電氣自動控制技術在除塵器控制系統中的應用探究

謝惠芳

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

將電氣自動控制技術應用到除塵器中，不僅可以改善生態環境，還能夠減少能源消耗與資源浪費，使除塵器工作效率得到提升。而對電氣自動控制技術在除塵器控制系統中的應用進行探究，則能為加強電氣控制系統的應用提供依據，并為改善生態環境，提高工作效率提供便利。

1 電袋復合除塵器工作原理

電袋復合除塵器是將靜電除塵和過濾除塵機理有機結合的復合除塵技術，電區收集了大量入口煙塵，通過荷電作用，提高了清灰效率，進入袋區的煙塵濃度低、阻力低，減緩粗顆粒沖刷磨損濾袋。電袋復合除塵器具有延長濾袋壽命、節能、運行高效穩定、阻力低等優點，在電力、水泥、化工等行業得到了廣泛的應用。

2 電袋復合除塵器自動控制系統設計

2.1 電袋復合除塵器控制系統功能

以某項目為例，一二電場為電除塵，袋除塵設四個分室。電區一二電場各配一套高壓電源，電區控制系統主要有：頂部陰極電磁振打系統，陽極電機振打，保溫箱電加熱系統，灰斗電加熱系統，溫度檢測系統，料位檢測系統等。袋區的控制系統主要是清灰控制和運行測量，控制系統有在線、離線、定阻和在離線清灰等功能，有壓差測試和壓縮氣路壓力檢測功能，與上位機通訊功能等。控制器采用PLC 可編程控制器，LCD 液晶屏顯示，操作簡單，調整方便，運行可靠。

2.1.1 振打系統

根據粉塵特性和除塵器結構，該項目采用陰極頂部電磁振打，陽極電機振打方式。陰極頂部電磁振打設置8 件電磁錘振打器，選用2 行4 列矩陣。每個矩陣最多可按16 行16 列連接，也就是一套振打系統最多控制256 個振打器。頂部電磁振打強度、頻率、順序可調，調整靈活、方便。頂部電磁振打降低了陰極斷線故障和振打機構故障。

低壓控制柜設2 路陽極振打控制回路。主回路采用微型斷路器、接觸器及熱繼電器。微型斷路器作為短路保護并作開關使用，熱繼電器作為過流及斷相保護。利用PLC 完成振打的自動控制，也可通過低壓控制柜門上的觸摸屏設置陽極振打的工作和休止時間。陽極振打可調。

2.1.2 電加熱系統

低壓控制柜設1 路保溫箱加熱控制回路及4 路灰斗加熱控制回路，采用PLC 控制，可實現保溫箱及灰斗電加熱恒溫工作和設定溫度報警。保溫箱電加熱控制可防止瓷件爬電結露，保證除塵器的正常運行。灰斗采用恒溫區間控制可解決因灰斗壁溫偏低的問題，灰斗內的灰結成，導致灰斗積灰的問題。

2.1.3 溫度檢測系統

保溫箱內設測溫元件1 支，每個灰斗內設測溫元件1 支，進口和出口喇叭分別設測溫元件1 支。進出口喇叭測溫元件用來監控煙氣溫度的變化，通過溫度變化來判斷煙氣是否在設計范圍內。高溫會導致濾袋出現損壞，從而降低濾袋的除塵器控制效果。測溫元件全部采用鉑熱電阻WZP-230 Pt100，鉑熱電阻是把溫度變化轉換為電阻值變化的一次元件。

2.1.4 料位檢測系統

每個灰斗設高料位檢測，料位計為射頻導納料位計，安裝于灰斗指定位置的料位計，當灰斗內存灰達到設定量時，發送料位警報信號，料位信號分兩組，一組提供給輸灰系統，另一組提供給低壓控制系統，通過料位情況控制輸灰系統的工作。

2.1.5 壓差控制

包括除塵器進、出口間的壓差測試、每個分室的壓差測試。進、出口間的壓差測試直接觀測除塵設備阻力情況，通過壓差測試系統，還可以發送信號給PLC 可編程控制器，進行定阻模式下的清灰作業。

2.1.6 壓縮氣路壓力檢測

2 路壓縮空氣回路，共2 個壓力測點。其中清灰氣包1 個壓力測點，提升閥1 個壓力測點。信號均通過現場采集送至低壓控制柜的PLC 可編程控制器實現各參數顯示和控制。

2.1.7 電磁脈沖閥、提升閥控制

設置92 件電磁脈沖閥，選用8 行12 列矩陣。采用PLC 自動控制和光電隔離固態繼電器，每件電磁脈沖閥輪流噴吹。電磁脈沖閥控制回路如圖1 所示。

圖1 電磁脈沖閥控制回路

每個分室設2 件提升閥，2 個提升閥同時啟停，共8 件提升閥，提升閥常開，通電時關閉。提升閥主要用來打開或關閉各分室的進風口，現場設有操作箱,可在操作箱上控制各閥門的打開和關閉，方便、靈活。

2.1.8 清灰方式

袋區的控制，主要就是清灰控制，目前，我們的清灰方式有以下幾種：在線清灰、離線清灰、定阻清灰、在離線清灰，這些清灰方式，都是在低壓控制柜的柜門上，由旋鈕開關進行選擇。

（1）在線清灰的意思是提升閥不通電，保持開啟狀態，然后每組的脈沖閥依次動作，進行清灰。

分室清灰順序：1 →2 →3 →4；各室脈沖閥噴吹順序：1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12（一、三室噴吹，兩側同時噴吹）；1 →2 →3 →4 →5 →6 →7 →8 →9 →10 →11（二、四室噴吹，兩側同時噴吹）；分室噴吹順序一室→二室→三室→四室→下一循環。

