静电除尘器运行故障诊断方法和实时监测技术的分析

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1、大连理工大学博士学位论文摘要静电除尘器(ElectrostaticPrecipitator，简称ESP)是一种大型的工业除尘设备，因为具有除尘效率高，能耗低，能够处理高温和大烟气量的气体等特点而被广泛地应用在电力行业、水泥行业、钢铁行业，已经成为各行业烟气治理的主要设备。近年来，我国的ESP正面临着新的挑战：1．我国绝大多数ESP的运行维护还处在人工、半人工的状态，无法真正的满足除尘现场的需要：ESP的自动化和智能化是该行业今后的发展方向。2．近年来国家对空气中二氧化硫排放量地严格控制，使得含硫量低的高比电阻粉尘

2、成为了ESP的主要处理对象。高比电阻粉尘容易导致ESP反电晕故障，降低ESP的除尘效率，造成ESP非稳态运行。如何有效地诊断反电晕故障，尤其是早期的反电晕故障已经成为了ESP需要迫切解决的问题。3．ESP系统长期运行在高温、高压下，并且伴有剧烈的机械振动，因此ESP容易发生多种故障，比如机械故障、电气故障等。如何及时有效地诊断ESP故障，保证ESP稳定、高效地运行是当今ESP面临的一个重要问题。结合上述ESP面临的问题，本文建立了一套ESP实验系统，着重研究了ESP反电晕故障，以及ESP极间距变小故障：分析了ES

3、P实验系统两种故障发生火花放电时的(二次电压和二次电流)瞬态信号，研究诊断两种故障的新方法，以及修正原有的诊断方法；同时，设计了一套基于现场总线能够完成ESP运行状态监测和故障诊断的ESP实时监控系统。本文具体的工作有：1．通过ESP实验系统模拟了反电晕故障和ESP极间距变小故障，分析两种故障状态下的ESP伏一安特性曲线，以及分别在时域和频域上分析两种故障发生火花放电时的(二次电压和二次电流)瞬态信号，研究瞬态信号应用于ESP故障诊断的可行性：2．采用PRONY方法分析ESP实验系统反电晕故障和ESP极间距变小故

4、障的(二次电压和二次电流)瞬态信号，结合ESP伏一安特性曲线，利用pRoNY方法的分析结果对ESP实验系统的两种模拟故障进行了故障诊断分析；3．采用CAN总线组建ESP实时监控系统的控制局域网，设计开发CAN总线智能节点、CAN总线网络适配器、现场监控机等系统设备：4．研究实时任务调度理论．并以此为基础研究CAN总线的实时性，建立一套最小CAN总线实验系统来研究CAN总线的时延，并提出能够提高CAN总线实时性的时钟同步方法；j．分析ESP除尘现场的多种干扰源，从不同角度设计提高ESP实时监控系统抗干扰性和电磁兼容

5、性能的方法。经过总结，本文得到了以下的结论：1．确定了ESP发生火花放电时的(二次电压和二次电流)瞬态信号在时域中的振荡衰减特征能够应用于预诊和诊断ESP反电晕故障：2．确定了ESP发生火花放电时的(二次电压和二次电流)瞬态信号在时域中的振荡大连理工大学博士学位论文衰减特征能够有效地辨识出容易混淆的ESP反电晕故障和ESP极间距变小故障两种故障。3．采用PRONY方法能够有效地抽取出ESP瞬态信号的阻尼因子，该阻尼因子能够有效的预诊ESP反电晕故障，弥补了ESP伏一安特性曲线以及人工判断方法的不足：4．同样，PR

6、ONY方法抽取出的ESP瞬态信号的阻尼因子可以有效的区分出两种容易混淆的ESP故障一ESP反电晕故障和ESP极间距变小故障，弥补了原有的判断ESP极间距变小故障方法的不足，是诊断ESP极间距变小故障方法的发展；5，本文设计的基于CAN总线的ESP实时监控系统是一个开放的FCs平台，自行开发的CAK总线智能节点、CAN总线网络适配器能够融合传统的仪器仪表和现场总线仪表于一体。ESP实时监控系统具有实时性高、扩展性好、抗干扰能力强、远程数据网络浏览方便等优点，能够满足ESP除尘现场的需要。6，采用软同步方法对ESP实

7、时监控系统的时钟同步方法进行改进，有效地解决了系统时钟的同步问题。7．采用多种方法对ESP实时监控系统进行抗干扰设计，有效地提高了在强噪声、强干扰的除尘场合下ESP实时监控系统的稳定性。关键词：静电除尘器；反电晕故障；极间距变小故障：伏一安特性曲线；瞬态信号；RPONY方法；eAN总线；ESP实时监控系统；电磁兼容大连理工大学博士学位论文AbstractAsoneoflargeindustrydustarresters，electrostaticprecjPitater(ESP)cancollectdusteff

8、icientlY，andcanrununderhightemperature，anddealwith1argesca]esmoke，etc．SoESPhasbeenappliedtepowerplants，cementsplantsandsteelp】antswide]Y，whichhasbecomethemainarresterequipment．However．ESP