过滤装置

技术领域

本发明涉及静电除尘技术领域，具体涉及一种过滤装置。

背景技术

静电除尘是气体除尘的一种，含尘气体经过高压静电场时被电分离，灰尘颗粒与负离子结合带上负电后，随气流趋向阳极表面放电而沉积。

过滤装置是静电除尘的载体之一，可应用在集中送风的除尘场景。过滤装置主要包括放电单元和极化单元。通过放电单元产生高压电场，当含尘气体经过放电单元时，灰尘颗粒荷电，并流向极化单元，被极化单元的过滤网吸附后收集除去，实现过滤过程。

由于集中送风的过程中易受外界环境以及过滤装置自身的影响，过滤风道内的气体流速容易出现波动，部分灰尘颗粒无法被有效吸附，导致其过滤效率较差。

目前，现有的过滤装置通常采用风速传感器实时采集过滤风道内的气体流速，并通过控制器控制风机的功率，从而调节气体流速保持恒定。这种结构的缺陷在于：需要根据风速波动不断调整风机的功率，导致整体的能耗过高且过滤效率依然不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种过滤装置，以解决过滤风道的气体流速不稳定，导致能耗过高、过滤效率较差的问题。

本发明提供了一种过滤装置，包括：

过滤风道；

放电单元，设于过滤风道，包括第一电源；

极化单元，设于过滤风道，沿气流方向间隔安装于放电单元的下游，包括第二电源；

风速检测单元，设于过滤风道，沿气流方向间隔安装于极化单元的下游，用于检测过滤风道内的气体流速；

控制器，分别与风速检测单元、第一电源以及第二电源电连接，用于接收风速检测单元检测的气体流速，并基于气体流速调节第一电源的电压以及第二电源的电压。

有益效果：本发明的过滤装置通过风速检测单元实时检测过滤风道内的气体流速，控制器根据气体流速，调整第一电源的电压与第二电源的电压，使两个电压匹配当前的气体流速，实现最佳过滤效果，从而提高过滤效率，降低能耗。此外，本发明的控制方式简单，容易操作，具有较好的推广价值。

在一种可选的实施方式中，控制器内预设风速阈值范围，响应于气体流速高于风速阈值范围，提高第一电源的电压以及第二电源的电压，且响应于气体流速低于风速阈值范围，降低第一电源的电压以及第二电源的电压。

有益效果：气体流速高于风速阈值范围，过滤风道内的气流过大，因此部分灰尘颗粒未能被放电单元荷电并吸附在极化单元处，此时根据实验测得的经验值，对应提高第一电源的电压以及提高第二电源的电压，增强灰尘颗粒被放电单元荷电的几率，以及被极化单元吸附的几率，从而提高过滤效率。气体流速低于风速阈值范围，过滤风道内的气流过小，因此当前放电单元和极化单元处于过饱和状态，根据实验测得的经验值，对应降低第一电源的电压以及降低第二电源的电压，从而降低能耗。

在一种可选的实施方式中，风速检测单元包括多个均匀排列并形成矩阵布置的风速传感器。

有益效果：可精确检测过滤风道内的气流变化，提高风速检测单元的检测精度。

在一种可选的实施方式中，多个风速传感器位于同一平面，且正对气流方向。

有益效果：多个风速传感器位于同一平面，且正对气流方向，能够更直观的检测过滤风道内的气流变化，进一步提高风速检测单元的检测精度。

在一种可选的实施方式中，相邻风速传感器之间的间隔为100厘米至500厘米。

有益效果：能够全面检测过滤风道在整个截面内不同位置的气体流速，避免气流的局部波动，影响过滤效率。

在一种可选的实施方式中，风速传感器包括热式风速传感器、旋翼式风速传感器、超声波风速传感器、差压风速传感器中的至少一种。

有益效果：风速传感器可直接选择现有的多种风速传感器，结构简单，使用成本低。

在一种可选的实施方式中，放电单元还包括导电板、支座、连接杆以及多个放电端，导电板设于过滤风道，位于气流方向的上游，导电板还开设有多个通孔，并与第一电源的负极电连接；支座设于过滤风道，通过连接杆与导电板连接；多个放电端安装于支座，与多个通孔一一对应设置，并正对气流方向，放电端与第一电源的正极电连接。

有益效果：本发明的放电单元给放电端和导电板分别接入第一电源的正负极，在放电端和导电板之间形成放电区域，可以通过调节第一电源的电压，调整放电区域的电场强度，进而方便调节放电区域给灰尘颗粒荷电的能力。

在一种可选的实施方式中，极化单元还包括第一导电网、第二导电网和过滤网，第一导电网靠近放电单元，并与第二电源的正极电连接；过滤网与第一导电网间隔设置，且紧贴第二导电网，第二导电网与第二电源的负极电连接。

