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摘要：根據(jù)靜電除塵的基本原理，介紹了PLC在靜電除塵監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，對該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能等方面作了詳細(xì)的說明，重點(diǎn)闡述了振打電機(jī)和保溫箱加熱控制程序的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：靜電除塵；PLC；振打；加熱；排灰

Abstract: Based on the basic principle of electrostatic precipitator, the paper introduces the application of PLC in electrostatic precipitator monitor system. It also analyzes the system structure and function in detail, mainly sets forth the design of control procedure of flap-motor and heat-preservation-box hot up. This system shows its strong practical application.
Key words: Electrostatic precipitator; PLC; Flap; Hot up; Eject-ash

1  引言

    靜電除塵裝置（electrostatic precipitator，簡稱EP或ESP）是工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的粒子捕集設(shè)備（固體、液體），尤其對于百萬m3/h以上的煙氣量除塵。目前，我國的大氣污染已危害了人們的身體健康，研究表明，引起慢性障礙性呼吸道疾病的主要因素是大氣污染。而且大氣污染造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。僅酸雨造成的經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)到1 165億元（1995年），約占當(dāng)年國民生產(chǎn)總值2%。近年來，工業(yè)煙塵、粉塵排放是我國大氣污染物防治的重點(diǎn)之一。要達(dá)到限期達(dá)標(biāo)排放，實(shí)現(xiàn)國家規(guī)定的總量控制指標(biāo)，采用靜電除塵無疑是當(dāng)前解決工業(yè)煙塵、粉塵污染問題的一種非常有效的方法。

2  靜電除塵的基本原理

    讓含塵煙氣通過電壓極高的靜電場，由于靜電場中存在大量的電離子，當(dāng)煙氣通過時(shí)，煙氣中的小顆粒煙塵就會吸附大量的正負(fù)離子。正負(fù)離子在電場作用下，各自帶著煙氣中的小顆粒煙塵向電場兩極移動，當(dāng)荷電顆粒到達(dá)極板時(shí)就釋放離子，而顆粒則依附在極板上，隨著越來越多煙氣顆粒的依附，極板上就形成了塊狀的塵埃。這時(shí)，通過振打機(jī)構(gòu)，使塊狀塵埃掉落灰倉，完成收塵的過程，使煙氣中的塵粒和氣體相分離，達(dá)到凈化氣體的目的。

3  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    本系統(tǒng)是一個(gè)基于Windows98/NT 多任務(wù)操作平臺，操作方便、使用簡單的監(jiān)控系統(tǒng)。用戶通過上位機(jī)，能對高壓整流供電設(shè)備、電加熱設(shè)備、振打設(shè)備、卸灰等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并自動顯示、記錄各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)，通過粉塵濁度信號檢測，自動實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，減輕了運(yùn)行人員的負(fù)擔(dān)，達(dá)到高效節(jié)能的目的。通過上位機(jī)控制信號與下位機(jī)PLC進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，自動完成靜電除塵的投運(yùn)或停運(yùn)。系統(tǒng)通過對電場運(yùn)行參數(shù)和伏安曲線等數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)對振打機(jī)構(gòu)的振打時(shí)序進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以達(dá)到電極振打與電場供電的有效配合。另外，系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程通訊接口，通過該接口可與Internet計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測、維護(hù)、監(jiān)視及控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

 
圖1  靜電除塵監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4  現(xiàn)場PLC自動控制單元

