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1、飞灰比电阻测试影响因素的分析The Analysis of Influence Factor to Fly Ash Resistivity Test( 250021) 山东电力研究院 ? 李 ? 勇摘? 要? 对影响飞灰比电阻测试的几个主要因素进行了分析, 通过实验确定各因素的影响程度, 并提出解决办法。关键词? 飞灰比电阻? 影响? 分析Abstract? This article analyze the principle of the main influence factor to fly ash resistivity test, confirm the influenced lev
2、el by test and raise thesolved method.Key Words? Fly ash resistivity? Influence? Analyze1? 引言随着静电除尘器的日益广泛应用, 作为静电除尘器设计及运行重要参数之一的飞灰比电阻越来越受到重视, 通过对影响飞灰比电阻测试各种因素的研究, 以达到对飞灰比电阻进行准确的测量, 也 为静电除尘器的设计及运行提供重要的参考依据,使其达到最佳的除尘效果。2? 飞灰比电阻影响因素的分析导电性是粉尘的物理特性之一。与一般材料不同, 飞灰是一种松散颗粒的聚合体, 因此飞灰的电阻率是指单位面积单位厚度的飞灰的电阻, 我们 称
3、作比电阻。由于燃煤飞灰是由松散颗粒集合而成, 颗粒之间存在着大量的气体, 而且每个颗粒的表面形状、 粒径等物理性质也均不相同, 因此对飞 灰比电阻的测定比其它材料复杂得多, 其测定中的影响因素也较多。下面就影响飞灰比电阻测定的几个主要因素进行分析。2. 1 ? 粉尘密实度的影响 空气是一种良好的绝缘介质, 粉尘层的颗粒之间充满的空气起着降低导电性的作用, 因此粉尘层的密实度越低( 越松散) 一般来说其比电阻越高。 为了消除密实度的影响, 飞灰比电阻测定要求一定要在恒定的密实度下或在接近电除尘器极板实际粉尘层的情况下进行。为此测试时对施加在测试灰样上的压强有一定要求。目前我院进行飞灰比 电阻测试
4、的DR- ?型高压粉尘比电阻试验台采用? 旋转升降平行托盘型?电极的结构形式, 在每个灰盘上悬挂一组电极, 当测试时调节灰盘底部的调节器, 灰盘即平稳托起至灰样表面与上电极下表面平行接触, 进而将主电极轻轻托起, 此时电极的额定 重量恰好全部施加在灰样上, 使灰样表面压强达到1g/ cm2的设计标准, 通过这种旋转升降托盘电极设计使灰样的密实度保持恒定, 消除了密实度对测试的影响。 2. 2? 温度的影响? 表面比电阻 ? 合成比电阻 ? 容积比电阻图 1? 温度? ? 比电阻关系曲线? ? 温度对于粉尘比电阻来说是最为敏感的因素。由图 1 看出飞灰比电阻是随温度连续变化的, 不同的温度下比电
5、阻的变化可以相差几个数量级。大量的试验表明这种变化并不是一个单调的曲线, 而 是从室温到 200? 之间出现两个拐点: 在60 100?22山东电力技术 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2000 年第 1期( 总第 111期)时出现第一个拐点, 这时比电阻达到最低点, 随着温度的升高在 110 140? 左右会出现第二个拐点,此时比电阻达到最高点。当温度在 80 110? 时 比电阻处于急升阶段, 在 30? 的变化区间内比电阻可提高 3 个数量级。图 2 为某厂测试飞灰比电阻随温度变化的曲线。 比电阻这种随温度变化的趋势有其内在的规律, 可以用等效并联电阻理论来解释
