再谈顶部电磁振打清灰技术

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1、再谈电除尘器顶部电磁锤振打清灰技术谢友金 柯岚 谢友煌 吴志勇厦门绿洋电气有限公司 厦门火炬高新区（翔安）产业区翔岳路 63 号 361101摘要：电除尘器顶部电磁振打的振打力大小、振打周期、振打重复次数，在线可调，可以实现最精细化的软件编程，改善清灰效果，提高除尘效率；其次是顶部电磁振打器置于电除尘器顶部，可在线检修，无需占用电场内部空间，对于现役电除尘器技术改造，可增加集尘面积；这两方面的特点，对于满足新排放标准的达标改造具有现实的意义。关键词：振打、挠臂锤、电磁锤1、 问题的引出 在电除尘器系统中，振打清灰是一个重 要的机构。振打机构的设计、运行好坏将 直接关系到电除尘器的除尘效率。 电

2、除尘器振打清灰技术主要分为侧部挠 臂锤振打和顶部电磁锤振打。侧部振打技 术主要欧洲为代表；顶部电磁振打技术主 要以美国为代表。 自从 80 年代中后期，分别从美国的 GE、EE、CE 公司分别引进过来以后，在 90 年代应用中，经历过一段比较研究后，由 于缺乏全面研究顶部电磁振打的核心技术， 在一些实际应用中，存在振打高度低 100MM，或振打锤冲顶不能自由落下，烧 坏振打器线圈，或振打绝缘棒损坏等原因， 故障率较高，振打清灰效果不理想等问题。 所以，有些人得出结论，顶部电磁振打不 如侧部振打好用，一定程度影响了顶部电 磁振打技术的发展和推广。 本文希望通过我们 10 多年的研究和经 验积累，

3、与各位专家共同分享顶部电磁振 打清灰技术的优势与特点。 2、 两种振打清灰技术的特点 2.1 侧部挠臂锤振打特点 2.1.1 优点： A、控制简单：减速电机驱动，主要根据减 速电机速比，控制电机运转时间和停止间 隔时间；对于控制要求，就是一个时间控 制仪，采用 PLC 很容易实现； B、技术成熟，经过几十年的广泛应用，开 发设计了各种各样的振打挠臂锤，以及磨 损更小的传动机构；2.1.2 缺点： A、传动机构置于电场内部，运转过程中， 挠臂振打锤和振打传动轴之前存在磨损， 容易产生掉锤，一旦掉锤，掉入灰斗，容 易卡阻卸灰阀，需要等到电除尘器停机后 才能检修； B、传动机构置于电场内部，在两个电

4、场会 占近一米的空间，加上检修过道，差不多 要占 1.5 米的电场长度，影响了电场内有 效集尘面积。 C、振打力的大小不可调，振打力大小取决 于振打锤的重量，是由设计人员凭经验预 先估算的，在运行过程中无法根据运行状 况，在线调节振打力。 2.22.2 顶部电磁锤振打特点 2.2.1 优点： A、振打器置于电场烟尘之外，方便在线检 修； B、振打力的大小、振打周期、振打重复次 数，根据运行工况，在线可调，容易实现 最佳振打控制； C、振打器置于电除尘器顶部，不占用电场 内部空间，对于现役电除尘器技术改造， 在相同的有效电场长度内，每个电场至少 可以增加一块极板的长度，4 个电场的改造， 相当于

5、增加半个电场的集尘面积； 2.2.2 缺点： A、控制较复杂，振打器瞬间导通脉冲电流 大，振打力的大小、振打周期、振打重复 次数等，多种控制变量，都是由控制系统 编程设计的，对系统的硬件设计和软件设计，都有严格技术要求； B、振打控制点多，都在电除尘器顶部，安 装接线工作量较大； 3、电磁振打器与阴阳极框架组成 3.1 振打器的结构与安装 振打器的内部结构简单（图 1 所示） 。图图 1 振打器内部结构示意图振打器内部结构示意图主要由振打线圈、绝缘筒（线圈骨架） 、 振打电磁锤、壳体组成。线圈绕制在绝缘 筒上，用环氧与壳体浇注成一体，把振打 线圈的两个线端头引出，并从壳体引出接 地线，在壳体的

