中级工程师论文发表袋式除尘器控制系统研究设计与应用

　　袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤。本文是一篇中级工程师论文发表范文，主要论述了袋式除尘器控制系统研究设计与应用。
　　摘要:通过分析袋式除尘器工作原理和烟气除尘过程，改进传统矩阵控制电路，节省PLC的控制点数，降低成本;检测温度压力故障，提高运行可靠性;采用可调控制点数设计，实现不同数量除尘室和脉冲阀的通用控制。

　　【关键词】矩阵控制,可调控制点数,脉冲电磁阀,故障检测

　　1 系统结构及功能

　　1.1 系统结构原理

　　本文设计的袋式除尘系统主要由控制系统、除尘器本体、布袋、风机及温度、压力等检测仪表组成。除尘器总共有4个除尘器室，每除尘器室安装10个脉冲电磁阀，共计40个;每个除尘器室配1个进气和1个出气气动阀，共计8个;旁路提升阀1个。脉冲袋式除尘器的除尘过程由过滤、清灰和排灰三个环节组成。含尘气体从袋式除尘器入口进入后，由导气管进入各除尘室，大颗粒粉尘分离后直接落入灰斗，其余粉尘随气流均匀进入各仓室过滤区，过滤后的洁净气体透过除尘滤袋经上箱体、提升阀、排风管排出。随着过滤工作的进行，当滤袋表面积尘达到一定厚度时，由定时控制程序关闭进出气提升阀，当前除尘室停止过滤转为清灰状态，逐次打开本室脉冲电磁阀喷吹，抖落滤袋上的粉尘，清灰完成后再进入过滤工作状态。各除尘室周期循环切换过滤和清灰工作状态。落入灰斗中的粉尘经由卸灰阀排出后，利用输灰系统送出。

　　1.2 系统功能

　　(1)过滤清灰控制。控制方式采用自动模式和手动模式(调试或检测)。系统循环�[灰设置了6个定时器。脉冲阀喷吹间隔时间1-60s连续可调;脉冲宽度0.1-1s连续可调;清灰循环间隔时间0-120min连续可调;除尘室�[灰间隔时间0-120min连续可调;除尘室进出气阀关闭延时0-20s连续可调;除尘室进出气阀开启延时;0-20s连续可调。系统正常运行为自动运行，初次运行从1号室开始�[灰，按照喷吹间隔时间依次触发各个脉冲阀，按照�[灰间隔时间依次对各室�[灰，一个周期�[灰完成后，按照循环间隔时间启动下一周期�[灰。

　　(2)温度故障检测与控制。在生产稳定工作时进入除尘器的烟气温度在100～160℃之间。当烟气温度低于70℃时，易造成滤袋结露，加速滤袋的腐蚀、损坏;当进入烟气温度高于160℃时，会造成滤袋寿命降低或损毁。烟气温度在正常工作范围之外时，一方面调整工况，控制开启冷风阀降温;另一方面检查设备运行状况，处理问题。当烟气温度超过滤袋的允许范围，程序采取紧急措施，关闭各室进出气阀，打开旁路系统，确保滤袋安全，保证安全生产。

　　(3)压力故障检测。在生产稳定工作时除尘器进出口烟气压力差在800―2000Pa之间。压差过大则说明进出布袋压力的差过大，原因可能是布袋灰过多，可以通过多震动清灰;压差过小则说明进出布袋压力的差过小，原因可能是布袋破漏，通过检漏仪检测排放浓度，切换除尘室工作查找破漏除尘袋。

　　2 系统控制方案

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　　除尘器控制系统采用西门子PLC作为控制核心，国产触摸屏作为人机交互界面，输出经过中间继电器隔离控制脉冲阀。系统整体控制方案如图1所示。脉冲阀控制是除尘器控制系统的主要任务。

