一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统及调试方法

1.本发明涉及静电除尘器火花放电技术领域，具体为一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统及调试方法。


背景技术：

2.高压静电除尘是目前工厂中常用的除尘方法，具有除尘效率高、能耗低等优势。为提高除尘器的荷电率，提升除尘效率，目前大多数高压静电除尘器多采用直流叠加窄脉冲的电压激励。但过高的电压会造成除尘器阴极和阳极之间的电场击穿，发生火花放电。火花放电不仅会导致电压瞬间下降，使除尘器失去除尘效果，影响除尘电源等设备的状态。在针对焦炉煤气等可燃气体的进行高压静电除尘时，火花放电甚至还会导致气体爆炸，造成严重安全事故。因此，对高压静电除尘器火花放电进行预警，可以有效的提高高压静电除尘器的安全性。
3.目前关于高压静电除尘器火花放电预警的研究主要是以除尘器腔体内部氧气含量监测以及单一放电信号监测为主，这两种监测方式存在一定的滞后性和误判性，设计一种准确可靠的火花放电预警装置，能够有效提高高压静电除尘器的工程应用能力及安全性，预防在可燃气体除尘过程中事故的发生，保证设备安全稳定的运行。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，以解决现有技术进行高压静电除尘器火花放电预警时存在报警滞后以及误判的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，包括用于对除尘器工作及放电信号进行采集的信号采集模块、用于对所采集信号进行火花放电判断的信号判断模块、用于对多种信号进行综合考量的信号综合处理模块。
6.进一步，所述信号采集模块包括用于电源侧输出电流信号采集的一号高频电流传感器、用于除尘器阴极电压信号采集的高压探头、用于除尘器阳极接地电流信号采集的二号高频电流传感器、用于除尘器除尘腔题缝隙特高频信号采集的一号特高频天线、用于除尘器底部特高频信号采集的二号特高频天线，所述一号高频电流传感器安装于除尘器电源输出线，所述高压探头安装于除尘器高压阴极接线端口，所述二号高频电流传感器安装于除尘器阳极接地线，所述一号特高频天线安装于除尘器除尘腔体缝隙，所述二号特高频天线安装于除尘器除尘腔体底部。
7.进一步，所述信号判断模块包括与一号高频电流传感器、高压探头、二号高频电流传感器、一号特高频天线、二号特高频天线信号输出端相连的五个电压比较器。
8.进一步，五个所述电压比较器均采用4.5ns延迟的tlv3501高速比较器。
9.进一步，所述信号综合处理模块包括用于对五个电压比较器输出脉冲进行识别的五进一出多路选择器，用于对多路选择器输入选择控制信号的3位二进制计数器、用于对多
路选择器输出进行整合的三输入与门模块。
10.进一步，所述多路选择器采用74hc4051模拟多路选择器。
11.进一步，所述3位二进制计数器采用cd4060bm二进制计数器。
12.进一步，所述三输入与门模块采用aip74hc113路3输入与门芯片。
13.本发明还提供了一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统的调试方法，具体包括以下步骤：
14.步骤一：将五种传感器安装于待监测高压静电除尘器相应部位；
15.步骤二：对待监测高压静电除尘器进行火花放电实验，采集五种传感器在火花放电发生时的信号，并且分析其放电前波动特征信号，获取波动特征信号的幅值u；
16.步骤三：将电压比较器的阈值电压设置为设置0.4～0.8u，设置完成预警系统即可进行工作状态。
17.与现有技术相比，本技术的技术方案具备以下有益效果：
18.该高压静电除尘器检测火花放电预警系统，本发明以多种放电信号相结合的方法对火花放电进行预警，并根据一般规律对除尘器各类信号进行了赋权，能够避免现有火花放电判断存在的滞后以及误判情况，实用性以及可靠性更高；在本发明的工作过程中：待监测高压静电除尘器发生火花放电时，由于放电强度、放电位置以及除尘器工作状态的随机性，五种传感器中可能存在部分特征信号畸变的情况，由此可能发生由于阈值设置过高或过低而导致的发生放电时不报警或者多次报警；根据一般情况下五种信号的强度进行赋权式阈值设置，当检测到赋权后的三种及以上信号出现时，可以完全确定放电的发生并准确给出报警信号；本发明可以有效的对除尘器火花放电进行预警，同时预警具有及时性、准确度高的优点，有助于高压静电除尘器工作过程中的安全性。
附图说明
19.图1为本发明实施例的高压静电除尘器检测火花放电预警系统结构示意图。
