准度相对较高。于系统反应相对较为灵敏，具有相对较高的抗干扰性，实际操作相对较为简单。电除尘器运行模式 锅炉负荷/MW 模式 1 140 模式 2 14090 模式 3 190
14、240 模式 4 240290 模式 5 290 电除尘器运行模式 1 号电场 2 号电场 3 号电场 4 号电场 模式 1 300 300 200 200 模式 2 350 350 250 250 模式 3 500 400 300 300 模式 4 600 500 350 350 模式 5 700 600 400 400 mA125-2023 年 32 期设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application3.1改进负荷控制及浊度控制功能确定电除尘电气控制参数后，还需要调整电气控制功能，主要采用闭环反馈控制模式，上位机实时收集参数、发出指令，下位机
15、采用 ALSTOM 逻辑数控 PLC控制器，降低对人工操作的依赖性，提高自动化水平的同时保证控制精度。控制依据主要包含以下 2 种。淤锅炉负荷指标。锅炉实际运行过程中，负荷参数会转变为4耀20 mA 的电流信号，经由 PLC 可编程逻辑控制器的解译，送入上位机组态之中，组态运行计算并馈回控制指令，调节不同电场的出力情况，调节范围受设定限值的约束，能够较好地达成控制优化目的。同时，负荷控制还预留出了 100 s 左右的延时，系统可以自动计算期间预计负荷的平均值，若平均值与设定临界值不符，则控制模式发生改变，二次电流、限制数值等均会对应调节，显著提升了控制系统的自动化水平。于浊度指标。在装置出口处
16、安装传感器设备，实时收集烟气粉尘节点数据，并进行浊度计算。通过人机交互界面提前设置好上、中、下 3 个阈值3，将计算出的浊度指标与阈值进行比较，若实际值大于上阈值，则对应调整二次电流至设定上限；若实际检测值在中、上阈值之间，则根据设定梯度对应调整二次电流限制值；若检测值在下、中阈值之间，则二次电流限制值不变。3.2配备 WFb 型高压整流器考虑到现阶段电除尘装置运行年限较长，供电控制设备在长期大功率条件下运行，存在较为严重的老化问题，很容易影响机组运行效率，因此自动化设计环节，还对高低压控制设备进行了优化设计。引入 WFb型除尘专用高压整流器，与 PLC 可编程逻辑控制器连接，实现全自动化的远
17、程控制。该种整流设备主要由 3部分组成，其中高压控制柜配置了主控单元、信号单元、操作单元等；硅整流升压变压器配置有取样回路、磁力铁芯等；高压隔离开关柜配备有门联锁、三点式刀闸等。其主要功能可归纳为如下几点。淤间歇供电。可以规避粉尘比电阻过高问题，防止电晕现象出现，同时提升效率、降低能耗，要根据实际情况决定间歇供电时长和时间段，占比通常维持在 1颐2 到 1颐256。于降压振打。能够在高压、低压系统联动支持下，较好地完成振打任务，平均节能达到 20%以上，整体的响应速度也有所提升。改造环节需要先拆除原有高压、低压控制柜，更换为 DDPLC 低压控制柜及 GGAJ02-1.4 A/72 kV-WE
18、型高压控制器，配套安装智能型四点高压隔离开关。3.3优化振打器振打方式振打器同样是电除尘系统的重要组成部分，案例电厂初始运行状态下，主要采用矩阵振打模式，按照设定顺序依次振打各极板，以达到落灰、收灰的目的。从实际监测情况看，这种振打控制逻辑的原理较为简单，但 3 号、4 号电场阳极处理环节所用时间较长，同等时间段内可能会出现积灰厚度不足的问题，造成能源浪费，如果调高对应电场的二次电压，又可能引发厂用电率升高状况，因此自动化设计环节，还对振打时间间隔进行了适当调整。引入了分组振打思路，每台机组对应4 个电场组，调整导通角针对性，并改变电场组振打时间，其中1号、2号电厂组振打周期分别为3min和1
19、5min，3 号和 4 号电场组分别为 1 h 和 2 h，实际运行过程中由高分辨率监控观测极板积灰情况，并通过 PLC 可编程逻辑控制器传递监测信息、馈回指令信息，实现灵活调节。方案实施后进行了为期 24 h 的观察，结果发现分组振打方式表现良好，持续运行一个月后，电除尘极板积灰基本清洁完毕，除尘效率有所提升，烟气出口粉尘质量浓度小幅下降4。3.4借助计算机监控及通信网络系统案例电厂在初始运行状态下，要想切实利用好电气控制自动化设计来对当前的电除尘工作进行充分的优化升级。便需要借助计算机监控系统及通信网络系统来对其综合自动化设计工作给予帮助。工作人员首先需要对电除尘器的类型及自身标准配置等基
