PLC在袋式除塵器中的應(yīng)用

任國(guó)雄　陳志堅(jiān)　麥榮堅(jiān)　麥仲銘

摘要：本文通過(guò)對(duì)陶瓷行業(yè)噴霧干燥塔的煙氣除塵系統(tǒng)的工作特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，設(shè)計(jì)并制造了一個(gè)實(shí)用的控制系統(tǒng)，其功能完整、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，并對(duì)該控制系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)健詞：噴霧干燥塔；袋式除塵器；可編程控制器PLC；輸入輸出口

1 引言

在生產(chǎn)陶瓷地磚的噴霧干燥塔工序中，傳統(tǒng)的除塵方法是采用旋風(fēng)除塵器除塵，但是該除塵方法的效果不徹底。近年來(lái)由于清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排的需要，各企業(yè)在此基礎(chǔ)上增加使用了袋式除塵器。旋風(fēng)除塵器用作粗濾，袋式除塵器用作細(xì)濾，二者雙管齊下。雖然投入增加了，但減少了噴霧干燥塔對(duì)大氣層的粉塵排放量，同時(shí)能夠使可用粉塵回收再利用，起到了一舉兩得的效果。

2 袋式除塵器工作原理與說(shuō)明

袋式除塵器采用滌綸針剌氈濾料作為過(guò)濾材料（濾芯），透氣性能強(qiáng)，除塵效率高。將其制作成一個(gè)個(gè)由金屬骨架包裹的圓柱狀中空的濾氣組件（俗稱(chēng)布袋），把數(shù)個(gè)濾氣組件（圖1為三件）裝進(jìn)一個(gè)特制的箱體內(nèi)，簡(jiǎn)稱(chēng)為氣箱脈沖袋，如圖1所示。而袋式除塵器是由多個(gè)這樣的氣箱脈沖袋組成。

氣箱脈沖袋除塵器，采用反吹除塵法，不僅能凈化一般的含塵硫氣體，還能處理入口濃度達(dá)1300g/Nm3的含塵氣體。煙氣中所含的水蒸氣由于其溫度較高，在100℃左右，初呈氣態(tài)；從噴霧塔出來(lái)后，溫度有所降低，冷凝成水滴附在煙氣中的塵粒上，呈現(xiàn)霧狀；進(jìn)入氣箱脈沖袋除塵器時(shí)塵粒即被捕集下來(lái)。

除塵清灰工作過(guò)程為：以一個(gè)袋為例，含塵氣體由進(jìn)口處直接進(jìn)入氣箱的袋室；由于有負(fù)壓風(fēng)機(jī)的引力驅(qū)動(dòng)作用，含塵氣體由外及里，自下而上，克服阻力，穿越濾芯到達(dá)上部箱體；粉塵就會(huì)被阻擋在濾器組件之外，小的顆粒被吸附在濾芯的表面，大的顆粒直接掉到下面的灰斗中；經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的含有微塵的氣體在脈沖提升閥處匯集，之后從出風(fēng)口排出，此時(shí)便是干凈的氣體。這個(gè)工作過(guò)程如圖1中的過(guò)濾狀態(tài)所示，過(guò)濾狀態(tài)就是對(duì)含塵氣體進(jìn)行除塵。當(dāng)過(guò)濾工作達(dá)到一定時(shí)間（或阻力達(dá)到預(yù)先設(shè)定值），清灰過(guò)程開(kāi)始。其工作過(guò)程為：控制器發(fā)出信號(hào)，使脈沖提升閥關(guān)閉，阻斷排氣；壓縮空氣脈沖閥開(kāi)啟，以大于0.5MPa的壓縮空氣經(jīng)脈沖閥噴入凈氣室；并迅速膨脹入濾袋內(nèi)，并產(chǎn)生振動(dòng)作用，清除濾袋外側(cè)表面上的粉塵，粉塵掉落到灰斗，如圖1中的清灰狀態(tài)所示。這個(gè)動(dòng)作完成后（大約6～15s），壓縮空氣脈沖閥關(guān)閉，提升閥重新打開(kāi)，該箱室的濾袋重新回到過(guò)濾狀態(tài)。

噴霧塔的尾氣中含有大量的粉塵和SO2等廢氣，經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵和布袋除塵后的煙氣的粉塵量可降到40mg/m3以下，比之前的8000mg/m3降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，效果非常明顯。除下來(lái)的粉塵都是陶泥粉，可以回收利用。

