脈沖控制儀設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王保軍

摘 要：為了解決氟化鹽行業(yè)中物料輸送固氣分離難題，設(shè)計(jì)了以IC集成元件NE555和CD4017為核心元件組成的可調(diào)控制電路——脈沖控制儀。脈沖控制儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活方便、穩(wěn)定可靠。脈沖控制儀實(shí)現(xiàn)了根據(jù)物料特性的變化而可變調(diào)節(jié)的脈沖控制電路，脈沖控制儀投入使用以來(lái)，使用效果良好，徹底解決了物料輸送固氣分離難題。

關(guān)鍵詞：固氣分離 物料特性 NE555 CD4017

中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（b）-0112-02

Pulse Control Instrument Design and Application

Wang Baojun

（CNMC Ningxia Orient Group Co.，Ltd.，Shizuishan Ningxia，53000，China）

Abstract：In order to solve the conveying and solid gas separation problem in Fluoride salt industry. It designs the adjustable control circuit which are made of IC NE555 and CD4017 integration components as the core element named HTMC. HTMC has simple structure， convenient using， stable and reliable.It can be adjustable according to material properties. Its totally solve the conveying and solid gas separation problem after using HTMC.

Key Words：Solid gas separation；Material properties；NE555；CD4017

1 成果研究背景

在氟化鹽行業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)原料CaF2、AI（OH）3和產(chǎn)品AIF3都用壓力為0.5MPa的氣力方式輸送，由于是氣力輸送方式，所以必須安裝輸送終端設(shè)備即物料緩存和固體氣體分離設(shè)備。只有良好的固氣分離設(shè)備，才能保證生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行，確保物料不泄露保護(hù)環(huán)境清潔。

然而，在實(shí)際生產(chǎn)中更換了多套固氣分離設(shè)備都達(dá)不到這一要求，給生產(chǎn)帶來(lái)了不小的困難：（1）固氣分離設(shè)備除塵效果差，致使物料泄漏污染環(huán)境；（2）固氣分離設(shè)備損壞頻繁，致使生產(chǎn)不能連續(xù)運(yùn)行，影響產(chǎn)品質(zhì)量、提高了生產(chǎn)單耗和增加了生產(chǎn)成本。同時(shí)頻繁修理、更換固體分離設(shè)備增加了維修費(fèi)用。

筆者結(jié)合試驗(yàn)將近用了一年的時(shí)間終于找到了固氣分離設(shè)備使用效果差的根本原因——原除塵反吹脈沖的“寬度和間隔”是固定的，原脈沖除塵設(shè)備不能滿足物理性能變化的物料特性固氣分離。

2 脈沖控制儀的構(gòu)成及工作原理

固氣分離設(shè)備簡(jiǎn)介：固氣分離設(shè)備是除塵箱上方裝有九排除塵濾筒，每排除塵濾筒上方裝有一根鋼制反吹氣管，反吹管道在每個(gè)除塵濾筒口處設(shè)有反吹嘴，反吹管道一端口封堵另一端口裝有控制氣流的脈沖電磁閥。氣力輸送物料時(shí)，在固氣分離設(shè)備中壓縮氣體通過(guò)除塵濾筒排向大氣，九路脈沖電磁閥順序循環(huán)動(dòng)作將吸附在除塵濾筒上的物料反吹振動(dòng)掉入緩存設(shè)備中。

原固氣分離設(shè)備固氣分離效果差的原因分析：原固氣分離設(shè)備除塵反吹脈沖“寬度和間隔”是固定的，然而一批批生產(chǎn)原料和生產(chǎn)產(chǎn)品由于粒度大小、水分含量、其他物料成份含量都有一定差異。因此，吸附在除塵濾筒上的物料厚度、黏貼力和吸附速度也不相同，冬季、夏季天氣溫度變化也對(duì)吸附在除塵濾筒上的物料厚度、黏貼力和吸附速度有很大影響。所以用反吹“寬度和間隔”固定的脈沖來(lái)反吹吸附在濾筒上的物料大大降低了固氣分離效果。我們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)及試驗(yàn)中已經(jīng)證實(shí)有兩種情況會(huì)容易堵塞和損壞固氣分離設(shè)備：（1）物料粒度?。?00目以下）、水分含量高；（2）冬季物料水分含量高。

為了解決這一生產(chǎn)難題，設(shè)計(jì)了反吹脈沖“寬度和間隔”可以方便調(diào)節(jié)的“脈沖控制儀”。因?yàn)槲覀兊纳a(chǎn)原料和產(chǎn)品每一批分析檢測(cè)中心都取樣分析，而且將化驗(yàn)分析結(jié)果報(bào)送生產(chǎn)車間。所以生產(chǎn)車間根據(jù)每一批物料化驗(yàn)結(jié)果及時(shí)設(shè)定“脈沖控制儀”的反吹脈沖“寬度和間隔”，從而使固氣分離設(shè)備工作在最佳的工作狀態(tài)，提高了固氣分離設(shè)備的工作效率?！懊}沖控制儀”自投入生產(chǎn)使用以來(lái)，固氣分離效果良好，得到了公司的一致好評(píng)?，F(xiàn)在“脈沖控制儀”已經(jīng)推廣應(yīng)用于公司所有固氣分離設(shè)備中，提高了氟化鹽工藝生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低了原料單耗、降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了可觀的維修費(fèi)用，保護(hù)環(huán)境不受污染。

“脈沖控制儀”是以IC集成元件時(shí)鐘電路NE555和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017為核心元件，由電阻、電容、二極管、三極管、穩(wěn)壓二級(jí)管、發(fā)光二極管、電位器、三端穩(wěn)壓器、晶閘管BT136、整流橋KB307等組成的可調(diào)控制電路?！懊}沖控制儀”的組成（見(jiàn)圖1）。