6、侧部设置一个接线盒；振 打电磁锤单独加工，在现场安装时，直接 置于振打器绝缘筒内。图图 2 2 阴极振打器安装结构示意图阴极振打器安装结构示意图振打锤在安装时（图 3 所示） ，下端要求露出振打器底座 120MM（由支撑螺杆调节 露出高度） ，要求阴极振打锤垂直对准振打 绝缘棒（阳极振打直接对准振打杆） ，以确 保振打力垂直向下传递。 为了防止振打电磁锤上下运动时，可能 造成支撑螺杆松动和振打器倾斜。现场安 装后，应先通过一周左右的试运行，然后 挨个检查，重新锁紧，最后把支撑螺焊牢。3.2 阴阳极框架组成 阴阳极框架设计的科学性决定清灰效果。 要获得良好的振打效果，首先应根据力的 三要求：大小

7、、方向、作用点。 振打力的大小，可以由振打电磁锤的重 量和提升高度来计算势能的。不同的工况 和粉尘特性，振打力的大小会有明显的区 别。 振打力的方向，垂直向下，要求振打锤 与振打杆（绝缘轴）之间，中心垂直安装， 保证振打力的有效传递。 振打力的作用点，阳极框架系统组成： 振打器振打杆（振打作用点）振打分 布梁（3 组极板）极板支承顶梁（4 块刚 性极板） ，一个振打点通常可以振打 12 块 标准极板。阴极框架系统组成（如图 3 所 示）：振打器振打杆（振打作用点） 绝缘轴支撑绝缘子悬吊管吊打分开 阴极框架。图图 3 3 阴极框架系统组成阴极框架系统组成如果阴阳极框架系统结构设计和安装不合理，振

8、打力传递过程衰减大，即便再 大的振打力，也可能达不到理想的清灰效 果。并且，因振打力过大，可能产生绝缘 轴或支撑绝缘子损害。 只要本体阴阳极结构设计安装合理， 顶部电磁振打完全可以达到很好的清灰效 果。在山西和陕西某电厂 600MW 发电机组， 15.8M 极板，阴阳极都采用顶部电磁振打， 阳极框架系统提升高度 280MM，即可达到比 较理想的清灰效果。 4、 顶部电磁振打控制系统 4.1 工作原理与主要技术参数 振打器工作原理：当控制系统给振打 线圈通上 220V 脉动直接电时，线圈产生向 上举的感应电动势，利用电磁感应，瞬间 把振打电磁锤提升起来，达到预定高度， 然后呈自由落体落下，敲打在

9、振打杆上， 通过振打杆传递到阳（阴）极框架系统上， 达到振打清灰的目的。 主要技术参数： 线圈工作电压：220VDC（脉动） ； 线圈脉冲电流：20A（最大） ； 工作时间范围：40-150MS； 提升高度范围：0-300MM； 正常循环周期：5MIN； 最短间隔时间：1S（连续重复频 率） ； 振打高度偏差：5MM（控制精度） ； 振打电磁锤的重量是一定的，通常为： 9KG；振打力的大小是与振打高度成正比的。 阴极框架振打高度通常设置为：100- 200MM，阳极振打高度通常设置为：200- 300MM；实际振打高度完全可以根据极板高 度和现场实际运行状况，在线调节。 4.2 系统硬件与设备

10、成套性 4.2.1 矩阵系统 顶部电磁振打控制硬件系统相对于侧 部振打控制要复杂的多，技术难度也大的 多。由于顶部振打控制点多，工作时序与 布袋脉冲阀清灰控制相似，很容易被理解 成布袋脉冲阀控制装置，其实和布袋清灰 中的脉冲阀控制差异较大，脉冲阀的驱动 电流只有几十毫安，工作电压一般为24VDC，驱动功率很小；而顶部振打控制要 将 9KG 的振打电磁锤提升到 300MM 的高度， 它的驱动脉冲平均电流要 10A，最大值超过 20A,工作电压 220VDC，驱动功率几个千瓦， 必须由一套专用的硬件系统电路构成。如 图 4 所示：顶部电磁振打控制系统框图。 是一个由 PLC、人机界面、接口板、相控

11、板、 行选板、列选板、现场分线箱、现场操作 箱组成的矩阵系统。由于驱动瞬间电流较 大，速度快，要求完全采用无触点的可控 硅作为开关元件，可控硅必须依靠过零点 关断，硬件系统中采用完全光电隔离的过 零同步触发技术，以保障系统的可靠性。 矩阵方案设计是大型顶部电磁振打项 目中最节约成本的一种控制模式，可以大 量减少控制室至除尘器顶部现场的电缆。 4.2.2 报警功能 为了保障系统的可靠性。配备了友好 的人机交互界面，可以帮助用户随时掌控 运行状况。设置了短路和开路自动检测功 能，当某一振打器短路时，人机界面自动 显示位号报警，系统继续运行，内部程序 在下一个循环时，自动旁路该振打器（避 免振打线圈