20.图中：1信号采集模块、101一号高频电流传感器、102高压探头、103二号高频电流传感器、104一号特高频天线、105二号特高频天线、2信号判断模块、201～205电压比较器、3信号综合处理模块、301五进一出多路选择器、302 3位二进制计数器、303三输入与门模块。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1，本实施例中的一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，包括用于对除尘器工作及放电信号进行采集的信号采集模块1、用于对所采集信号进行火花放电判断的信号判断模块2、用于对多种信号进行综合考量的信号综合处理模块3。
23.本实施例中，信号采集模块1包括用于电源侧输出电流信号采集的一号高频电流传感器101、用于除尘器阴极电压信号采集的高压探头102、用于除尘器阳极接地电流信号采集的二号高频电流传感器103、用于除尘器除尘腔题缝隙特高频信号采集的一号特高频
天线104、用于除尘器底部特高频信号采集的二号特高频天线105，一号高频电流传感器101安装于除尘器电源输出线，高压探头102安装于除尘器高压阴极接线端口，二号高频电流传感器103安装于除尘器阳极接地线，一号特高频天线104安装于除尘器除尘腔体缝隙，二号特高频天线105安装于除尘器除尘腔体底部，试验电源选用hf-ii型除尘器专用复合脉冲电源2。
24.本实施例中，信号判断模块2包括与一号高频电流传感器101、高压探头102、二号高频电流传感器103、一号特高频天线104、二号特高频天线105信号输出端相连的五个电压比较器201～205。
25.本实施例中，五个电压比较器201～205均采用4.5ns延迟的tlv3501高速比较器
26.本实施例中，信号综合处理模块3包括用于对五个电压比较器201～205输出脉冲进行识别的五进一出多路选择器301，用于对多路选择器301输入选择控制信号的3位二进制计数器302、用于对多路选择器301输出进行整合的三输入与门模块303。
27.本实施例中，多路选择器301采用74hc4051模拟多路选择器。
28.本实施例中，3位二进制计数器302采用cd4060bm二进制计数器。
29.本实施例中，三输入与门模块303采用aip74hc113路3输入与门芯片。
30.本发明还提供了一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统的调试方法，具体包括以下步骤：
31.步骤一：将五种传感器101～105安装于待监测高压静电除尘器相应部位；
32.步骤二：对待监测高压静电除尘器进行火花放电实验，采集五种传感器101～105在火花放电发生时的信号，并且分析其放电前波动特征信号，获取波动特征信号的幅值u；
33.步骤三：将电压比较器201～205的阈值电压设置为设置0.4～0.8u，设置完成预警系统即可进行工作状态。
34.另外，一号高频电流传感器101对应0.4u电压比较器201，高压探头102对应0.5u电压比较器205，二号高频电流传感器103对应0.6u电压比较器203，一号特高频天线104对应0.7u电压比较器204，二号特高频天线105对应0.8u电压比较器205。
35.上述实施例的工作流程为：
36.待监测高压静电除尘器发生火花放电时，由于放电强度、放电位置以及除尘器工作状态的随机性，五种传感器101～105中可能存在部分特征信号畸变的情况，五种型号分别赋予0.4～0.8u的阈值电压，预防由于阈值设置过高或过低而导致的发生放电时不报警或者多次报警；
37.当火花放电即将发生时，五种信号中三种或者三种以上达到阈值，相应电压比较器201～205输出高电平脉冲，信号进入多路选择器301，多路选择器301在3位二进制计数器302的作用下回循环对五个输入进行检测，每检测到一个高电平输入，向三输入与门模块303发送一个高电平信号；当某一轮检测中出现三个高电平时，三输入与门模块303则向报警系统输出一个5v高电平信号，从而触发报警系统。
38.上述实施例的有益效果为：
39.该高压静电除尘器检测火花放电预警系统，本发明以多种放电信号相结合的方法对火花放电进行预警，并根据一般规律对除尘器各类信号进行了赋权，能够避免现有火花放电判断存在的滞后以及误判情况，实用性以及可靠性更高；在本发明的工作过程中：待监
测高压静电除尘器发生火花放电时，由于放电强度、放电位置以及除尘器工作状态的随机性，五种传感器101～105中可能存在部分特征信号畸变的情况，由此可能发生由于阈值设置过高或过低而导致的发生放电时不报警或者多次报警；根据一般情况下五种信号的强度进行赋权式阈值设置，当检测到赋权后的三种及以上信号出现时，可以完全确定放电的发生并准确给出报警信号；本发明可以有效的对除尘器火花放电进行预警，同时预警具有及时性、准确度高的优点，有助于高压静电除尘器工作过程中的安全性。