6、。粉尘的导电过程可以看作是电流沿尘粒内部和尘粒表面两条 路径经过粉尘层, 也就是粉尘层的比电阻是容积比电阻RV和表面比电阻 RS的并联电阻, 如图 3 所示。图 2? 某厂飞灰比电阻与温度关系图图 3? 灰尘导电机理图因为粉尘层是由固体颗粒和孔隙间的气体组成, 事实上除固、 气两相物质外, 一般在低温下粉尘层不可避免地吸附一定水分, 形成固、 气、 液三相物 质聚合体。当粉尘处于低温时, 粉尘层内的水分子均匀地分布于颗粒体内部。当对粉尘层加热温度上升时, 颗粒体内部的水分开始向外蒸发, 在颗粒 表面形成一层液膜, 这时颗粒的表面比电阻大大下降, 并使粉尘合成比电阻降到最低点。当温度继续上升时,
7、 粉尘层中水分减少, 粉尘比电阻急剧上升, 温度达到 110? 以上时水分几乎全部蒸发, 比电阻此时达到最大值。由图1 我们可以看到在110? 以下温度段, 粉尘的表面导电作用尽管呈下降趋势, 但相对容积导电表面作用仍占优势。在比电阻达到最高点的温度附近, 表面导电和容积导电两者势均, 而后粉尘的容积导电逐渐占据优势, 这是由于在高温下粉尘颗粒内部的离子导电和电子导电作用增强, 离子导电通常为金属卤化物, 产生电子导 电作用的物质有金属氧化物和硅酸盐等。由于飞灰比电阻对测定温度极为敏感, 因此确定测定温度是很重要的。一般在实验室条件下均要给出一条T- ?曲线。对于电厂运行中采集的灰 样进行比电
8、阻测试时选择的测定温度应结合锅炉的排烟温度确定。我院的 DR-?型高压比电阻试验台在实际测试中高温电极箱内设计了三组加 热线路, 可以根据需要选择电极箱内灰样的升温速度和加热强度, 并采用温控仪实现温度控制。当电极箱内灰样达到设定温度时, 继电器就会跳开, 自动停止加热保持恒温, 此时启动高压, 测量该温度 点的灰样漏泄电流, 得出比电阻值。另外, 在飞灰比电阻的测试中我们发现: 在同一温度点上恒温时间不同所得出的比电阻值也是变化的。对于 100? 以下的温度点测试我们可以 通过等效并联电阻理论很容易得到解释。在这个温度区间测试时灰样中的水分处于一个蒸发的过程, 随恒温时间延长, 比电阻呈明显
9、降低趋势。当 灰样加热到 100? 以上时, 燃煤飞灰是经过高温燃烧产物, 其水分含量的烘干温度在 105 110? , 在此温度区间飞灰应当是干燥的, 飞灰表面导电性能最低, 仅依赖于颗粒内部进行电流传导。由于飞灰 是非晶体, 随温度进一步升高离子或电子导电加剧, 比电阻会下降。这样在 110? 附近比电阻应出现 1个极值高点。但在实际测试中, 由于水分从灰 层表面完全蒸发需要一段时间, 这样测量时这个极值高点就会滞后如图 2 所示。理论上讲要测量100? 以上温度点的飞灰比电阻, 就要在这一个温度点上恒温足够长时间, 这时测得数值才是该温度 下的真实比电阻值。但考虑到完全干燥的状态是很难达
10、到的, 在一般试验中恒温时间是有限的, 为了尽量消除恒温时间对比电阻测试的影响, 就要确 定在 100? 以上的温度点测定时每个温度点的恒温时间。图4 为某灰样在110? 不同恒温时间所得出的比电阻变化趋势。由图 4 我们可以看出: 在恒温 10分钟以后比电阻值变化逐渐趋缓。通过大量 的试验我们确定: 在 100? 以上温度点测定时, 保持在每个测量温度点恒温 10 分钟, 可较好的减少最高比电阻极值点的滞后。23山东电力技术 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2000 年第 1期( 总第 111期)图 4? 比电阻与恒温时间关系图2. 3 ? 湿度的影响 湿度对飞灰比
11、电阻的影响也是显著的。在室温干燥的条件下粉尘表面的导电很差, 但是如果测试灰样的湿度增大, 其表面导电作用就会大大加强, 比电阻值会明显的降低。另外, 同一种粉尘其 它条件相同由于大气相对湿度不同时, 比电阻数值也将有所改变, 但是试验表明这种改变只是系数上的改变, 数量级不变。图 5 为这两种灰样比电阻值 随环境湿度变化的趋势图。由图中我们可以看出:比电阻值随着环境湿度的增加是呈下降趋势的。当对灰样的测试温度超过 100? 时湿度的影响也 就消除了。图 5? 比电阻与环境湿度关系图2. 4 ? 测定电压的影响由于粉尘是细小颗粒的聚合体, 颗粒孔隙间充满着气体, 因此通过粉尘层的电流电压并不严
