淺談脈沖布袋除塵器PLC控制系統(tǒng)

肖坤雨

(四川省宜賓惠美線業(yè)有限責(zé)任公司,四川宜賓 644000)

在流化床鍋爐生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣粉塵散入大氣中,如治理效果不好,將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染和危害周圍人員的身體健康。因此對(duì)鍋爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣粉塵進(jìn)行治理受到各有關(guān)部門的高度重視。由于布袋除塵器的除塵效果好而廣泛應(yīng)用于流化床鍋爐的煙氣治理中,布袋除塵器的控制內(nèi)容包括清灰、卸灰、輸灰和排灰等,該系統(tǒng)若采用常規(guī)的控制方法,由于輸入/輸出量較多而使控制線路復(fù)雜且難于維護(hù),為解決此問題,我們采用西門子S7-200PLC和組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件,利用改進(jìn)了的矩陣控制電路為脈沖布袋除塵器設(shè)計(jì)了一套功能齊全、性能可靠、維護(hù)方便的控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成及主要功能

鍋爐布袋除塵器都有結(jié)構(gòu)上獨(dú)立的殼體,除塵器主要由濾袋室、噴吹清灰裝置、進(jìn)排氣風(fēng)管、灰斗、壓縮空氣系統(tǒng)、電控裝置、閥門、保護(hù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及其它等部分組成。除塵器本體分為左右對(duì)稱的6個(gè)大室,每個(gè)大室10只電磁脈沖閥。PLC控制系統(tǒng)依次給每個(gè)大室的10只電磁脈沖閥輸出指令,電磁脈沖閥順序工作,實(shí)現(xiàn)清灰控制。

布袋除塵器主要完成的控制功能如下：

1.1 清灰控制

控制方式：定時(shí)、差壓、手動(dòng)三種;

自動(dòng)清灰方式：離線、在線兩種;

清灰周期數(shù)：1-5次可調(diào);

清灰周期間隔時(shí)間：0-60分鐘;

脈沖間隔時(shí)間：1-60秒可調(diào);

組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件界面顯示清灰室位、提升閥位置、電磁脈沖閥數(shù)字位號(hào)動(dòng)作顯示。

1.2 卸灰控制

控制方式：自動(dòng)、手動(dòng)兩種;

布袋除塵器每個(gè)大室的底部都設(shè)置一個(gè)灰斗,灰斗設(shè)有高料位計(jì),將料位信號(hào)送至控制系統(tǒng),在監(jiān)測(cè)屏上顯示。在自動(dòng)卸灰方式下,當(dāng)灰斗灰滿時(shí),高料位計(jì)發(fā)出信號(hào),PLC系統(tǒng)控制灰斗卸灰和對(duì)灰進(jìn)行氣力輸灰到灰?guī)臁?/p>

1.3 灰斗加熱控制

為防止灰塵濕度大粉塵結(jié)塊而造成卸灰困難堵塞灰斗,灰斗布置有溫度檢測(cè)裝置和電加熱器,當(dāng)灰斗溫度低于設(shè)定值時(shí),PLC系統(tǒng)控制電加熱器進(jìn)行加熱。

1.4 溫度、壓力監(jiān)測(cè)與報(bào)警

為保證脈沖布袋除塵器運(yùn)行穩(wěn)定與安全,除塵器進(jìn)口和出口溫度,壓縮空氣壓力、布袋除塵壓差等均進(jìn)入PLC控制系統(tǒng),完成對(duì)除塵器的控制與保護(hù)。

圖1 布袋除塵器監(jiān)控界面

圖2 改進(jìn)的電磁脈沖閥矩陣控制電路

2 除塵器PLC控制系統(tǒng)配置

除塵器控制與顯示需要的參數(shù),對(duì)PL C控制器輸入/輸出點(diǎn)數(shù)需求量大。小型P LC由于受輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的限制是無法完成該系統(tǒng)的控制,若采用大中型PLC進(jìn)行控制,則會(huì)使系統(tǒng)的控制復(fù)雜。我們?cè)捎迷诓即龎m器頂部的每個(gè)大室增加脈沖閥控制板,PLC清灰時(shí)對(duì)脈沖閥控制板進(jìn)行控制以達(dá)到除塵器清灰的目的,但現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境易損壞脈沖閥控制板及相關(guān)設(shè)備,造成了除塵器故障率高、維護(hù)難度大。

