脈沖布袋除塵器PLC控制系統(tǒng)的研制

張軍龍

包鋼集團(tuán)電氣有限公司 內(nèi)蒙古包頭 014010

PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC 的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)，調(diào)試與查錯也都很方便。

1 脈沖布袋除塵器PLC控制系統(tǒng)的研制

1.1 系統(tǒng)組成

本控制系統(tǒng)采用西門子S7-300可編程序邏輯控制器，現(xiàn)場設(shè)備儀表等組成DCS，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、監(jiān)測、設(shè)備控制，數(shù)據(jù)的存儲、查詢、報(bào)表打印等。系統(tǒng)分為兩級：分散過程控制級和集中操作監(jiān)控級[1]。

1.2 控制對象及要求

（1）系統(tǒng)啟動。按啟動按鈕，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)360 s延時，定時輸出脈沖信號控制電磁閥依次間隔開啟；脈沖寬度0.2s，噴吹間隔50 s，電磁閥每完成一輪噴吹，間隔360 s，重復(fù)下一次噴吹循環(huán)。（2）倉壁振動。脈沖噴吹電磁閥每完成2輪噴吹循環(huán)，控制倉壁振動器依次間隔開啟運(yùn)行，運(yùn)行時間5s/臺，間隔時間15s，周期間隔360 s。（3）卸料。倉壁振動器每完成3次振動循環(huán)，控制雙層卸灰閥依次間隔運(yùn)行，運(yùn)行時間5s /臺，間隔15s。（4）進(jìn)口溫度控制。當(dāng)除塵器進(jìn)口煙氣溫度超過工藝要求設(shè)定值130℃時，控制進(jìn)口煙氣管旁路碟閥開啟，自動調(diào)節(jié)進(jìn)氣溫度，同時顯示進(jìn)口超溫信號。（5）壓力監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)濾塵袋阻塞時，進(jìn)出口壓差變送器反饋的信號使系統(tǒng)報(bào)警。

1.3 運(yùn)行系統(tǒng)是一個實(shí)時運(yùn)行環(huán)境

用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與I /O 服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換，它通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理從工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來，同時完成報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)記錄和趨勢曲線等監(jiān)視功能。變量數(shù)據(jù)庫又稱變量字典，它是世紀(jì)星組態(tài)軟件的核心，是一個實(shí)時數(shù)據(jù)庫，它是若干變量的集合。

1.4 以太網(wǎng)和wincc組態(tài)應(yīng)用

以太網(wǎng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的不同，以太網(wǎng)可以分為前期的工業(yè)以太網(wǎng)和最新的P R OFINET 兩種類型。工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，它可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化網(wǎng)絡(luò)( 如PR OFIBUS現(xiàn)場總線網(wǎng)等) 與辦公自動化網(wǎng)之間連接。PR OFINET 是從工業(yè)以太網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種基于IEEE61158標(biāo)準(zhǔn)的新穎以太網(wǎng)，它可以將包括生產(chǎn)現(xiàn)場自動化網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的全部工廠網(wǎng)絡(luò)完全I(xiàn)T 化。PR OFINET 與工業(yè)以太網(wǎng)同屬以太網(wǎng)，其基本性能與特點(diǎn)相同。S7—300 編程軟件SIMATIC Manager 中集成了許多標(biāo)準(zhǔn)化功能模塊，如PID 控制功能塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能塊和通信功能塊等，可直接在程序中調(diào)用，十分方便[2]。

2 清灰效果

2.1 噴吹壓力

噴吹壓力是指脈沖閥噴吹的壓縮空氣壓力。噴吹壓力高時，誘導(dǎo)的二次氣流多，形成的反吹氣速也較大，清灰效果較好，同時除塵器壓降變小，在限定袋式除塵器壓降的情況下，其處理能力也較強(qiáng)。但噴吹壓力過高，會出現(xiàn)過度清灰現(xiàn)象，影響過濾效率，即袋式除塵器出現(xiàn)瞬間冒灰現(xiàn)象，同時耗氣量增大，浪費(fèi)能源?？梢姡瑖姶祲毫^低或過高均會使清灰效果變差。高壓脈沖清灰并不比低壓脈沖清灰有優(yōu)勢，清灰時壓縮空氣的壓力不可能全部作用在濾袋上，濾袋也不能直接承受高壓氣流的沖擊，大部分壓縮空氣壓力消耗在克服噴吹系統(tǒng)本身的阻力上(可達(dá)0.2MPa以上)，其中大部分為脈沖閥的阻力。當(dāng)噴吹壓力為0.6MPa、濾袋長度為2m時，袋底壓力峰值為1708Pa ；當(dāng)噴吹壓力為0.2MPa、濾袋長度為6m 時，袋底壓力峰值為1990～2122Pa ，且清灰效果更好。因此，在保證濾袋清灰強(qiáng)度的前提下，降低清灰脈沖氣壓并不影響清灰效果。

2.2 噴吹時間

噴吹時間即脈沖閥開啟噴吹的時間。在既定氣包容積、噴吹壓力和噴吹裝置的情況下，脈沖的沖量是恒定值。清灰時，氣流從濾袋口沖向?yàn)V袋底部，再由底部反射回來，濾袋內(nèi)的壓力繼續(xù)增高，使濾袋壁受到?jīng)_擊，清灰過程中最大反向加速度與首次沖擊同時出現(xiàn)，其后的反向加速度均較小，因此清灰是一次性的，即脈沖氣流的首次沖擊決定著清灰效果，清灰效果并不取決于噴吹時間長短[3]。

2.3 噴吹管噴嘴與濾袋及進(jìn)口端面的距離

噴嘴小時氣流速度就高，從而在噴嘴口氣流周圍產(chǎn)生負(fù)壓，流速越高，負(fù)壓越大，導(dǎo)致噴嘴噴出的錐形氣流未到達(dá)濾袋底處時周圍空氣就一起被吸入濾袋，因此，濾袋進(jìn)口一部分氣流不是向外噴吹而是反向吸入袋內(nèi)，使濾袋周圍的灰塵吸附在濾袋口處外表面上，不能達(dá)到清灰的目的。噴嘴直徑的選擇與噴嘴截面到濾袋進(jìn)口之間的距離有關(guān)，一般以8～20°的擴(kuò)張角且呈圓錐體形向前運(yùn)動，氣流壓力越大，擴(kuò)張角就越大，因此設(shè)計(jì)脈沖袋式除塵器時，必須考慮噴嘴直徑和脈沖閥上下游壓差決定的射流錐形角度，從而確定噴嘴和濾袋入口的間距。

3 結(jié)語

本控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的通用性和適用性，可將其推廣應(yīng)用于各種除塵器的過程自動控制。提高噴吹壓力和增大噴嘴直徑都可提高噴吹氣流流量，導(dǎo)致濾袋壁面受到的壓力和沖擊作用增強(qiáng)，有利于改善濾袋的清灰效果。