引　言
    機組運行過(guò)程中，碳刷與滑環(huán)摩擦會(huì )產(chǎn)生細小的碳粉。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，嚴重威脅電氣設備的安全運行。因此，開(kāi)展碳粉搜集裝置的研究非常有必要。

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

    1.2　碳粉搜集裝置的選用
    結合徐州電廠(chǎng)現場(chǎng)設備的具體情況，決定選用平板式靜電碳粉搜集裝置來(lái)治理現場(chǎng)碳粉擴散問(wèn)題。
 
    2　改造方案的制定
    2.1　蜂窩式靜電差壓變送器優(yōu)點(diǎn)
    考察調研同類(lèi)型電廠(chǎng)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，設備安裝靈活，懸吊安裝；阻力損失?。?2 ～ 50 Pa）容塵量大，便于維護；數據處理集成化、模塊化；連續有效工作時(shí)間長(cháng)、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。

    2.2　蜂窩式靜電差壓變送器構成
    差壓變送器由電氣控制柜、靜電場(chǎng)、高壓發(fā)生器、信號控制 PCB 板、PM10 傳感器、風(fēng)壓變送器及控制程序等部件組成，實(shí)現對碳粉收集的自動(dòng)控制。通過(guò)加裝此裝置達到收塵效果。差壓變送器主要包括進(jìn)風(fēng)罩、前置壓差傳感器、預過(guò)濾器、PM10 進(jìn)口濃度監測傳感器、4 組靜電電場(chǎng)模塊、后置壓差傳感器、PM10 出口濃度監測傳感器、溫度傳感器及出風(fēng)罩 [1]。

    2.3　凈化工藝流程概述
    來(lái)自發(fā)電機組的污染氣體通過(guò)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入本裝置系統。氣流首先進(jìn)入預過(guò)濾器，預過(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級靜電場(chǎng)裝置至第 4 級靜電場(chǎng)裝置。根據需要開(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。當開(kāi)啟一個(gè)靜電場(chǎng)裝置不能達到排放要求時(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。本工藝設計有前置傳感器與后置傳感器。前置傳感器包括溫度監控、PM10 進(jìn)口濃度監控及差壓信號監控。后置傳感器包括 PM10 出口濃度監控與差壓信號監控。靜電場(chǎng)裝置采用高壓靜電產(chǎn)生大量的高濃度負離子，可以使通過(guò)的碳塵氣溶膠帶上飽和電量，帶電的碳塵氣溶膠在電場(chǎng)的作用下遷移到固定的收集板上，從而達到凈化的目的。

    3　改造方案的實(shí)施
    3.1　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，電源取自機用MCC段。根據現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(xiàn)段及彎管段→懸掛吊架焊接（依據預埋墊塊位置）→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(xiàn)調試的順序進(jìn)行改造。

    3.2　改造后要達到的技術(shù)性能指標和參數
    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%。

    4　差壓變送器安裝后相關(guān)試驗驗證
    4.1　性能參數及相關(guān)指標的試驗數值
   （1）靜電場(chǎng)有效工作風(fēng)速≤ 2.5 m/s，實(shí)測風(fēng)速均值為 12 ～ 14 m/s，測量的風(fēng)速對應截面積為 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)測工作風(fēng)速基本滿(mǎn)足靜電場(chǎng)有效工作風(fēng)速。
   （2）靜電場(chǎng)二次高壓側有效工作電壓≥DC 6 000 V，實(shí)測工作電壓為：DC 6 200 V。
   （3）差壓變送器允許工作溫度為 -10 ～ 70 ℃，在線(xiàn)測出風(fēng)管道氣體溫度為 33 ～ 41 ℃。
   （4）差壓變送器允許工作濕度＜ 70%，儀表測出風(fēng)管道氣體濕度為 13% ～ 28%。

    4.2　實(shí)測靜電場(chǎng)運行 PM10 去除率檢測數據
    實(shí)測靜電場(chǎng)運行 PM10 去除率檢測數據，見(jiàn)表 2。
      5　結　論
    通過(guò)在發(fā)電機集電環(huán)處加裝差壓變送器，使碳粉得到有效收集，保障了發(fā)電機集電環(huán)的穩定運行。因發(fā)電機集電環(huán)發(fā)生碳粉引起接地故障不是普發(fā)性故障，故本次項目經(jīng)濟效益與社會(huì )效益不是特別明顯。但是發(fā)電機一旦發(fā)生因碳粉引起的接地故障，則會(huì )與電網(wǎng)瓦解，造成機組跳閘事故，帶來(lái)巨大經(jīng)濟損失和社會(huì )負面影響。通過(guò)加裝本設備，大大降低了因碳粉引起的發(fā)電機集電環(huán)接地故障發(fā)生率。通過(guò)試驗數據可知，本設備能有效平穩地收集集電環(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，符合國家頒布的環(huán)境空氣質(zhì)量標準要求 [2]，大幅改善了廠(chǎng)區的環(huán)境，提高了人們的生活質(zhì)量。