根據(jù)布袋除塵器清灰的工藝特點(diǎn)：清灰時(shí)電磁脈沖閥只有一只動(dòng)作,而且是按每個(gè)大室分組順序動(dòng)作,這種方式可采用矩陣控制電路來完成電磁脈沖閥的手動(dòng)和自動(dòng)控制。這樣PLC控制器輸入/輸出點(diǎn)只需要大室數(shù)量加上每個(gè)大室配置的電磁脈沖閥數(shù)量,大大減少了PLC控制器輸入/輸出點(diǎn)數(shù)。布袋除塵器操作、參數(shù)設(shè)置和顯示采用易學(xué)易用功能完善組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),組態(tài)王顯示當(dāng)前提升閥位置、清灰室位、電磁脈沖閥號(hào)、灰斗溫度、灰斗加熱、倉室壓差、清灰時(shí)間等。操作人員可根據(jù)鍋爐負(fù)荷、灰量設(shè)置噴吹間隔時(shí)間、提升間隔時(shí)間、清灰循環(huán)時(shí)間、壓差上下限、進(jìn)出口溫度上下限、灰斗加熱溫度等。系統(tǒng)還有手自動(dòng)切換功能、查詢各個(gè)工藝參數(shù)的歷史記錄曲線、報(bào)警記錄等(如圖1)。

布袋除塵器控制系統(tǒng)采用組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件及PLC的配置后,完全滿足控制要求,同時(shí)采用矩陣控制電路來完成電磁脈沖閥的控制,提高了系統(tǒng)的可靠性,降低了成本。在控制電路設(shè)計(jì)過程中需要重點(diǎn)注意的是電磁脈沖閥的矩陣控制電路,必須對(duì)傳統(tǒng)的矩陣控制電路加以改進(jìn)才能適用于該系統(tǒng)中的電磁脈沖閥的控制。

3 電磁脈沖閥矩陣控制電路

此處,以我們生產(chǎn)中使用的一臺(tái)鍋爐為例。此布袋除塵器有6個(gè)大室、每室10只電磁脈沖閥共計(jì)60只電磁脈沖閥。根據(jù)除塵器布置和工作特點(diǎn)按室位分成6組,每組10只,采用6行10列的矩陣電路實(shí)現(xiàn)對(duì)60只電磁脈沖閥的控制(如圖2)。布袋清灰電磁脈沖閥采用直流24V驅(qū)動(dòng),為防止直流電磁脈沖閥線圈斷電瞬間產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓影響其它設(shè)備和引起其它電磁脈沖閥誤動(dòng)作,須在每只電磁脈沖閥前端串入一只二極管,這樣就保證了每只電磁脈沖閥只能正向流通電流,而不可能構(gòu)成其它環(huán)路。但這樣處理使得電磁脈沖閥回路接線變得復(fù)雜,我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)采用帶二極管接線端子,從而簡(jiǎn)化了接線,提高了穩(wěn)定性。

此外,除塵器本體清灰電磁脈沖閥與PLC控制柜距離較遠(yuǎn),我們將清灰電磁脈沖閥接線箱安裝于電磁脈沖閥附近。這樣PLC控制柜至清灰脈沖閥接線箱所需電纜數(shù)為矩陣控制電路行、列數(shù)之和,節(jié)省了PLC控制柜至清灰脈沖閥間的大量控制電纜,降低了系統(tǒng)成本。

由于組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件和PLC控制器功能完善,利用控制組態(tài)和PLC編程很方便實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖布袋除塵器的控制。

4 結(jié)語

在本脈沖布袋除塵器控制系統(tǒng)中,采用組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件,該系統(tǒng)集控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形接口技術(shù)于一體實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)顯示、報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄,并提供友好的人機(jī)界面,可靠性高、可維護(hù)性強(qiáng)。改進(jìn)的電磁脈沖閥矩陣控制電路,簡(jiǎn)化了布袋除塵器控制對(duì)清灰脈沖閥的控制電路,節(jié)省了大量的PLC控制器輸入/輸出點(diǎn),既加強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性有節(jié)約了成本。該控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于宜賓惠美循環(huán)流化床鍋爐的布袋除塵系統(tǒng),實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明,該系統(tǒng)與常規(guī)的控制方法相比,其功能強(qiáng)大,可靠性高、操作使用方便、可維護(hù)性強(qiáng),深受用戶歡迎,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 胡月華,王冬梅.S7-200 PLC在脈沖布袋除塵器控制系統(tǒng)的應(yīng)用.電氣應(yīng)用,2005,24(6)：30-32.

[2] 王四代,馬崢,等.箱式布袋脈沖除塵PLC過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用.中國錳業(yè),2011,29(4)：39-42.