PLC控制在電除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

1引言

自1907年第一臺(tái)電除塵器成功地用于工業(yè)生產(chǎn)以來(lái)，電除塵器以其除塵效率高、阻力損失少、處理煙氣量大、能處理高溫?zé)煔夂透g性煙氣、日常運(yùn)行費(fèi)用低等眾多優(yōu)點(diǎn)，使用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。到目前為止，電除塵器已經(jīng)是電力、冶金、建材、化工等眾多行業(yè)除塵設(shè)備的首選。電除塵器的結(jié)構(gòu)、性能和控制方式等也日臻完善，plc控制在電除塵系統(tǒng)各部分的控制中都有不同程度的應(yīng)用，作用顯著。

2電除塵系統(tǒng)工藝流程及基本原理



圖1 電除塵基本原理示意圖

電除塵器是在兩個(gè)曲率半徑相差較大的金屬收塵極（陽(yáng)極）和電暈極（陰極）上通過(guò)高壓直流電，并維持一個(gè)足以使含塵氣體（指一般的含塵煙氣，不含腐蝕性和劇毒）電離的靜電場(chǎng)（見圖1）。含塵氣體在靜電場(chǎng)中電離后所生成的電子、陰離子和陽(yáng)離子吸附在通過(guò)電場(chǎng)的粉塵上，而使粉塵獲得電荷自身帶電。荷電粉塵在電場(chǎng)力的作用下向電極性相反的電極（收塵極和電暈極）運(yùn)行而沉積在電極上，從而達(dá)到粉塵和氣體分離的目的。當(dāng)沉積在電極上的粉塵達(dá)到一定厚度時(shí)，借助于收塵極、電暈極振打機(jī)構(gòu)使粉塵落入下部的灰斗中，再經(jīng)過(guò)卸灰輸灰系統(tǒng)將粉塵排出，而凈化后的氣體從電除塵器出口處排入大氣中[1]。



3系統(tǒng)組成


圖2 系統(tǒng)構(gòu)成圖

以濟(jì)鋼煉鐵廠400m2燒結(jié)機(jī)機(jī)頭電除塵系統(tǒng)為例，整套400m2燒結(jié)機(jī)機(jī)頭電除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)由2臺(tái)ablogix50001756-l55plc和2臺(tái)上位機(jī)組成，其中1臺(tái)ablogix5000plc設(shè)置了1臺(tái)遠(yuǎn)程i/o站，2臺(tái)上位機(jī)分別用于操作員站和工程師站（見圖2）。

4控制功能



圖3 控制功能圖

plc在電除塵系統(tǒng)中主要作用是控制所有低壓設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控高壓整流供電設(shè)備，對(duì)低壓設(shè)備的控制一般都有現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)和遠(yuǎn)程自動(dòng)兩種控制方式，所控制的設(shè)備包括陰極振打、陽(yáng)極振打、灰斗卸灰閥電機(jī)、倉(cāng)壁振動(dòng)器、絕緣子保溫梁電加熱器、灰斗保溫電加熱器、灰斗料位計(jì)、煙氣進(jìn)出口溫度顯示、絕緣子保溫梁溫度顯示、聲波清灰裝置、輸灰系統(tǒng)、高壓供電設(shè)備安全聯(lián)鎖以及遠(yuǎn)程監(jiān)控等[2]（見圖3）。下面對(duì)自動(dòng)控制方式進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