12、格遵 循欧姆定律, 而是随着电压的升高, 电流增加的速度比电压更大, 电阻值也不再保持一个定值而是呈下降趋势, 如图 6 所示。并且比电阻的下降速度根据粉尘材料的不同而不同。由图 6 我们可以看出:灰粉在外加电压低时, 比电阻有的高达 1013?cm,而在高电压下的比电阻降到 1012?cm。对于其它各种粉尘, 电阻都随电压升高而呈下降趋势, 尤以金属粉尘更为明显, 外加电压从 100 V 升到 1 kV时比电阻从1013?cm 降到 107?cm。对烟道飞灰来讲, 其比电阻随外加电压升高的下降值一般在 1 个数量级以内, 最多不超过两个数量级。图 7 为某电厂灰样在不同测量电压下测试的比电阻
13、值关系图。图 6? 不同粉尘的比电阻与测量电压关系图1. 石松子? 2. 灰粉? 3. 氧化锌粉? 4. 褐煤粉5. 水泥? 6. 粉料? 7. 铝粉? 8. 铜粉图 7? 测量电压与比电阻关系图为了提高比电阻测试时的精度, 测量电压应尽 量采用高电压。但是为了避免测量电压太高灰样层被击穿而使灰样报废, 在测定前要对灰样进行击穿电压测试, 然后取 80% 的击穿电压值作为测量 电压。由于测定温度是可调的, 击穿电压随温度不同而变化, 因此测定电压不应加的太高, 特别是在100? 以下低阻区测量时应使测量电压值调整到击穿电压的 40% 60%, 否则会因样品提前击穿而 使测试前功尽弃。2. 5?
14、 电流的影响24山东电力技术 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2000 年第 1期( 总第 111期)?专题论述?鲁棒控制与 H?最优化简述Robust Control andH?- Optimizatiom- Brief Introduction( 250002) 山东电力研究院 ? 毕贞福 ? 刘 ? 岩摘? 要? 介绍了灵敏度函数、 H?最优化及鲁棒稳定性的基本概念, 简述了H?最优控制与灵敏度函数、 鲁棒稳定性的联系。关键词? 灵敏度? H?最优化? 鲁棒控制Abstract? This paper introduces basic concepts of s
15、ensitivity function、 H?- optimization and robust stabiliry, briefly presents their relationships.Key words? Sensitivity function? H?- Optimization? Robust control0? 引言近30 多年来, 应用最优控制理论进行线性控制系统设计已取得很大进展, 这种设计方法在理论和方法上都已比较完善。但它以系统的精确数学 模型为设计基础, 由于实际工程中不可能建立系统的精确数学模型, 这就严重地制约了最优控制理论的实际应用。在实际工程中, 控制对象的数
16、学模型通常都是 近似的。这是因为: ? 不可能精确地了解对象的工作机理、 结构和参数; ? 常用降阶模型代替实际的高阶模型; ? 常用集中参数模型来近似代替实际分 布参数模型; ? 常用线性化模型来近似代替实际非线性模型; ?常把时变模型视为非时变模型等等。这就导致了模型不确定性( Model uncertainty) 的出 现。除数学模型的不精确外, 在实际系统的工作过程中还存在着对象不确定性( Plant Uncertainty) 。由于对象辨识的不精确、 工作环境条件的变化、 元 器件的老化、 制造工艺误差以及其他扰动因素等,图 8? 比电阻与读取时间关系图在粉尘比电阻测试中, 当电压刚开始施加到粉尘层上时, 测得电流值较高, 随后电流下降, 开始下 降很快, 随后则逐渐减缓, 直至不再变化。分析其中的原因是初始电流高是粉尘层做为电容而释放大量电荷, 随后电流减小是由于电荷载体的减少或 是粉尘与电极表面极化而造成, 因此随施加电压时间延长读取的电流值比刚加电压时读取的电流值要略小,