電路NE555的作用是信號(hào)發(fā)生器（產(chǎn)生周期方波）信號(hào)即電信號(hào)，輸出信號(hào)有高電平和低電平之分。方波信號(hào)在一個(gè)工作周期內(nèi)，保持前a時(shí)間內(nèi)為高電平，保持后b時(shí)間內(nèi)為低電平。a時(shí)間的長(zhǎng)短由電位器RP1調(diào)節(jié)，b時(shí)間的長(zhǎng)短由電位器RP2調(diào)節(jié)。a+b的時(shí)間為NE555的振蕩周期，a時(shí)間為脈沖信號(hào)的寬度即某一路脈沖電磁閥的得電工作時(shí)間，b時(shí)間為脈沖信號(hào)的間隔即某一路脈沖電磁閥的關(guān)閉瞬間到相鄰下一路電磁閥打開瞬間時(shí)間差。在脈沖控制儀電路中通過(guò)改變電位器RP1和RP2電阻值的大小來(lái)控制“脈沖控制儀”輸出脈沖信號(hào)的工作“寬度和間隔”，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)控制脈沖電磁閥的開啟和關(guān)閉時(shí)間。

脈沖控制儀的工作原理為：“脈沖控制儀”以集成時(shí)鐘電路NE555為核心器件構(gòu)成自激多諧振蕩器，當(dāng)電源開關(guān)SA閉合時(shí)，電源通過(guò)電阻R2、電位器RP1和VD6向電容器C3充電。當(dāng)電容器C3剛充電時(shí)，由于NE555的②腳處于低電平，故輸出端③腳呈高電平；當(dāng)電源經(jīng)電阻R2、電位器RP1和VD6向電容器C3充電到2/3控制電壓時(shí)，輸出端③腳由高電平變成低電平，NE555內(nèi)部放電管導(dǎo)通，電容器C3經(jīng)電阻R3、電位器RP2和VD5向NE555的⑦腳放電，直至電容器C3兩端電壓低于1/3控制電壓時(shí)，NE555的③腳又由低電平變?yōu)楦唠娖?，電容器C3又再次充電，如此循環(huán)工作，形成周期振蕩。

集成電路CD4017是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器/脈沖分配器，CD4017有3個(gè)輸入端（CR、CP和EN），其中CP和EN為兩個(gè)時(shí)鐘輸入端，若用時(shí)鐘脈沖的上沿計(jì)數(shù)，則信號(hào)從CP端輸入；若用下降沿計(jì)數(shù)，則信號(hào)從EN端輸入。CR為清零端，當(dāng)在CR端上加高電平或正脈沖時(shí)其輸出Q0為高電平，其余輸出端（Q1～Q9）均為低電平。

NE555的頻率可以通過(guò)改變電位器RP1和RP2的電阻值而改變，NE555時(shí)鐘輸出③腳電平直接進(jìn)入十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017的時(shí)鐘輸入端CP即14腳，當(dāng)CD401714腳CP有高電平輸入時(shí)，CD4017把從信號(hào)源（NE555）接受到的10個(gè)連續(xù)周期依次從Q0-Q8輸出，來(lái)驅(qū)動(dòng)9個(gè)LED負(fù)載及9個(gè)脈沖電磁閥。Q9輸出信號(hào)進(jìn)入CD4017清零端CR即15腳，當(dāng)CD4017清零端CR即15腳有高電平輸入時(shí)，使計(jì)數(shù)器CD4017又開始從Q0開始輸出。時(shí)鐘輸入端CP和清零端CR信號(hào)周期輸入高電平使計(jì)數(shù)器CD4017循環(huán)工作。

所以利用時(shí)鐘電路NE555的計(jì)時(shí)特性和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017的計(jì)數(shù)特性，通過(guò)改變電位器RP1和RP2的電阻值來(lái)改變“脈沖控制儀”輸出脈沖“寬度和間隔”來(lái)控制固氣分離設(shè)備反吹脈沖電磁閥的工作時(shí)間和間隔時(shí)間。分析檢測(cè)中心將物料特性分析結(jié)果報(bào)送車間，車間操作人員根據(jù)物料分析結(jié)果將“脈沖控制儀”反吹脈沖調(diào)節(jié)在最佳的“寬度和間隔”，讓固氣分離設(shè)備工作在最佳的工作效果下。

3 結(jié)語(yǔ)

“脈沖控制儀”自投入使用1年來(lái)，使用效果非常良好，得到了公司的一致好評(píng)，“脈沖控制儀”已經(jīng)推廣應(yīng)用于公司所有生產(chǎn)固氣分離設(shè)備上。

（1）經(jīng)濟(jì)效益：運(yùn)用“脈沖控制儀”后，一條氟化鹽生產(chǎn)線每年可減少4次停車，每次停車和開車水電費(fèi)用、天然氣費(fèi)用、不合格產(chǎn)品費(fèi)用總合計(jì)為5萬(wàn)元左右，每年可節(jié)約維修、維護(hù)費(fèi)用4萬(wàn)元左右。該公司3條生產(chǎn)線每年可節(jié)約資金72萬(wàn)元左右。

（2）社會(huì)效益：“脈沖控制儀”投入使用以來(lái)，固氣分離設(shè)備工作性能良好，杜絕了以前粉塵飛揚(yáng)的場(chǎng)景，不但解決了物料泄露，而且保護(hù)環(huán)境不受污染，給公司工作人員提供一個(gè)良好的工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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