有益效果：本发明的极化单元给第一导电网和第二导电网分别接入第二电源的正负极，在第一导电网和第二导电网之间形成极化区域，并将过滤网极化，使得荷电后的灰尘颗粒能够被过滤网吸附，可以通过调节第二电源的电压，调整极化区域的电场强度，进而方便调节过滤网吸附灰尘颗粒的能力。

在一种可选的实施方式中，风速检测单元沿气流方向位于第二导电网的下游。

有益效果：风速检测单元沿气流方向位于第二导电网的下游，可以更精准的检测从极化单元流出的气体流速，此位置的气流不会再次受到放电单元和极化单元的阻碍作用，更能体现过滤风道的实际风速。

在一种可选的实施方式中，过滤网为纤维过滤网。

有益效果：纤维过滤网具有较高的过滤效果，特别适合微小的颗粒物和悬浮物，此外还具有良好的耐腐蚀和耐高温能力，可提高过滤装置的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种过滤装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种过滤装置的风速检测单元的结构示意图。

附图标记说明：

1、过滤风道；2、放电单元；201、第一电源；202、导电板；203、支座；204、连接杆；205、放电端；3、极化单元；301、第二电源；302、第一导电网；303、第二导电网；304、过滤网；4、风速检测单元；401、风速传感器；5、控制器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对采用调节风机的功率来保持气体流速恒定的方式，导致能耗过高、过滤效率较差的问题，本发明的实施例提出先通过风速检测单元实时检测过滤风道内的气体流速，控制器根据气体流速，调整第一电源的电压与第二电源的电压，使两个电压在当前气体流速下，实现最佳过滤效果，从而提高过滤效率，降低能耗。

下面结合图1至图2，描述本发明的实施例。

根据本发明的实施例，提供了一种过滤装置，主要包括：过滤风道1、放电单元2、极化单元3、风速检测单元4和控制器5。放电单元2，设于过滤风道1，包括第一电源201。极化单元3，设于过滤风道1，沿气流方向间隔安装于放电单元2的下游，包括第二电源301。风速检测单元4，设于过滤风道1，沿气流方向间隔安装于极化单元3的下游，用于检测过滤风道1内的气体流速。控制器5，分别与风速检测单元4、第一电源201以及第二电源301电连接，用于接收风速检测单元4检测的气体流速，并基于气体流速调节第一电源201的电压以及第二电源301的电压。

本发明实施例的过滤装置通过风速检测单元4实时检测过滤风道1内的气体流速，控制器5根据气体流速，调整第一电源201的电压与第二电源301的电压，使两个电压匹配当前的气体流速，实现最佳过滤效果，从而提高过滤效率，降低能耗。此外，本发明实施例的控制方式简单，容易操作，具有较好的推广价值。特别适合集中送风的工作场景，例如医院、实验室、工厂等。

需要说明的是，过滤风道1内不同的气体流速可以根据实验测试得到对应的第一电源201电压以及第二电源301电压，以达到较佳的过滤效果。因此，控制器5只需要调整第一电源201的电压以及第二电源301的电压使其与风速检测单元检测到的实际气体流速相匹配，即可提高过滤装置的过滤效率，同时还可以降低能耗，节约使用成本。

具体地，过滤装置还包括风机。过滤风道1与风机的出风口连接，风机转动，并在过滤风道1内产生定向的气流，气流方向如图1中的箭头A所示。过滤风道1、放电单元2、极化单元3、风速检测单元4以及控制器5间相互绝缘。过滤装置可以为过滤设备的部件，例如风机过滤机组(FFU)的过滤单元，也可以单独作为过滤器使用。

具体地，放电单元2用于通过第一电源201产生放电区域，将经过的灰尘颗粒荷电。极化单元3用于通过第二电源301产生极化区域，吸附带荷电的灰尘颗粒。为了保证放电单元2和极化单元3能够正常运行，在一些实施例中，放电单元2还可以同时设置多个第一电源201，同样的，极化单元3也可以同时设置多个第二电源301。

需要说明的是，本发明的实施例不对控制器5作限制，控制器5可以根据需要选择现有的任意结构，只要能够接收风速检测单元4检测的气体流速，并基于气体流速调节第一电源201的电压以及第二电源301的电压即可，例如，控制器5可以采用电压调节器。

在一个实施例中，控制器5内预设风速阈值范围，响应于气体流速高于风速阈值范围，提高第一电源201的电压以及第二电源301的电压，且响应于气体流速低于风速阈值范围，降低第一电源201的电压以及第二电源301的电压。

气体流速在风速阈值范围内，第一电源201的电压以及第二电源301的电压维持在正常的工作电压即可，此时过滤效果不会受到影响。

气体流速高于风速阈值范围，过滤风道1内的气体流速过大，因此部分灰尘颗粒未能被放电单元2荷电并吸附在极化单元3处。此时，根据实验测得的经验值，对应提高第一电源201的电压以及提高第二电源301的电压，增强灰尘颗粒被放电单元2荷电的几率，以及被极化单元3吸附的几率，从而提高过滤效率。

