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文檔簡(jiǎn)介
1、PLC在布袋除塵器中的應(yīng)用一、引言 可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,簡(jiǎn)稱PLC,也可稱可編程控制器)是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、通訊等現(xiàn)代科技的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置,能長(zhǎng)期在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行;編程簡(jiǎn)單,使用方便,只需修改軟件就能改變或增加控制功能,可以滿足用戶的特定要求;同時(shí)還具有很強(qiáng)的輸入輸出接口,既能處理數(shù)字量,又能處理模擬量;在結(jié)構(gòu)上采用了模塊式的組合結(jié)構(gòu),很容易與其它設(shè)備或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(如DCS、FCS等)組成集中控制系統(tǒng)。 引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的PLC,研制開發(fā)了LY
2、低壓長(zhǎng)袋離線除塵器PLC控制系統(tǒng),該系統(tǒng)克服了驅(qū)動(dòng)部分采用接觸器、繼電器所引起的可靠性差、保護(hù)功能差等缺陷,它在技術(shù)特性、應(yīng)用功能等方面與我公司除塵器低壓控制系統(tǒng)有較強(qiáng)的互補(bǔ)性,能滿足不同用戶的多種需要。 二、PLC選型及系統(tǒng)硬件構(gòu)成 在PLC選型上,經(jīng)過(guò)反復(fù)的對(duì)比,選用了德國(guó)SIEMENS公司的SIMATIC S7-300系列可編程序控制器。SIEMENS公司是世界上較大PLC制造廠家之一,其產(chǎn)品的可靠性是眾所周知的。S7-300系列PLC提供了解決成套控制任務(wù)的能力和靈活性,具有功能豐富的指令集,高級(jí)的編程工具以及品種繁多的I/O模塊,能滿足各種行業(yè)的控制任務(wù)。S7-
3、200系列PLC具有適用范圍廣,定時(shí)中斷、自檢功能、自定義故障中斷服務(wù)程序、網(wǎng)絡(luò)通訊功能等,使維護(hù)工作變得簡(jiǎn)單。CPU根據(jù)用戶控制點(diǎn)數(shù)要求,確定具體型號(hào)規(guī)格。 三、低壓控制系統(tǒng)的組成及功能 作為生產(chǎn)工藝設(shè)備的LY低壓長(zhǎng)袋離線除塵器,可靠性是第一的。在系統(tǒng)控制程序中包括定時(shí)、定阻和混合的清灰控制程序;定時(shí)、料位的輸卸灰控制程序;同時(shí)還有布袋除塵的在線檢修控制程序。其中,低壓控制系統(tǒng)主要有脈沖清灰、在線檢修、振打與反吹、卸灰與輸灰、溫度檢測(cè)與控制、破袋檢漏以及其它監(jiān)測(cè)措施等控制系統(tǒng)所組成。 圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面3.1 脈沖清灰 脈沖清灰袋式除塵器是目前國(guó)內(nèi)
4、外應(yīng)用最廣泛的一種高效清灰袋式除塵器。脈沖清灰系統(tǒng)是袋式除塵器的核心,也是其技術(shù)的關(guān)鍵所在,其設(shè)計(jì)必須根據(jù)工藝的實(shí)際情況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)呐渲茫@樣才能保證除塵器高效的運(yùn)行。我公司根據(jù)實(shí)際工況,采用PLC自動(dòng)控制低壓脈沖離線清灰,主要是定時(shí)、定阻和混合控制方式,我們多年來(lái)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況所總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn),以定時(shí)為主,定阻、混合為輔的方式。 3.1.1 定時(shí)清灰 定時(shí)離線清灰要求除塵器設(shè)計(jì)為多室組合的形式,實(shí)現(xiàn)逐室清灰,當(dāng)某過(guò)濾室需要清灰時(shí),首先要控制擋板使這個(gè)氣室不再進(jìn)行煙氣過(guò)濾,即過(guò)濾室與主氣流隔離開來(lái),過(guò)濾室被隔離是通過(guò)設(shè)置在出氣口的提升閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。采用定時(shí)離線清灰,可設(shè)置脈沖