　　一般袋式除尘器有若干个除尘室(数量设为A)，每个除尘室有若干个脉冲电磁阀(数量设为B)。布袋除尘器清灰使用的脉冲电磁阀总数为除尘室的数量乘以每个室脉冲阀的数量(数量为AxB)。采用传统控制方式设计，每个脉冲电磁阀独立对应1个PLC输出点，则除尘器需要AxB个PLC输出点。脉冲布袋除尘器的清灰电磁阀越多，其占用PLC的输出点越多，使整个控制系统线路复杂、造价昂贵。根据除尘器的工作特点，所有脉冲电磁阀每次只有1只工作，将脉冲电磁阀按清灰仓室分成A组，每组B只，则可采用AxB的矩阵控制电路来完成脉冲电磁阀的控制，占用PLC的输出点为A+B个。当A>2，B>2时，A+B　　其工作原理是：当1号室清灰时，1号室脉冲阀选择继电器KM1接通，脉冲控制继电器K1到K10依次接通断开，1号室的脉冲阀依次通电工作，当1号室清灰完后，继电器KM1断开，K1到K10都不会接通。接着，2号室清灰，控制过程同1号室。依次类推，所有除尘室清灰完后，进入下一个清灰循环。

　　由于脉冲阀是感性负载，为防止脉冲阀线圈断电产生的瞬间高压对其他电气设备产生损坏，需要在每只电磁阀线圈两端并联二极管IN4007续流。在实际的电路控制中，除了正常控制回路，续流二极管与脉冲电磁阀构成不正常的闭合环路，不仅会引起脉冲阀的误动作，而且缩短继电器与电磁阀的使用寿命。针对此问题，在每只脉冲阀线圈前段串入1只二极管IN4007，保证通过回路中的电流只能正向流通，而不能构成闭合的环路，可以有效防止脉冲阀误导通。为简化接线提高系统的工作稳定性，可以把二极管电路制作成电路板，也可以采用带有二极管的接线端子台。除尘器有4个以下除尘室时，也可以采用4开触点继电器隔离同序号脉冲阀公共端，如图3所示。脉冲控制继电器每个常开触点接1路脉冲阀，任意1个脉冲控制继电器接通，除了正常控制回路，其它脉冲阀不构成回路。

　　3 系统程序设计

　　PLC程序设计采用子程序设计方法，将各功能设计为独立的模块。袋式除尘器根据实际需求的不同，设计的除尘室和脉冲阀数量不一样。在设计PLC控制程序时，采用可调控制点数模板式设计方法，可以快速为不同数量脉冲阀的除尘器设计控制程序。程序采用计数和移位运算，控制矩阵电路，只需要设置除尘室和脉冲阀的数量，修改输入输出对应控制点数，即可实现对不同点数除尘器的控制。

　　考虑后期进行数字化智能工厂建设，除尘器控制系统能够对接信息系统，程序预留配置modbus和profibus dp协议接口。与信息系统对接后，运行状态数据通过通讯线路传到集控中心，集控系统可对除尘器运行状态实时监控，并通过数据挖掘分析，优化除尘系统运行参数。

　　触摸屏人机交互界面设计为多窗口界面，主要有系统监控、参数设置、参数显示、报警等界面。操作员在参数界面查看设置系统运行参数。在正常运行状况下，界面显示控制系统的状态，如布袋除尘室�[灰、气动阀及脉冲阀运行状态等。当运行参数超过设定值时，会提示报警信息，便于操作人员进行故障分析和处理。

　　4 结束语

　　在该脉冲布袋除尘器中，采用矩阵控制电路，利用继电器4个触点分别控制各室脉冲阀，简化了控制线路，降低了成本，提高了运行的可靠性。可调控制点数模板式设计方法，快速为多台不同脉冲阀数量的除尘器设计程序，缩短了同类型产品的研制周期。友好的人机交互界面，提高了工作效率。该控制系统在实际运行中稳定可靠，效果良好。

　　参考文献

　　[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术(第3版)[M].北京航空航天大学出版社，2013(08).

　　[2]王华忠.监控与数据采集(SCADA)系统及其应用(第2版)[M].电子工业出版社，2012(09).

　　[3]陈国芳.袋式除尘器状态清灰技术的发展和应用[J].工业安全与环保，2013(10).
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