气体流速低于风速阈值范围，过滤风道1内的气体流速过小，因此当前放电单元2和极化单元3处于过饱和状态，根据实验测得的经验值，对应降低第一电源201的电压以及降低第二电源301的电压，在保证过滤效率的同时，还能降低能耗。

示例性的，控制器5预设风速阈值范围为0.4至0.6m/s，此时根据实验测得，第一电源201的电压约为5kV，第二电源301的电压约为15kV时，过滤装置对0.3微米粒径颗粒物的过滤效果较好，过滤效率约为95.9％。当风速检测单元4检测到气体流速(即气体流速)提升至1m/s时，即高于风速阈值范围，控制器5根据实验数据，调整第一电源201的电压提升至约7kV，调整第二电源301的电压提升至约20kV，此时，过滤装置对0.3微米粒径颗粒物过滤效率约为96.3％。

需要说明的是，本发明的实施例不对风速检测单元4的具体形式作限制，风速检测单元4可以选择现有的任意结构。为了提高风速检测单元4的检测精度，在一个实施例中，风速检测单元4包括多个均匀排列并形成矩阵布置的风速传感器401，可精确检测过滤风道1内的气流变化。

进一步地，多个风速传感器401位于同一平面，且正对气流方向。能够更直观的检测过滤风道1内的气流变化，进一步提高风速检测单元4的检测精度。

更进一步地，相邻风速传感器401之间的间隔为100厘米至500方厘米。每个风速传感器401的检测范围在100平方厘米至500平方厘米之间。本发明实施例的风速传感器401个数和排列根据过滤风道1的截面面积对应设置，能够全面检测过滤风道1在整个截面内不同位置的气体流速，避免气流的局部波动，影响过滤效率。

示例性的，过滤风道1的截面为矩形，尺寸为570mm*570mm，每隔200厘米设置一个风速传感器401。九个风速传感器401形成三排等距间隔置的风速测试矩阵。

在一个实施例中，风速传感器401包括热式风速传感器、旋翼式风速传感器、超声波风速传感器、差压风速传感器中的至少一种。风速传感器401可直接选择现有的多种风速传感器，结构简单，使用成本低。

需要说明的是，本发明实施例中的放电单元2和极化单元3均可直接选择现有的结构。

在一个实施例中，放电单元2还包括导电板202、支座203、连接杆204以及多个放电端205。导电板202固定设于过滤风道1内，位于气流方向的上游，可以采用金属板。导电板202还开设有多个通孔，并与第一电源201的负极电连接。支座203固定设于过滤风道1内，通过连接杆204与导电板202固定连接。多个放电端205固定安装于支座203，与多个通孔一一对应设置，并正对气流方向。放电端205可以为放电针，与第一电源201的正极电连接，放电针通正高压后产生电晕放电。每个放电针分别正对导电板202上的一个通孔的中心，放电针与导电板202之间形成放电电场，即放电区域。含尘气流流经放电电场后，灰尘颗粒荷上正电。

本发明实施例的放电单元2给放电端205和导电板202分别接入第一电源201的正负极，在放电端205和导电板202之间形成放电区域，可以通过调节第一电源201的电压，调整放电区域的电场强度，进而方便调节放电区域给灰尘颗粒荷电的能力。

在一个实施例中，极化单元3还包括第一导电网302、第二导电网303和过滤网304。第一导电网302靠近放电单元2，并与第二电源301的正极电连接。过滤网304与第一导电网302间隔设置，且紧贴第二导电网303。第二导电网303与第二电源301的负极电连接，远离放电单元2。第一导电网302和第二导电网303均可以选择金属网。第一导电网302和第二导电网303相互平行，并形成平行于气流方向的极化电场，即极化区域。使得在第一导电网302和第二导电网303中间的过滤网304表面分离出感应电荷，已经荷电的灰尘颗粒受库仑力作用被过滤网304捕获。

本发明实施例的极化单元3给第一导电网302和第二导电网303分别接入第二电源301的正负极，在第一导电网302和第二导电网303之间形成极化区域，并将过滤网304极化，使得荷电后的灰尘颗粒能够被过滤网304吸附，可以通过调节第二电源301的电压，调整极化区域的电场强度，进而方便调节过滤网304吸附灰尘颗粒的能力。

在一个实施例中，风速检测单元4沿气流方向位于第二导电网303的下游。可以更精准的检测从极化单元3流出的气体流速，此位置的气流不会再次受到放电单元2和极化单元3对气流的阻碍作用，更能体现过滤风道1的实际风速。

在一种可选的实施方式中，过滤网304为纤维过滤网。纤维过滤网具有较高的过滤效果，特别适合微小的颗粒物和悬浮物，此外还具有良好的耐腐蚀和耐高温能力，可提高过滤装置的适用范围。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。