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等离子体净化电焊烟尘装置的研制
作者:管理员    发布于:2016-06-18 08:44:27    文字:【】【】【

  焊接烟尘为污染环境的公害之一,研究焊接烟尘防治措施日益迫切目前国内外采取的措施有:局部通风全面通风、个体防护、研制低尘低毒焊条、改进焊接工艺等焊接作业是一个小冶金的过程,熔池处焊条及母材处于约5000*C高温,产生金属蒸汽、金属氧化物烟尘烟尘粒径约0.除尘法对此效果差,且装置占地面积大可移动性差、能耗高电除尘对细小颗粒捕集率高,但目前采用单一的直流高压电源,高比电阻粉尘易产生反电晕现象,影响除尘效率,同时粉尘处于直流电晕场中,离子获得的能量较低,难于提高微粒,特别是亚Mm的微粒荷电量,且增加能耗本文采用高压窄脉冲直流电源,增加粒子荷电量,降尘效率大为提高1工作原理电弧焊在过热一蒸发一氧化一冷凝的物理过程131中先形成直径0.01~0.4Mm的“一次粒子”并悬浮在空气中。因其带有静电和磁性,几十个或几百个一次粒子迅速聚集,形成“二次粒子”。

  在窄脉冲电晕放电中产生的高能电子使气体电离成正、负离子,并被分别吸向异性的针、板电柩同时,由于高压脉冲上升沿陡峭,电子瞬间加速,而离子几乎不加速在这种放电等离子体中,电子温度特别高,可形成大量的激发态分子,各种极富于反应的自由基将会引发气体分子电离气体电离后电场分粉尘粒子,使粉尘颗粒荷电在这种情况下产生的电流主要由电子漂移形成,而离子漂移速度《电子漂移速度,在窄脉冲期间离子电流可忽略,所以这种放电能量利用率很高具体降尘过程见高压脉冲电使针状电极周围形成电晕等离子区,大量正负离子在单一电场作用下向相异的电极移动。由于电焊烟尘绝大多数直径<0.1Mm,因此扩散荷电起重要作用,荷电粉尘在脉冲电场作用下向平行板状电极移动而被捕集其中,k为玻尔兹曼常数;T为绝对温度;e为电子电荷;n0为离子浓度;v为离子热运动的均方根速率;me为电子的质量;t为时间;a为电离常数由上式可知,离子的荷电量与带电离子的浓度有关,要增大q,应:(1)增加极间电压减小电极端部曲率半径,减小极间距以增加电场强度,但实际应用中受到操作限制和火花放电使极间空气击穿的限制;(2)根据电子逸出功选用合适的电极材料。

  极间电压、放电极曲率半径、电极材料和等离子发生环与工件的距离等通过试验确定2荷电装置结构的研制尖一板放电场强E= 2U/rln(41/r),U为电压;r为曲率半径;/为两极间距工作时聚四氟材料发生环上的电压高达12kV,与针状电极应绝缘良好。针状电极与发生环的沟槽间采用环氧树脂密封,防止爬电、漏电等现象22脉冲电源的设计从荷电机理可知高效除尘要求场强高,脉冲前沿短,驱动电压低。传统的高压电源大都为电除尘器用工频升压静电电源设备、很笨重,消耗有色金属多、输出纹波较大响应速度慢、效率低可靠性差因此本文结合逆变、脉宽调制(PWM)及自动控制技术,制成高频窄脉冲直流电源整机电路由主电路和控制电路组成交流电经全桥可控整流为~300V的直流电,电容C4C、MOSFET大功率管ViV2和高频变压器T组成半桥式逆变电路。PWM控制电路输出二路彼此绝缘,相位差180°,频率10kHz,并有一定死区的脉冲。一路脉冲经脉冲变压器升压后输出10kHz的高压脉冲(12kV);另一路保护部分采用LEM检测霍尔电路,将反馈的电压信号与基准信号比较放大,控制驱动信号的关断保护电源及负载,电路见研制的高压窄脉冲电源系统改善了高压荷电系统的性能,稳定性好、抗网络波动性强、调节范围宽,在电网波动20%时能正常工作。实际运行表明,电源输出电压峰值0~ 12kV,高于直流电源的高压端电压,上升沿100~200册,频率101(出,脉宽500~800ns脉冲供电与直流供电相比,起晕电压约低50%,火花放电电压高40*.此种电源功率变压器的输入频率大幅度提高,同时变压器、平波电抗器体积重量大为减小,电源输出纹波小,响应速度快,在同等除尘量的情况下较常规电晕除尘电源提高效率70%等离子体降尘技术明显提高了微粒的荷电量,净化效率有较大提高,同时还采用了智能化高压脉冲电源,能根据现场粉尘量的具体情况自动调节放电电压和脉冲频率,提高了降尘效率,保证了整个系统的可靠运行。

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