脉冲布袋除尘器PLC控制系统的研制

[摘要]袋室是袋式除尘器的执行部分，袋室内的气流分布是决定除尘器工作性能和使用寿命的关键因素。气流不均易造成袋室内某个位置的布袋或布袋的某个位置破损，而其他位置的布袋在除尘过程中所起的作用较小，袋式除尘器内气流分布比较复杂，不容易进行试验测试。

[关键词]脉冲布袋除尘器；PLC控制系统；研制

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC 的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学，调试与查错也都很方便。

1 脉冲布袋除尘器PLC控制系统的研制

1.1 系统组成

本控制系统采用西门子S7-300可编程序逻辑控制器，现场设备仪表等组成DCS，主要完成现场数据的实时采集、监测、设备控制，数据的存储、查询、报表打印等。系统分为两级：分散过程控制级和集中操作监控级。

1.2 控制对象及要求

（1）系统启动。按启动按钮，系统进入运行状态，经360 s延时，定时输出脉冲信号控制电磁阀依次间隔开启；脉冲宽度0.2s，喷吹间隔50 s，电磁阀每完成一轮喷吹，间隔360 s，重复下一次喷吹循环。

（2）仓壁振动。脉冲喷吹电磁阀每完成2轮喷吹循环，控制仓壁振动器依次间隔开启运行，运行时间5s/台，间隔时间15s，周期间隔360 s。

（3）卸料。仓壁振动器每完成3次振动循环，控制双层卸灰阀依次间隔运行，运行时间5s /台，间隔15s。

（4）进口温度控制。当除尘器进口烟气温度超过工艺要求设定值130℃时，控制进口烟气管旁路碟阀开启，自动调节进气温度，同时显示进口超温信号。

（5）压力监控系统。当滤尘袋阻塞时，进出口压差变送器反馈的信号使系统报警。

1.3 运行系统是一个实时运行环境

用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与I /O 服务程序的数据交换，它通过实时数据库管理从工业控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史数据记录和趋势曲线等监视功能。变量数据库又称变量字典，它是世纪星组态软件的核心，是一个实时数据库，它是若干变量的集合。

1.4 以太网和wincc组态应用

以太网根据标准的不同，以太网可以分为前期的工业以太网和最新的P R OFINET 两种类型。工业以太网是基于IEEE802.3标准的以太网，它可以实现生产现场的自动化网络( 如PR OFIBUS现场总线网等) 与办公自动化网之间连接。PR OFINET 是从工业以太网基础上发展起来的一种基于IEEE61158标准的新颖以太网，它可以将包括生产现场自动化网络在内的全部工厂网络完全IT 化。PR OFINET 与工业以太网同属以太网，其基本性能与特点相同。S7—300 编程软件SIMATIC Manager 中集成了许多标准化功能模块，如PID 控制功能块、数据转换功能块和通信功能块等，可直接在程序中调用，十分方便[2]。

2 清灰效果

2.1 喷吹压力

喷吹压力是指脉冲阀喷吹的压缩空气压力。喷吹压力高时，诱导的二次气流多，形成的反吹气速也较大，清灰效果较好，同时除尘器压降变小，在限定袋式除尘器压降的情况下，其处理能力也较强。但喷吹压力过高，会出现过度清灰现象，影响过滤效率，即袋式除尘器出现瞬间冒灰现象，同时耗气量增大，浪费能源。可见，喷吹压力过低或过高均会使清灰效果变差。高压脉冲清灰并不比低压脉冲清灰有优势，清灰时压缩空气的压力不可能全部作用在滤袋上，滤袋也不能直接承受高压气流的冲击，大部分压缩空气压力消耗在克服喷吹系统本身的阻力上(可达0.2MPa以上)，其中大部分为脉冲阀的阻力。当喷吹压力为0.6MPa、滤袋长度为2m时，袋底压力峰值为1708Pa ；当喷吹压力为0.2MPa、滤袋长度为6m 时，袋底压力峰值为1990～2122Pa ，且清灰效果更好。因此，在保证滤袋清灰强度的前提下，降低清灰脉冲气压并不影响清灰效果。

2.2 喷吹时间

喷吹时间即脉冲阀开启喷吹的时间。在既定气包容积、喷吹压力和喷吹装置的情况下，脉冲的冲量是恒定值。清灰时，气流从滤袋口冲向滤袋底部，再由底部反射回来，滤袋内的压力继续增高，使滤袋壁受到冲击，清灰过程中最大反向加速度与首次冲击同时出现，其后的反向加速度均较小，因此清灰是一次性的，即脉冲气流的首次冲击决定着清灰效果，清灰效果并不取决于喷吹时间长短[3]。

2.3 喷吹管喷嘴与滤袋及进口端面的距离

喷嘴小时气流速度就高，从而在喷嘴口气流周围产生负压，流速越高，负压越大，导致喷嘴喷出的锥形气流未到达滤袋底处时周围空气就一起被吸入滤袋，因此，滤袋进口一部分气流不是向外喷吹而是反向吸入袋内，使滤袋周围的灰尘吸附在滤袋口处外表面上，不能达到清灰的目的。喷嘴直径的选择与喷嘴截面到滤袋进口之间的距离有关，一般以8～20°的扩张角且呈圆锥体形向前运动，气流压力越大，扩张角就越大，因此设计脉冲袋式除尘器时，必须考虑喷嘴直径和脉冲阀上下游压差决定的射流锥形角度，从而确定喷嘴和滤袋入口的间距。

3 结语

本控制系统具有很强的通用性和适用性，可将其推广应用于各种除尘器的过程自动控制。提高喷吹压力和增大喷嘴直径都可提高喷吹气流流量，导致滤袋壁面受到的压力和冲击作用增强，有利于改善滤袋的清灰效果。

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