本文中袋式除塵器由18個(gè)氣箱脈沖袋組成。氣箱脈沖袋需要定期清除濾芯表面的粉塵，防止堵塞。清灰時(shí)采用分箱（袋）清灰的方式，逐箱隔離、輪流進(jìn)行，逐一按要求進(jìn)行清灰直至最后一個(gè)箱室清灰完畢，此為一個(gè)清灰周期。除塵器的脈沖噴吹寬度和清灰周期，是由清灰程序控制器自動(dòng)控制連續(xù)進(jìn)行，從而保證了清灰的效果。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在清灰過(guò)程中，氣箱脈沖袋的提升脈沖閥和噴氣脈沖閥的動(dòng)作要密切配合。其動(dòng)作流程是：先關(guān)斷提升脈沖閥，再打開(kāi)噴氣脈沖閥；幾秒之后進(jìn)行壓力檢測(cè)；然后關(guān)斷噴氣脈沖閥，最后打開(kāi)提升脈沖閥。系統(tǒng)輸出信號(hào)，通過(guò)電磁閥來(lái)關(guān)斷或開(kāi)啟這些脈沖閥，控制每個(gè)氣箱脈沖袋的清灰過(guò)程。如此眾多的輸出口，筆者通過(guò)陣列的方式，簡(jiǎn)化輸出口的數(shù)量，通過(guò)增加軟件指令的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出口的控制，并且其功能不會(huì)減少，如圖2所示。

在本系統(tǒng)中采用西門(mén)子可編程控制器S7—226外帶一個(gè)擴(kuò)展模塊EM223，其中KA1～KA18是控制1～18號(hào)脈沖提升閥的中繼，KA19～KA36是控制1～18號(hào)脈沖噴氣閥的中繼，這些都不可缺省。這36個(gè)中繼如果用36個(gè)輸出口來(lái)驅(qū)動(dòng)，勢(shì)必繁多。由于本文采用輪流清灰的工作特點(diǎn)，因此18個(gè)脈沖提升閥任何時(shí)候只有一個(gè)動(dòng)作，18個(gè)脈沖噴氣閥任何時(shí)候也只有一個(gè)動(dòng)作，現(xiàn)只用Q1.0～Q3.3中的18個(gè)輸出口，利用陣列即可實(shí)現(xiàn)對(duì)36個(gè)輸出口的驅(qū)動(dòng)。例如：如果要實(shí)現(xiàn)2號(hào)噴氣閥KA20動(dòng)作，只要程序中同時(shí)輸出Q1.0和Q3.2就可以了。指令如下：

在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到要自動(dòng)檢測(cè)每個(gè)袋的工作狀況，特別是要檢測(cè)布袋是否破損或者堵塞，因此需要PLC設(shè)定檢測(cè)輸入口。當(dāng)布袋有破損時(shí)，在壓縮空氣噴氣數(shù)秒之內(nèi)，壓力下降太快，用壓力表可檢測(cè)出它的壓力會(huì)明顯降低；壓力過(guò)低，壓力表輸出一個(gè)檢測(cè)信號(hào)（如KL）給PLC，進(jìn)行報(bào)警并指示，以便及時(shí)處理。而在壓縮空氣噴氣數(shù)秒之內(nèi)檢測(cè)壓力過(guò)高，則表示布袋被粉塵堵塞，壓力下降太慢，過(guò)濾性能差了，壓力表也會(huì)輸出一個(gè)檢測(cè)信號(hào)（如KH）給PLC，進(jìn)行報(bào)警并指示，以便及時(shí)處理。如此眾多的輸入接口，須進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。如圖3所示：本設(shè)計(jì)只需要有I3.2、I3.3和I3.6、I3.7及I4.4、I4.5這六個(gè)輸入點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)18個(gè)袋的超低壓和超高壓的共36個(gè)輸入反饋信號(hào)。例如：5號(hào)袋發(fā)生破裂，當(dāng)清灰噴氣后，壓力降低過(guò)快，壓力表設(shè)定的最低限動(dòng)作；輸入模塊的輸入點(diǎn)I3.3可以通過(guò)KA5和KL5串聯(lián)回路，捕獲到此故障狀態(tài)；并用程序軟件區(qū)分出來(lái)，由此產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)可以通過(guò)人機(jī)界面顯示。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化措施，筆者成功地設(shè)計(jì)并制作了袋式除塵器的控制應(yīng)用系統(tǒng)。不僅節(jié)省了硬件的開(kāi)銷(xiāo)，而且提高了系統(tǒng)的工作可靠性和穩(wěn)定性，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效果。