滤袋式除尘系统的控制系统
摘要: 介绍了采用可编程控制器的滤袋式除尘控制系统, 主要实现温度和差压信号的采集, 引风机、空压机等的控制,它采用西门子的S7—200 控制系统, 具有模拟信号采集和文本显示功能。
关键词: 滤袋式除尘系统; 控制系统; 信号采集; 文本显示
1 除尘系统简介
根据应用原理不同, 除尘系统可分为静电式除尘、液式除尘和滤袋除尘。根据压力的不同, 滤袋除尘系统又可分为正压除尘和负压除尘。由于正压除尘在有些地方的使用失败, 目前我国普遍采用的是负压除尘。袋式除尘器有脉冲喷吹式、长袋低压脉冲式、分室引射脉冲式、滤筒脉冲喷吹式、环隙喷吹脉冲式、扁袋脉冲喷吹式、顺喷脉冲式、气环反吹式、回转反吹式、大气反吹式和气箱脉冲式等多种结构形式。经过生产实践, 现在的钢厂、电石厂等许多具有粉尘污染的单位多采用脉冲( 压缩空气) 喷吹袋式除尘器。负压袋式除尘系统原理是采用引风机产生的负压, 使得带有粉尘的气体沿着系统管道通过滤袋, 而粉尘则贴附于滤布缝隙间, 因而使粉尘从烟气中分离出来, 清洁的气体经抽风机、抽风管由烟囱排入大气。负压袋式除尘控制系统结构主要包括引风机, 空压机, 螺旋机, 给料机。
2 S7—200 简介
SIMATICS7—200 系列PLC 适用于各行各业, 各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7—200 系列的较大功能使其无论在独立运行中, 或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7—200 系列具有较高的性价比。本系统采用的是CPU224:CPU 单元设计: 集成的24 V 负载电源, 可直接连接到传感器和变送器( 执行器) , 可用作负载电源。CPU 224 具有14 个输入点和10 个输出点。
本CPU 采用继电器输出, 开关量输入。扩展有8 入8 出模块和模拟模块。
中断输入, 允许以极快的速度对过程信号的上升沿做出响应。电池模块, 用于长时间数据后备。用户数据( 如标志位状态, 数据块,定时器, 计数器) 可通过内部的超级电容存贮大约5 天。选用电池模块能延长存贮时间到200 天( 10 年寿命) 。
3 负压袋式除尘系统控制原理
本控制系统采用基于S7—200 的电器控制。根据负压袋式除尘系统的工艺要求, 其控制环节组成见图1。
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本系统用户主要是通过TD200 来进行操作的, TD200 文本显示器是所有SIMATIC S7—200 系列操作员界面问题的最佳解决方法。TD200 连接很简单, 只需用它提供的连接电缆接到CPU 22X 系列PPI 接口上即可。不需要单独的电源。
通过TD200 我们可以设置滤袋进口温度的上下限, 设置混风阀打开的温度, 混风阀关闭的温度和紧急停车温度。还可以设置滤袋的进出口的压差和最高压差。系统开始是按照工艺要求给出参数, 但实际经过一段时间的运行, 我们可以得到最好的运行参数, 这样既可以节省能源也可以延长滤袋寿命, 达到优化的目的。系统差压的测量和温度的测量都是通过西门子的AD 模块来实现的, 通过它我们可以实现模拟量的采集和处理。由于工业现场的环境比较复杂, 通常采用差压变送器和温度变送器, 实现电流转换, 即输入AD模块的是4 mA～20 mA 电流。这样我们可以保证信号的真实性。本系统所有PLC 节点输出均采用单独的24 V 开关电源, 并用中间继电器将外部电路与PLC 隔离, 以实现对PLC 的保护作用。考虑到性价比, 并保证系统运行的稳定性, 对于引风机我们采用软启动器来降低启动电流。
4 负压袋式除尘系统控制流程
( 1) 启动流程( 见图2) 。其中烟道阀是手动关闭, 引风机必须在阀门关闭时才能打开, 否则容易造成启动电流过大, 或者引风机故障。在系统运行过程中, 风机阀门可以打开不同角度来控制风量。每次系统关闭时自动关闭引风机阀门。
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( 2) 空压机流程( 见图3) 。由于空压机压力较高, 一般空压机带有安全阀, 防止意外发生。空压机的压力一般要求必须在指定的范围内, 否则, 压力太小, 喷吹效果不明显。所以, 当压力到达下限时自动打开空压机, 压力到达上限时自动停空压机。另外, 为了防止启动电流过大对供电系统造成故障, 一般要等引风机启动完成以后才能启动空压机。
( 3) 喷吹流程( 见图4) 。滤袋通过差压计来控制滤袋进出口压差, 也就是控制系统的正常运行, 当差压达到指定要求时, 启动脉冲仪开始喷吹。
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为了保证系统运行, 同时采用定时系统, 当达到一定时间还没有差压喷吹就定时喷吹。本系统还有温度控制, 当滤袋进口温度达到某一温度时, 打开混风阀来降低滤袋入口温度, 达到对滤袋的保护作用和保证系统的运行。当温度和差压在指定位置持续一定时间, 则紧急停止系统检查故障。
( 4) 温度控制流程( 见图5) 。控制滤袋入口温度在指定的范围内, 避免温度过高对滤袋造成损伤。
( 5) 停机流程( 见图6) 。系统停止时, 做最后一次喷吹除尘。因为对于一些特殊的灰, 长时间堆放在除尘器里, 容易对滤袋造成损坏。另外, 本系统有专门的超压和超温停机程序, 就是差压太高或者滤袋入口温度过高, 进入停车程序。
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5 结语
本系统自投入运行后, 性能可靠稳定, 较好地满足了生产工艺的要求, 利用S7- 200 强大可靠的控制能力, 再加上工控机, 采用组态软件和现场总线技术可以实现工业现场自动化。
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