12、烧坏） ，直到检修好，重新复位 解除报警，方可恢复正常；当某一振打器 开路时，人机界面自动显示位号报警，系 统继续运行，直到检修好，重新复位解除 报警，方可恢复正常。 4.2.3 手动操作 为了检查安装和检修质量，配备了现 场手动操作箱。在第一次安装结束后，可 以在现场点对点操作，检查每一个振打器 的安装运行质量。如检查振打锤提升高度、 安装垂直度（电磁锤提升时的摩擦力） 、紧 固螺丝松动等。在故障检修后，手动操作 检查修复质量。通常每个振打点连续手动 操作 3 次，即可客观地检查安装的质量。 4.2.4 设备成套性 为了综合考虑系统的振打效果，一个 矩阵最短循环周期不得超过 60 分钟。一般

13、 以烟气通道为一个矩阵单元，一个矩阵单 元为一个独立系统，一个独立系统一般不 超过 256 点（16*16） ；一个 256 点矩阵系 统的设备成套性：一台控制柜、二个现场分线箱和一个手动操作箱组成。少于 128 点的烟气通道，也可以 2 个通道合并为一 个矩阵系统；一台控制柜内最多可以同时 安装两套矩阵电路硬件系统，即一台双室 电除尘器（五电场）2 个矩阵系统可以组合到一台控制柜中。而象印度项目中的 9-10 个电场，一个烟气通道振打点超过 256 个， 则一个通道需要 2 个矩阵系统，但可以安 装到一台控制柜内。图图 4 4 顶部电磁振打控制系统框图顶部电磁振打控制系统框图5、 顶部电磁振

14、打软件设计 5.1 振打力调节 相比较侧部振打，顶部电磁振打的调 节内容更多，更精细。侧部振打的振打力 的大小取决于振打锤头的重量，是预先设 定的，设备安装后在线不可调。而顶部电 磁振打力的大小取决振打锤提升的高度 （重力势能=mgh） ，自由落体后转化为动 能。振打锤的提升高度可以通过调节可控 硅导通的半波数，来调节提升高度，调节 范围：0-300MM 的对应 0-15 个半波。为了 进一步精细化控制，每个半波导通角是可 以设定和调节，15 个半波可转化为 20-30 个半波的调节，提高控制调节精度。 5.2 振打时序编程 相比较侧部振打，顶部电磁振打的编 程要灵活的多。侧部振打机构是一台减

15、速 电机通过传动轴控制一个电场，振打时间 就是电机的转动时间。而顶部电磁振打在 同一个电场内，可以采取单循环或双循环， 在单循环或双循环中，单个振打器连续振打次数，可以设定一次，也可以设定 N 次。 由于一个烟气通道通常为一个矩阵系统， 一个独立矩阵系统，任何时候只能有一个 振打器工作，每个振打器工作时间为 0-15 个半波，对应时间（100-200MS） 。所以， 任何时候都不会 2 个振打器同时振打的现 象，可以最大程度减少二次扬尘。 5.3 降压与断电振打 相比较侧部振打，顶部电磁振打的循 环时间要短很多。侧部振打的振打循环时 间通常 2.5-5.0 分钟，是基本固定的。顶 部电磁振打每

16、个振打器工作时间只有 100MS,相 邻两个振打器间隔时间为 1S，一分钟可以 满足 60 个振打器一次循环。因此，顶部电 磁振打在采取降压或断电振打模式时，高 压电源的降压和断电时间更短，对影响除 尘更小。 高低压一体化控制。在实际运行中，将 高压的数据自动映射到 PLC 内存中，根据 电场动态阻抗，自动判断高压运行状态， 自动决策降压或断电振打模式，自动改善和修正运行伏安曲线。 5.4 远程无线 DCS 专家诊断将高低压一体化运行数据和控制参数， 通过现场的无线发射终端，通过 3G 或 GPRS网络，传送到移动网络系统中；在世界的 任何一个位置，只要可以上网，就可以监 控 PLC 内的数据，进而通过 PLC 控制现场 设备，不 受距离的影响。电控设备专家可以基本了 解现场的实际运行情况，并修改必要的参 数设定以满足现场工作在最佳状态，帮助 用户使除尘设备的除尘效率最高。 6、 总结 顶部电磁振打清灰技术的振打器、振 打传动机构都是完全独立的，与电除尘器 本体的规格大小无关，完全可以按标准件 设计制造，标准包装运输、标准安装调试，在线检修维护，