    靜電除塵現(xiàn)場自動控制單元，用于控制電除塵器的振打、加熱、排灰等工作。根據(jù)料位、溫度等輸入信號控制灰斗的自動卸灰和加熱器的自動恒溫加熱，驅(qū)動振打電機(jī)。靜電除塵控制線路由以下幾個(gè)部分組成：陰極振打電機(jī)部分、陽極振打電機(jī)部分、保溫箱加熱部分、灰斗加熱部分、報(bào)警輸出部分和進(jìn)出口風(fēng)頭溫度顯示等。控制部分中心采用日本三菱公司的FX1N-60MR PLC。主要的控制及檢測內(nèi)容包括：(1) 振打電機(jī)控制；(2) 絕緣子及灰斗加熱控制；(3) 溫度信號檢測；(4) 料位信號檢測；(5) 工藝連鎖控制；(6) 報(bào)警信號檢測。
    ?  對于電加熱系統(tǒng)，共分4路，其中3路為高壓套管保溫箱加熱器，加熱功率為每路8.8kW，另一路為陰極瓷柱加熱器，加熱功率為3kW。手動時(shí)，由轉(zhuǎn)換開關(guān)接通各路高壓套管保溫箱電加熱器；自動時(shí)，通過8Rt-10Rt鉑電阻溫度傳感器和溫度調(diào)節(jié)顯示控制儀（上限溫度設(shè)定為120℃，下限溫度設(shè)定為105℃）取開關(guān)量至PLC，由PLC對各路高壓套管保溫箱加熱器進(jìn)行上下限恒溫控制，陰極瓷柱加熱為長期加熱。
    ?  對于灰斗加熱系統(tǒng)，電加熱器共分3路，加熱功率為2.2KW，由按鈕開關(guān)自動接通輸入，通過8Rt～10Rt鉑電阻溫度傳感器和溫度調(diào)節(jié)顯示控制儀（上限溫度設(shè)定為40℃，下限溫度設(shè)定為5℃）取開關(guān)量至PLC，由PLC對各路灰斗加熱器進(jìn)行上下限恒溫控制。 
    ?  排灰電機(jī)控制提供手動和自動連續(xù)排灰。手動時(shí)，當(dāng)上料位開關(guān)閉合時(shí)，排灰聲光報(bào)警信號報(bào)警，提示排灰人員操作排灰電機(jī)，設(shè)有排灰門限位開關(guān)。

5  PLC控制程序設(shè)計(jì)

5.1  振打電機(jī)控制部分
 

圖4  保溫箱加熱部分工作流程圖
 
圖5  保溫箱加熱部分控制梯形圖

    保溫箱加熱部分控制原理如下：系統(tǒng)啟動，接通X0時(shí)，輔助線圈M200吸合，觸點(diǎn)M200接通，X7接通，輸出Y11，一電場加熱開始工作。加熱到溫度上限時(shí)，X10接通，Y11停止輸出。當(dāng)故障信號X23接通時(shí)，也會停止Y11。二、三電場加熱工作方式與一電場相同。陰極瓷軸加熱方式為連續(xù)加熱。其工作流程圖如圖4所示，其控制梯形圖如圖5所示。
5.3  灰斗加熱部分
    灰斗加熱部分控制原理與保溫箱加熱部分控制原理基本相同。只是多了一組輸出。

6  結(jié)論

    本系統(tǒng)通過主機(jī)監(jiān)控軟件InTouch以及現(xiàn)場PLC自動控制單元，實(shí)現(xiàn)對靜電除塵系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。通過控制電除塵器的振打、加熱、排灰等相關(guān)的低壓用電設(shè)備，根據(jù)料位、溫度信號的輸入來控制卸灰和自動恒溫控制加熱。其中，控制中心采用日本三菱公司FX1N-60MR PLC，該P(yáng)LC具有動作靈敏，可靠性高，操作簡單。電機(jī)控制回路采用ABB公司S250S系列斷路器和上海人民電器廠B系列交流接觸器及T系列熱繼電器組合使用，電路結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，使用維護(hù)方便。通過斷路器及熱繼電器進(jìn)行雙重保護(hù)并設(shè)有電機(jī)過載故障聲光報(bào)警信號。電加熱回路采用斷路器及熔斷器保護(hù)，設(shè)有欠流聲光報(bào)警信號及現(xiàn)場操作箱開關(guān)，可直接切斷或接通各路電加熱的主回路。電加熱控制提供連續(xù)加熱和自動恒溫加熱兩種方式。

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