（2）離線清灰的意思是各清灰室提升閥按順序依次通電,清灰室處于關閉狀態,每個脈沖閥依次動作，進行清灰。

（3）定阻清灰的噴吹模式和在線清灰是一樣的，區別在于當進出口壓差大于我們設定的上限時，自動調整脈沖閥的噴吹間隔，將噴吹間隔縮小至原來的50%，目的是加快噴吹的頻率，減小進出口壓差。當進出口壓差小于我們設定的下限時，將噴吹間隔恢復至100%。

（4）在離線清灰的模式是在線清灰和離線清灰相結合，我們會設定一個在離線噴吹次數，比如，按照在線清灰4 次，然后離線清灰1 次的方式進行清灰。

2.2 硬件選型

根據設計要求，系統采用西門子SIMATIC S7-1200系列產品，可十分高效、精確地完成任務。SIMATIC S7-1200 控制器設計集齊模塊化和緊湊型兩大特點，功能十分強大、運行可靠安全。

根據設計理念，PLC 有7 個RTD 輸入，7 個模擬量輸入，38 個開關量輸入和42 個開關量輸出。CPU 選用CPU1215C，可連接 8 個信號模塊。1 塊RTD 輸入模塊6ES7 231-5PF32-0XB0 具有8 個輸入點；1 塊模擬量輸入模塊6ES7 231-4HF32-0XB0 具有8 個輸入點；2 塊數字量輸入輸出模塊6ES7 223-1BL32-0XB0，每塊具有16個輸入點和16 個晶體管輸出點；1 塊數字量輸出模塊6ES7 222-1BH32-0XB0 具有16 個晶體管輸出點。觸摸屏選用昆侖通態觸摸屏TPC1162HX。

2.3 上位機系統

上位機借助編程語言或者組態軟件，把設備狀態與工藝流程通過動畫以及圖形等方式展現出來，從而實現PLC 和上位機的通信。上位機系統對高、低壓設備實施管理和控制，也可以通過通訊方式將高、低壓設備參數和控制傳遞給DCS 系統。上位機系統如圖2 所示。

圖2 上位機系統

3 電氣自動控制技術在除塵器控制系統中的應用

3.1 除塵器的清灰控制系統

電氣自動控制技術在除塵器控制系統中的應用包括清灰控制系統。清灰控制系統由脈沖閥、提升閥、氣包、噴吹管等組成。經空壓機房出來到儲氣罐的壓縮空氣經過壓力調節后，通過氣包和脈沖閥將壓縮空氣瞬間傳至噴吹管，噴吹管每個小孔設計保證與濾袋保持一個同心度，當壓縮空氣吹向濾袋時，濾袋瞬間向外膨脹，通過較大的噴吹力使得濾袋產生振動，使得附著在濾袋表面的大量粉塵掉落，完成濾袋的清灰工作。PLC 控制閥門的打開和關閉。清灰控制系統的運行提高了除塵器控制系統的效率。在除塵器的運行中，除塵器控制系統是整個系統運行的關鍵。除塵器控制系統可在短時間內干燥空氣，提高除塵器控制效果，完全清除濾袋中的灰塵，確保除塵器控制系統正常運行，減少對濾袋的損壞，延長濾袋的使用壽命。

3.2 反電暈自動控制技術

在除塵器運行過程中，經常出現反電暈現象，主要是因為灰塵在不同靜態條件下積聚在各種設備的表面，在一些強度較高的地方造成嚴重放電。此時如果加大高壓電源的功率輸入，大量電能導致除塵效率大打折扣。反電暈自動控制技術對電場反電暈狀態進行定量分析，計算出反電暈指數，然后自動調節間歇供電運行參數，達到消弱甚至是消除反電暈目的，從而提高除塵效率，同時大幅度降低電耗。

3.3 斷電振打技術

除塵器在電場振打清灰時，相對應電場的高壓電源輸出功率降低或者輸出功率直接等于零，減少了粉塵層和陰陽極之間的庫侖力，極大地提高了振打清灰效果，提高了電除塵工作效率。

3.4 改善火花放電判斷

在除塵器運行中，應用電氣自動控制技術可以有效解決除塵器的靜電問題，調節高壓電源的電壓變化，增加除塵器電場強度，提高除塵器控制系統效率。然而，除塵器中存在火花放電。特別是，當高壓電源的二次電壓增加時，除塵器內部設備產生火花放電，灰塵受到火花的影響，設備出現閃絡現象。高壓電源智能控制器的應用可以有效控制電壓和電流變化，收集相關數據，進行全面的數據分析，清晰準確地處理火花的具體位置，改善調節控制，確保除塵器的高效運行。

3.5 開放節能管理模式

一般情況下，高壓電源智能控制器具有自動和手動兩種啟動模式。因此，在操作除塵器時，可以根據實際情況對啟動模式進行調整，并設計相關參數，以此來確保除塵器系統能夠在任何條件下都能夠正常運行，發揮出應有的作用和價值。

3.6 在卸輸灰系統中的應用

除塵器控制器的卸輸灰系統由于其高效率和明顯的經濟效益，越來越受到企業的青睞。在自動控制模式下，主要由控制系統中的PLC 可編程控制器、振動電機和刮板電機控制，并根據實際排灰過程中不同類型的清灰，科學有效地調整相應電機的性能，嚴格控制排灰間隔，實現高效節能。

4 結語

總而言之，要想加強電氣自動控制技術在除塵器控制系統中的應用，提高除塵器控制系統自動化水平，還需要綜合考慮各種應用方法與具體情況，以此進行有利方案選擇。只有這樣，才能把各種自動控制技術的應用方法進行科學有效整合，最終實現電氣自動控制技術在除塵器系統中的優化應用。