40.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，其特征在于：包括用于对除尘器工作及放电信号进行采集的信号采集模块(1)、用于对所采集信号进行火花放电判断的信号判断模块(2)、用于对多种信号进行综合考量的信号综合处理模块(3)。2.如权利要求1所述的一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，其特征在于：所述信号采集模块(1)包括用于电源侧输出电流信号采集的一号高频电流传感器(101)、用于除尘器阴极电压信号采集的高压探头(102)、用于除尘器阳极接地电流信号采集的二号高频电流传感器(103)、用于除尘器除尘腔题缝隙特高频信号采集的一号特高频天线(104)、用于除尘器底部特高频信号采集的二号特高频天线(105)，所述一号高频电流传感器(101)安装于除尘器电源输出线，所述高压探头(102)安装于除尘器高压阴极接线端口，所述二号高频电流传感器(103)安装于除尘器阳极接地线，所述一号特高频天线(104)安装于除尘器除尘腔体缝隙，所述二号特高频天线(105)安装于除尘器除尘腔体底部。3.如权利要求2所述的一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，其特征在于：所述信号判断模块(2)包括与一号高频电流传感器(101)、高压探头(102)、二号高频电流传感器(103)、一号特高频天线(104)、二号特高频天线(105)信号输出端相连的五个电压比较器(201～205)。4.如权利要求3所述的一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，其特征在于：五个所述电压比较器(201～205)均采用4.5ns延迟的tlv3501高速比较器。5.如权利要求2所述的一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，其特征在于：所述信号综合处理模块(3)包括用于对五个电压比较器(201～205)输出脉冲进行识别的五进一出多路选择器(301)，用于对多路选择器(301)输入选择控制信号的3位二进制计数器(302)、用于对多路选择器(301)输出进行整合的三输入与门模块(303)。6.如权利要求4所述的一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，其特征在于：所述多路选择器(301)采用74hc4051模拟多路选择器。7.如权利要求4所述的一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，其特征在于：所述3位二进制计数器(302)采用cd4060bm二进制计数器。8.如权利要求4所述的一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，其特征在于：所述三输入与门模块(303)采用aip74hc113路3输入与门芯片。9.如权利要求8所述的一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统的调试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一：将五种传感器(101～105)安装于待监测高压静电除尘器相应部位；步骤二：对待监测高压静电除尘器进行火花放电实验，采集五种传感器(101～105)在火花放电发生时的信号，并且分析其放电前波动特征信号，获取波动特征信号的幅值u；步骤三：将电压比较器(201～205)的阈值电压设置为设置0.4～0.8u，设置完成预警系统即可进行工作状态。

技术总结
本发明涉及一种高压静电除尘器检测火花放电预警系统，包括用于对除尘器工作及放电信号进行采集的信号采集模块、用于对所采集信号进行火花放电判断的信号判断模块、用于对多种信号进行综合考量的信号综合处理模块。在本发明的工作过程中：待监测高压静电除尘器发生火花放电时，由于放电强度、放电位置以及除尘器工作状态的随机性，五种传感器中可能存在部分特征信号畸变的情况，由此可能发生由于阈值设置过高或过低而导致的发生放电时不报警或者多次报警；根据一般情况下五种信号的强度进行赋权式阈值设置，当检测到赋权后的三种及以上信号出现时，可以完全确定放电的发生并准确给出报警信号。出报警信号。出报警信号。


技术研发人员：金硕 张晓星 张瑞 邓迁君 杨阳 魏志明 杨宇晨 吴子威 吴铁洲 熊兰
受保护的技术使用者：襄阳九鼎昊天环保设备有限公司 襄阳湖北工业大学产业研究院
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/23