4.1陰、陽(yáng)極振打的控制

電除塵器的陰、陽(yáng)極振打都是由電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸將動(dòng)力傳給陰、陽(yáng)極振打機(jī)構(gòu)，使陰極線、陽(yáng)極板上的積灰振落到灰斗中。plc系統(tǒng)通過(guò)控制器中的時(shí)間繼電器控制陰、陽(yáng)極振打電機(jī)按照一定的時(shí)間規(guī)律相互配合運(yùn)行，并根據(jù)振打電機(jī)對(duì)應(yīng)的接觸器和熱繼電器的返回信號(hào)對(duì)電機(jī)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。陰、陽(yáng)極振打的一般控制規(guī)律為：一電場(chǎng)的陰、陽(yáng)極振打周期最短，以后的各個(gè)電場(chǎng)振打周期逐漸加長(zhǎng)，具體時(shí)間需根據(jù)電除塵器剛投產(chǎn)時(shí)的測(cè)試情況及工藝參數(shù)進(jìn)行確定；以24小時(shí)為總振打周期，夜間運(yùn)行周期要比白天運(yùn)行周期短[3]；陰、陽(yáng)極振打相互配合運(yùn)行，但振打周期各自獨(dú)立計(jì)算，陽(yáng)極振打要比陰極運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大；振打反饋信號(hào)只起狀態(tài)監(jiān)視和保護(hù)作用，不加入周期運(yùn)行控制當(dāng)中；為節(jié)約能源，振打運(yùn)行反饋信號(hào)與高壓整流供電設(shè)備有聯(lián)鎖，當(dāng)大量振打運(yùn)行時(shí)，高壓整流供電設(shè)備低電壓運(yùn)行或停止，以實(shí)現(xiàn)降壓振打，此方式可節(jié)約大量能源。

4.2絕緣子保溫梁電加熱器的控制

plc系統(tǒng)通過(guò)絕緣子保溫梁內(nèi)溫度檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的溫度返回信號(hào)對(duì)電加熱器進(jìn)行控制，以防止保溫梁內(nèi)溫度低于露點(diǎn)溫度，陰極絕緣子表面結(jié)露，使絕緣子表面產(chǎn)生爬電或沿面放電，以致電除塵器工作電壓無(wú)法升上去，除塵器無(wú)法正常工作。本系統(tǒng)電加熱器共有兩路電源，可實(shí)現(xiàn)高、低兩種功率加熱，當(dāng)保溫梁內(nèi)溫度接近露點(diǎn)溫度時(shí)，plc控制電加熱器兩路全部加熱，盡快提高保溫梁溫度；當(dāng)溫度在露點(diǎn)溫度以上未到設(shè)定溫度時(shí)，單路加熱器加熱保持溫度緩慢上升；當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度值時(shí)，停止加熱。plc系統(tǒng)還可根據(jù)接觸器和熱繼電器返回信號(hào)對(duì)電加熱器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。

4.3灰斗卸灰閥電機(jī)及倉(cāng)壁振動(dòng)器的控制

灰斗卸灰閥電機(jī)是用于灰斗卸灰時(shí)電動(dòng)控制閥門開關(guān)的。plc對(duì)灰斗卸灰閥電機(jī)以及該灰斗倉(cāng)壁振動(dòng)器的自動(dòng)控制是根據(jù)灰斗料位計(jì)返回信號(hào)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)料位計(jì)高料位信號(hào)返回plc時(shí)，plc控制該灰斗卸灰閥電機(jī)開啟，同時(shí)倉(cāng)壁振動(dòng)器聯(lián)鎖振動(dòng)；當(dāng)料位計(jì)低料位信號(hào)返回plc時(shí)，plc控制該灰斗卸灰閥電機(jī)關(guān)閉，同時(shí)倉(cāng)壁振動(dòng)器聯(lián)鎖停止。當(dāng)不使用料位開關(guān)控制或料位開關(guān)存在故障時(shí)，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間對(duì)灰斗卸灰閥電機(jī)和倉(cāng)壁振動(dòng)器進(jìn)行周期控制，具體時(shí)間可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況自行設(shè)定，但灰斗卸灰閥電機(jī)要與倉(cāng)壁振動(dòng)器有一定配合關(guān)系或一起聯(lián)鎖運(yùn)行，否則會(huì)造成卸灰不暢甚致堵灰。

