PLC控制在電除塵系統(tǒng)中的應用

1引言

自1907年第一臺電除塵器成功地用于工業(yè)生產(chǎn)以來，電除塵器以其除塵效率高、阻力損失少、處理煙氣量大、能處理高溫煙氣和腐蝕性煙氣、日常運行費用低等眾多優(yōu)點，使用領域不斷擴大。到目前為止，電除塵器已經(jīng)是電力、冶金、建材、化工等眾多行業(yè)除塵設備的首選。電除塵器的結構、性能和控制方式等也日臻完善，plc控制在電除塵系統(tǒng)各部分的控制中都有不同程度的應用，作用顯著。

2電除塵系統(tǒng)工藝流程及基本原理



圖1 電除塵基本原理示意圖

電除塵器是在兩個曲率半徑相差較大的金屬收塵極（陽極）和電暈極（陰極）上通過高壓直流電，并維持一個足以使含塵氣體（指一般的含塵煙氣，不含腐蝕性和劇毒）電離的靜電場（見圖1）。含塵氣體在靜電場中電離后所生成的電子、陰離子和陽離子吸附在通過電場的粉塵上，而使粉塵獲得電荷自身帶電。荷電粉塵在電場力的作用下向電極性相反的電極（收塵極和電暈極）運行而沉積在電極上，從而達到粉塵和氣體分離的目的。當沉積在電極上的粉塵達到一定厚度時，借助于收塵極、電暈極振打機構使粉塵落入下部的灰斗中，再經(jīng)過卸灰輸灰系統(tǒng)將粉塵排出，而凈化后的氣體從電除塵器出口處排入大氣中[1]。



3系統(tǒng)組成


圖2 系統(tǒng)構成圖

以濟鋼煉鐵廠400m2燒結機機頭電除塵系統(tǒng)為例，整套400m2燒結機機頭電除塵自動控制系統(tǒng)由2臺ablogix50001756-l55plc和2臺上位機組成，其中1臺ablogix5000plc設置了1臺遠程i/o站，2臺上位機分別用于操作員站和工程師站（見圖2）。

4控制功能



圖3 控制功能圖

plc在電除塵系統(tǒng)中主要作用是控制所有低壓設備自動運行和遠程監(jiān)控高壓整流供電設備，對低壓設備的控制一般都有現(xiàn)場手動和遠程自動兩種控制方式，所控制的設備包括陰極振打、陽極振打、灰斗卸灰閥電機、倉壁振動器、絕緣子保溫梁電加熱器、灰斗保溫電加熱器、灰斗料位計、煙氣進出口溫度顯示、絕緣子保溫梁溫度顯示、聲波清灰裝置、輸灰系統(tǒng)、高壓供電設備安全聯(lián)鎖以及遠程監(jiān)控等[2]（見圖3）。下面對自動控制方式進行簡要介紹。

4.1陰、陽極振打的控制

電除塵器的陰、陽極振打都是由電機通過傳動軸將動力傳給陰、陽極振打機構，使陰極線、陽極板上的積灰振落到灰斗中。plc系統(tǒng)通過控制器中的時間繼電器控制陰、陽極振打電機按照一定的時間規(guī)律相互配合運行，并根據(jù)振打電機對應的接觸器和熱繼電器的返回信號對電機狀態(tài)進行監(jiān)控和保護。陰、陽極振打的一般控制規(guī)律為：一電場的陰、陽極振打周期最短，以后的各個電場振打周期逐漸加長，具體時間需根據(jù)電除塵器剛投產(chǎn)時的測試情況及工藝參數(shù)進行確定；以24小時為總振打周期，夜間運行周期要比白天運行周期短[3]；陰、陽極振打相互配合運行，但振打周期各自獨立計算，陽極振打要比陰極運行時間長、強度大；振打反饋信號只起狀態(tài)監(jiān)視和保護作用，不加入周期運行控制當中；為節(jié)約能源，振打運行反饋信號與高壓整流供電設備有聯(lián)鎖，當大量振打運行時，高壓整流供電設備低電壓運行或停止，以實現(xiàn)降壓振打，此方式可節(jié)約大量能源。

