機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，碳刷與滑環(huán)摩擦?xí)a(chǎn)生細(xì)小的碳粉。目前，集電環(huán)裝置中滑環(huán)與碳刷摩擦產(chǎn)生的熱量與碳粉采用風(fēng)管出風(fēng)的方法排出，其碳粉顆粒物的總質(zhì)量濃度為 PM10，有時(shí)甚至達(dá)到 PM2.5。排風(fēng)中含有一定濃度的碳粉，其周?chē)h(huán)境為 6 kV 開(kāi)關(guān)室，嚴(yán)重威脅電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。因此，開(kāi)展碳粉搜集裝置的研究非常有必要。

　　差壓變送器

　　碳粉搜集技術(shù)的對(duì)比

　　目前在用的基本為布袋式凈化技術(shù)和靜電凈化技術(shù)。對(duì)平板式靜電差壓變送器與布袋收集碳粉裝置從運(yùn)行時(shí)間、維護(hù)周期及成本等方面進(jìn)行比較，見(jiàn)表 1。

　　碳粉搜集裝置的選用

　　結(jié)合徐州電廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的具體情況，決定選用平板式靜電碳粉搜集裝置來(lái)治理現(xiàn)場(chǎng)碳粉擴(kuò)散問(wèn)題。

　　改造方案的制定

　　蜂窩式靜電差壓變送器優(yōu)點(diǎn)

　　考察調(diào)研同類(lèi)型電廠的情況，制定方案為采用蜂窩式靜電差壓變送器（4 組靜電電場(chǎng)），其優(yōu)點(diǎn)為：收集裝置體積小，設(shè)備安裝靈活，懸吊安裝；阻力損失小（12 ～ 50 Pa）容塵量大，便于維護(hù)；數(shù)據(jù)處理集成化、模塊化；連續(xù)有效工作時(shí)間長(zhǎng)、功耗低；能收集小于0.01 μm的顆粒物；能在溫度（-10～70 ℃）、濕度（≤ 85%）的工況下正常工作。

　　蜂窩式靜電差壓變送器構(gòu)成

　　差壓變送器由電氣控制柜、靜電場(chǎng)、高壓發(fā)生器、信號(hào)控制 PCB 板、PM10 傳感器、風(fēng)壓變送器及控制程序等部件組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳粉收集的自動(dòng)控制。通過(guò)加裝此裝置達(dá)到收塵效果。差壓變送器主要包括進(jìn)風(fēng)罩、前置壓差傳感器、預(yù)過(guò)濾器、PM10 進(jìn)口濃度監(jiān)測(cè)傳感器、4 組靜電電場(chǎng)模塊、后置壓差傳感器、PM10 出口濃度監(jiān)測(cè)傳感器、溫度傳感器及出風(fēng)罩 [1]。

　　凈化工藝流程概述

　　來(lái)自發(fā)電機(jī)組的污染氣體通過(guò)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入本裝置系統(tǒng)。氣流首先進(jìn)入預(yù)過(guò)濾器，預(yù)過(guò)濾器去除氣流中可能存在的纖維、毛發(fā)等污染物。氣流隨后進(jìn)入第 1級(jí)靜電場(chǎng)裝置至第 4 級(jí)靜電場(chǎng)裝置。根據(jù)需要開(kāi)啟靜電場(chǎng)裝置，可以開(kāi)啟一個(gè)靜電場(chǎng)裝置，也可以開(kāi)啟 2個(gè)或更多的靜電場(chǎng)裝置。當(dāng)某個(gè)電場(chǎng)發(fā)生故障時(shí)，可以關(guān)閉該電場(chǎng)，不影響其他電場(chǎng)的工作。當(dāng)開(kāi)啟一個(gè)靜電場(chǎng)裝置不能達(dá)到排放要求時(shí)，可以同時(shí)開(kāi)啟 2 個(gè) 或 2 個(gè)以上的靜電場(chǎng)裝置。經(jīng)過(guò)凈化的氣流通過(guò)出風(fēng)口排放。本工藝設(shè)計(jì)有前置傳感器與后置傳感器。前置傳感器包括溫度監(jiān)控、PM10 進(jìn)口濃度監(jiān)控及差壓信號(hào)監(jiān)控。后置傳感器包括 PM10 出口濃度監(jiān)控與差壓信號(hào)監(jiān)控。靜電場(chǎng)裝置采用高壓靜電產(chǎn)生大量的高濃度負(fù)離子，可以使通過(guò)的碳?jí)m氣溶膠帶上飽和電量，帶電的碳?jí)m氣溶膠在電場(chǎng)的作用下遷移到固定的收集板上，從而達(dá)到凈化的目的。