4.4輸灰系統(tǒng)的控制

本輸灰系統(tǒng)使用的是機(jī)械干輸灰方式，輸灰系統(tǒng)由刮板機(jī)、集合刮板機(jī)、斗提機(jī)、卸灰閥電機(jī)、加濕機(jī)等組成。輸灰系統(tǒng)的控制與皮帶流程控制相似，當(dāng)灰斗卸灰電機(jī)運(yùn)行時(shí)，灰斗卸灰閥開啟，與此一排灰斗對(duì)應(yīng)的刮板機(jī)聯(lián)鎖運(yùn)行，其他排灰斗卸灰控制同理，每臺(tái)刮板機(jī)可單獨(dú)運(yùn)行也可同時(shí)運(yùn)行。當(dāng)任意一排灰斗對(duì)應(yīng)的刮板機(jī)運(yùn)行時(shí)，集合刮板機(jī)聯(lián)鎖運(yùn)行，斗提機(jī)聯(lián)鎖運(yùn)行，將除塵灰刮入卸灰倉(cāng)內(nèi)，當(dāng)控制器接到卸灰倉(cāng)料位高信號(hào)時(shí)，卸灰閥電機(jī)、卸灰倉(cāng)電振、加濕機(jī)聯(lián)鎖運(yùn)行，將除塵灰排出。

4.5高壓供電設(shè)備的安全聯(lián)鎖及遠(yuǎn)程監(jiān)控

所有電除塵器的高壓整流供電設(shè)備都有自己的控制器，這些控制器的網(wǎng)絡(luò)接口都各有不同，以串口通訊為例，plc系統(tǒng)可通過(guò)串口采集器及與logix5000相匹配的專用模塊與該控制器進(jìn)行通訊，可實(shí)現(xiàn)plc系統(tǒng)對(duì)高壓整流設(shè)備遠(yuǎn)程控制啟動(dòng)和停止，也可對(duì)高壓整流設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視。安全聯(lián)鎖是專門為高壓供電設(shè)備設(shè)計(jì)的程序，在遠(yuǎn)程控制高壓供電設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，整流變壓器及三點(diǎn)隔離開關(guān)返回plc的安全聯(lián)鎖信號(hào)必須滿足條件，否則高壓供電設(shè)備不允許啟動(dòng)，此聯(lián)鎖對(duì)檢修設(shè)備時(shí)的人身安全及設(shè)備運(yùn)行都起到很大作用。

4.6聲波清灰裝置的控制

聲波清灰裝置是與電除塵器相對(duì)獨(dú)立的一個(gè)系統(tǒng)，作用是在電除塵器停運(yùn)時(shí)對(duì)除塵器內(nèi)部積灰進(jìn)行徹底清理，運(yùn)行時(shí)將積灰振到灰斗中排出。故plc對(duì)聲波清灰裝置的控制經(jīng)常用集中手動(dòng)操作方式運(yùn)行，當(dāng)點(diǎn)擊運(yùn)行時(shí)，聲波清灰裝置按照固定順序清灰一次，并可通過(guò)時(shí)間繼電器對(duì)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行控制，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行循環(huán)清灰。

5結(jié)束語(yǔ)

plc控制在濟(jì)鋼煉鐵廠400O燒結(jié)機(jī)機(jī)頭除塵系統(tǒng)的應(yīng)用中可以看出，plc系統(tǒng)可使電除塵系統(tǒng)自動(dòng)化水平、控制性能、智能化等方面都有顯著提高，現(xiàn)場(chǎng)操作和維護(hù)工作量大大減少，設(shè)備故障率也大大降低。plc控制對(duì)實(shí)現(xiàn)電除塵器運(yùn)行的自動(dòng)化和管理的智能化，改善電除塵器的運(yùn)行情況，提高電除塵器的除塵效率，延長(zhǎng)各部分構(gòu)件的使用壽命及節(jié)約能源等都具有直接影響和現(xiàn)實(shí)意義。