4.2絕緣子保溫梁電加熱器的控制

plc系統(tǒng)通過絕緣子保溫梁內溫度檢測設備檢測到的溫度返回信號對電加熱器進行控制，以防止保溫梁內溫度低于露點溫度，陰極絕緣子表面結露，使絕緣子表面產(chǎn)生爬電或沿面放電，以致電除塵器工作電壓無法升上去，除塵器無法正常工作。本系統(tǒng)電加熱器共有兩路電源，可實現(xiàn)高、低兩種功率加熱，當保溫梁內溫度接近露點溫度時，plc控制電加熱器兩路全部加熱，盡快提高保溫梁溫度；當溫度在露點溫度以上未到設定溫度時，單路加熱器加熱保持溫度緩慢上升；當溫度高于設定溫度值時，停止加熱。plc系統(tǒng)還可根據(jù)接觸器和熱繼電器返回信號對電加熱器狀態(tài)進行監(jiān)控和保護。

4.3灰斗卸灰閥電機及倉壁振動器的控制

灰斗卸灰閥電機是用于灰斗卸灰時電動控制閥門開關的。plc對灰斗卸灰閥電機以及該灰斗倉壁振動器的自動控制是根據(jù)灰斗料位計返回信號實現(xiàn)的，當料位計高料位信號返回plc時，plc控制該灰斗卸灰閥電機開啟，同時倉壁振動器聯(lián)鎖振動；當料位計低料位信號返回plc時，plc控制該灰斗卸灰閥電機關閉，同時倉壁振動器聯(lián)鎖停止。當不使用料位開關控制或料位開關存在故障時，也可根據(jù)經(jīng)驗運行時間對灰斗卸灰閥電機和倉壁振動器進行周期控制，具體時間可根據(jù)現(xiàn)場情況自行設定，但灰斗卸灰閥電機要與倉壁振動器有一定配合關系或一起聯(lián)鎖運行，否則會造成卸灰不暢甚致堵灰。

4.4輸灰系統(tǒng)的控制

本輸灰系統(tǒng)使用的是機械干輸灰方式，輸灰系統(tǒng)由刮板機、集合刮板機、斗提機、卸灰閥電機、加濕機等組成。輸灰系統(tǒng)的控制與皮帶流程控制相似，當灰斗卸灰電機運行時，灰斗卸灰閥開啟，與此一排灰斗對應的刮板機聯(lián)鎖運行，其他排灰斗卸灰控制同理，每臺刮板機可單獨運行也可同時運行。當任意一排灰斗對應的刮板機運行時，集合刮板機聯(lián)鎖運行，斗提機聯(lián)鎖運行，將除塵灰刮入卸灰倉內，當控制器接到卸灰倉料位高信號時，卸灰閥電機、卸灰倉電振、加濕機聯(lián)鎖運行，將除塵灰排出。

4.5高壓供電設備的安全聯(lián)鎖及遠程監(jiān)控

所有電除塵器的高壓整流供電設備都有自己的控制器，這些控制器的網(wǎng)絡接口都各有不同，以串口通訊為例，plc系統(tǒng)可通過串口采集器及與logix5000相匹配的專用模塊與該控制器進行通訊，可實現(xiàn)plc系統(tǒng)對高壓整流設備遠程控制啟動和停止，也可對高壓整流設備運行狀態(tài)及參數(shù)進行監(jiān)視。安全聯(lián)鎖是專門為高壓供電設備設計的程序，在遠程控制高壓供電設備啟動時，整流變壓器及三點隔離開關返回plc的安全聯(lián)鎖信號必須滿足條件，否則高壓供電設備不允許啟動，此聯(lián)鎖對檢修設備時的人身安全及設備運行都起到很大作用。

4.6聲波清灰裝置的控制

聲波清灰裝置是與電除塵器相對獨立的一個系統(tǒng)，作用是在電除塵器停運時對除塵器內部積灰進行徹底清理，運行時將積灰振到灰斗中排出。故plc對聲波清灰裝置的控制經(jīng)常用集中手動操作方式運行，當點擊運行時，聲波清灰裝置按照固定順序清灰一次，并可通過時間繼電器對運行時間進行控制，在規(guī)定時間內執(zhí)行循環(huán)清灰。

5結束語

plc控制在濟鋼煉鐵廠400O燒結機機頭除塵系統(tǒng)的應用中可以看出，plc系統(tǒng)可使電除塵系統(tǒng)自動化水平、控制性能、智能化等方面都有顯著提高，現(xiàn)場操作和維護工作量大大減少，設備故障率也大大降低。plc控制對實現(xiàn)電除塵器運行的自動化和管理的智能化，改善電除塵器的運行情況，提高電除塵器的除塵效率，延長各部分構件的使用壽命及節(jié)約能源等都具有直接影響和現(xiàn)實意義。