20、本属性进行了解与掌握，并将所掌握的基础信息作为自动化控制系统的设计信息。当前绝大多数的企业都会将计算机监控系统作为电除尘的电气自动化控制承载方式，计算机控制系统自身所具有的可靠性及经济适用性，使得计算机监控系统成为电除尘电气控制自动化设计的主要系统承载。当前计算机监控控制系统可以分为 2 种类型，分别为分散式监控和集中式监控。除此之外，通信网络系统作为电除尘电气控制自动化设计工作的重要辅助工具，对综合自动化设计工作有着极大的推动作用。电除尘电气控制自动化设计126-设计创新科技创新与应用Technology Innovation and Application2023 年 32 期工作主要针对
21、电除尘器的正常运行、定期检修以及事故排查等工作进行自动化建设。倘若发现电除尘器存在运行故障后，在对其进行故障维修之前，需要对其发射故障报警。以此来使得各个有关运行部门都可以在第一时间了解到电除尘器的实际运行状态，有效规避因电除尘器故障所导致的人员伤亡及财产损害问题。而电除尘器故障报警信号的发射，便需要借助通信网络系统来实现，为切实保证故障报警信息可以在第一时间被传达到有关智能终端5，技术人员需要对通信网络的宽带速度进行优化升级，为切实保证通信信息的畅通，技术人员需要对通信线路进行优化，以此来最大限度地保证电除尘电气自动化控制系统的运行安全。由此可见，基于社会经济发展及自动化控制技术的不断发展，
22、电除尘电气控制自动化设计已然成为当前电厂电除尘工作的主要发展方向。电厂在保证自身经济效益的同时，也需要对自身的生态环境效益给予高度的关注与重视，并对自身的建设成本进行有效考量，最大限度地实现电除尘电气控制自动化系统的有效构建，帮助企业降低人力资源成本和物力资源成本，全面促进企业的健康可持续发展。3.5优化现场总线监控方式现场总线监控技术也是当前计算机监控系统中所衍生出的自动化控制技术之一，将其充分地应用到电除尘电气控制自动化设计工作之中，可以最大限度地提升控制自动化设计质量及效能。由于现场总线监控技术具有相对较高的针对性，在实际的自动化设计工作中，设计人员可以根据总线监控技术对电气控制自动化设
23、计的不同环节进行不同的控制，使得电除尘电气控制自动化系统不会受到集中化的影响。同时现场总线监控系统在对电气控制自动化系统进行设置的过程中，会对不同的装置使用不同的运行语言，从而使得各个设计节点之间不会产生必然的联系，从而有效降低电除尘电气控制自动化系统的故障牵连性6，最大限度地保证了系统的运行安全。4电除尘电气控制的自动化设计效益分析为验证电除尘电气控制自动化设计效果，本次对改造后的除尘系统进行了为期 3 个月的跟踪观察。结果发现 3 台除尘系统效率均有所提升，原设备除尘效率分别为 99.12%、99.15%和 99.30%，出口部分粉尘质量浓度分别为 76.24、63.15、77.16 mg
24、/m3，经过脱硫塔等后续处理设备后，平均质量浓度仍旧可以达到28.72 mg/m3。改造后 3 台除尘系统质量浓度分别为29.31、29.00、28.79 mg/m3，除尘效率可以达到 99.83%、99.88%和 99.75%，经过脱硫塔等后续处理设备后，粉尘平均质量浓度仅有 12.24 mg/m3，低于 30 mg/m3的限值要求，且厂用电率下降到 0.25%，实现了经济效益和社会效益的双重统一。5结论综上所述，电除尘系统在高污染、高耗能产业中承担着极为关键的职能，实践中务必要给予充分重视。要做好系统的运行观测和分析工作，根据实际情况优化系统参数和电气控制方法，积极改进负荷控制、浊度控制功
25、能，装配功能先进的高压整流器设备，同时优化振打器振打方式，降低系统耗电量的同时减少潜在故障隐患，达到节能保效的终极目标，为核心生产活动的顺利推进奠定基础。参考文献院1 钟志良.螺柱焊接在电除尘阴极线自动化生产中的应用J.节能与环保，2021（10）：93-95.2 黄磊.电除尘矩阵式电磁振打器控制系统改进优化J.湖南电力，2021，41（1）：56-59.3 李志才.电厂静电除尘供电系统的自动化改造J.电世界，2020，61（8）：17-18.4 修超.电除尘阴极线电气自动化生产系统的开发设计J.科技创新导报，2020，17（3）：54-55.5 闫东杰，张晓海，袁良宇，等.极线结构参数对孔板式电除尘器除尘性能的影响J.环境工程，2023，41（5）：61-68，146.6 王智，钱水军，赵海宝，等.燃煤电厂深度调峰下关通道电除尘技术J.电力与能源，2023，44（2）：191-194.127-