　　改造方案的實(shí)施

　　方案的實(shí)施

　　本次改造將在原刷架出風(fēng)口管路上安裝收塵裝置，以達(dá)到碳粉收集作用。安裝方式采用吊裝，上部支撐采用焊接，其余部分用螺栓連接，PLC柜采用立式安裝，電源取自機(jī)用MCC段。根據(jù)現(xiàn)有和改造后的安裝方式，依照拆除原集電環(huán)刷架出風(fēng)管直線段及彎管段→懸掛吊架焊接（依據(jù)預(yù)埋墊塊位置）→刷架出風(fēng)管及彎管安裝（與差壓變送器安裝高度配裝）→差壓變送器吊裝→電控箱安裝→電氣接線調(diào)試的順序進(jìn)行改造。

　　改造后要達(dá)到的技術(shù)性能指標(biāo)和參數(shù)

　　風(fēng)道面積 0.9 m2；風(fēng)道風(fēng)速 2.5 m/s；處理風(fēng)量7 200 m3/h；2 組電場(chǎng)收集碳粉效率≥ 90%；4 組電場(chǎng)收集碳粉效率≥ 95%。

　　差壓變送器安裝后相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證

　　性能參數(shù)及相關(guān)指標(biāo)的試驗(yàn)數(shù)值

　?。?）靜電場(chǎng)有效工作風(fēng)速≤ 2.5 m/s，實(shí)測(cè)風(fēng)速均值為 12 ～ 14 m/s，測(cè)量的風(fēng)速對(duì)應(yīng)截面積為 0.38 m2。取中間風(fēng)速值 13 m/s×0.38 m2=4.94 m3/s（風(fēng)量）。靜電場(chǎng)內(nèi)實(shí)際工作風(fēng)速為 4.94 m3/s÷2.0 m2（靜電場(chǎng)除塵面積）=2.47 m/s，實(shí)測(cè)工作風(fēng)速基本滿足靜電場(chǎng)有效工作風(fēng)速。

　?。?）靜電場(chǎng)二次高壓側(cè)有效工作電壓≥DC 6 000 V，實(shí)測(cè)工作電壓為：DC 6 200 V。

　　（3）差壓變送器允許工作溫度為 -10 ～ 70 ℃，在線測(cè)出風(fēng)管道氣體溫度為 33 ～ 41 ℃。

　?。?）差壓變送器允許工作濕度＜ 70%，儀表測(cè)出風(fēng)管道氣體濕度為 13% ～ 28%。

　　實(shí)測(cè)靜電場(chǎng)運(yùn)行 PM10 去除率檢測(cè)數(shù)據(jù)

　　實(shí)測(cè)靜電場(chǎng)運(yùn)行 PM10 去除率檢測(cè)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表 2。

　　結(jié)　論

　　通過(guò)在發(fā)電機(jī)集電環(huán)處加裝差壓變送器，使碳粉得到有效收集，保障了發(fā)電機(jī)集電環(huán)的穩(wěn)定運(yùn)行。因發(fā)電機(jī)集電環(huán)發(fā)生碳粉引起接地故障不是普發(fā)性故障，故本次項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益不是特別明顯。但是發(fā)電機(jī)一旦發(fā)生因碳粉引起的接地故障，則會(huì)與電網(wǎng)瓦解，造成機(jī)組跳閘事故，帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)負(fù)面影響。通過(guò)加裝本設(shè)備，大大降低了因碳粉引起的發(fā)電機(jī)集電環(huán)接地故障發(fā)生率。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，本設(shè)備能有效平穩(wěn)地收集集電環(huán)裝置排放的碳粉顆粒物，去除率≥ 90%。碳粉顆粒物經(jīng)靜電場(chǎng)模塊吸附后的 PM10 日平均排放濃度值＜ 50 μg/m3，符合國(guó)家頒布的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求 [2]，大幅改善了廠區(qū)的環(huán)境，提高了人們的生活質(zhì)量。