5、寬度和脈沖間隔時(shí)間。當(dāng)除塵器工作一段時(shí)間后,濾袋外側(cè)的灰層厚度增加,其阻力亦增大,此時(shí)應(yīng)對(duì)濾袋進(jìn)行清灰。脈沖清灰過(guò)程中,每臺(tái)除塵器的每個(gè)過(guò)濾室上都設(shè)置了多個(gè)脈沖閥,以壓縮空氣為清灰動(dòng)力,由PLC發(fā)出控制信號(hào),依次觸發(fā)各個(gè)脈沖閥,在瞬間釋放低壓空氣。由于動(dòng)能與勢(shì)能的共同作用,由脈沖閥瞬間噴吹的低壓空氣,使相應(yīng)等待清灰的一組濾袋突然膨脹和振動(dòng),抖落積附在濾袋外側(cè)的灰塵,以恢復(fù)濾袋的除塵功能,使除塵器自始至終保持良好的工作狀態(tài)。 3.1.2 定阻清灰 定阻清灰是通過(guò)在除塵器進(jìn)出口的壓差變送器來(lái)控制的,當(dāng)壓差變送器的檢測(cè)值大于設(shè)定值時(shí),則執(zhí)行定阻自動(dòng)清灰。 3.1.3
6、混合清灰 清灰的目的是清除布袋的灰塵,使布袋粉塵保持合適的厚度,除塵器有較高的除塵效率和較低的能耗。早期的除塵系統(tǒng)風(fēng)量一般恒定,常用的清灰控制方式有定時(shí)清灰和定阻清灰。定時(shí)清灰是指按照預(yù)先設(shè)定的清灰周期和脈沖間隔控制清灰機(jī)構(gòu)動(dòng)作,屬于開環(huán)控制,不考慮除塵器的實(shí)際阻力。若時(shí)間設(shè)置不合理,會(huì)使除塵效率太低或系統(tǒng)能耗太高。定阻清灰是根據(jù)除塵器實(shí)際阻力來(lái)控制清灰。通常設(shè)定一個(gè)目標(biāo)阻力,當(dāng)實(shí)際阻力高于目標(biāo)阻力一定范圍時(shí)開始清灰,直到實(shí)際阻力小于目標(biāo)阻力一定范圍時(shí)停止清灰。這種方式相比定時(shí)清灰實(shí)現(xiàn)了阻力的簡(jiǎn)單閉環(huán)控制,因此在風(fēng)量恒定的除塵系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。由于本系統(tǒng)中采用了變頻調(diào)速,除塵風(fēng)量
7、不再恒定,定時(shí)清灰和定阻清灰都不適用,經(jīng)分析和試驗(yàn),系統(tǒng)采用了定時(shí)定阻混合清灰控制策略。當(dāng)運(yùn)行壓差小于設(shè)定值時(shí),按時(shí)間設(shè)定啟動(dòng)清灰,當(dāng)運(yùn)行壓差大于設(shè)定值時(shí),則強(qiáng)行啟動(dòng)清灰程序。 除塵系統(tǒng)的壓差值進(jìn)入PLC的模擬量輸入模塊,當(dāng)除塵系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后;PLC讀取除塵系統(tǒng)的進(jìn)出口壓差信號(hào)跟預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)實(shí)時(shí)比較來(lái)確定布袋是否需要清灰,使除塵器運(yùn)行在最佳狀態(tài)。 3.2 在線檢修 除塵器正常工作是采用離線清灰,需要檢修時(shí)可以分室進(jìn)行而不影響除塵器整體的正常工作。 3.3 振打與反吹 振打清灰是除塵器的主要過(guò)程,其目的是防止灰斗的堵塞。振打周期對(duì)其影
8、響也很大,其控制可分為手動(dòng)振打和定時(shí)振打。在振打力度與均勻性都滿足要求時(shí),振打頻率是否合理,對(duì)除塵器灰斗的堵塞影響極大。因此,選擇合理的振打周期,將有助于更好地防止灰斗的堵塞。 3.4 卸灰與輸灰 除塵器的卸灰方式可分為定時(shí)自動(dòng)卸灰;高、低料位自動(dòng)卸灰。我公司采用的是定時(shí)輸卸灰和料位卸灰方式。所謂高料位卸灰指的是當(dāng)?shù)蛪嚎刂葡到y(tǒng)檢測(cè)到某一灰斗高料位信號(hào)時(shí),延時(shí)一定時(shí)間后啟動(dòng)相應(yīng)的卸灰裝置;當(dāng)料位低于低料位時(shí)停止相應(yīng)的卸灰裝置。為避免料位計(jì)損壞或誤報(bào)而導(dǎo)致灰斗堵灰,又加入定時(shí)自動(dòng)卸灰功能,以保證系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動(dòng)卸灰。在定時(shí)自動(dòng)卸灰方式下,每個(gè)室順序依次卸灰,循環(huán)工作,避免了多
9、室同時(shí)工作,致使輸灰機(jī)阻塞等現(xiàn)象的事情發(fā)生,有效的保證除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 3.5 溫度檢測(cè)與控制 溫度采集處理單元由溫度傳感器、熱電阻全隔離信號(hào)調(diào)理器等組成。溫度傳感器采用鉑熱電阻Pt100,它將進(jìn)出口煙氣的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電阻值,經(jīng)熱電阻全隔離信號(hào)調(diào)理器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的420mA電流信號(hào),送到PLC的模擬量輸入模塊中,供PLC分析處理用。 在生產(chǎn)工況穩(wěn)定時(shí)進(jìn)入除塵器的煙氣溫度在100180之間。由于煙氣進(jìn)入除塵器的溫度低于70時(shí),容易造成煙氣中粉塵粘在濾袋表面,形成一層不透氣且不易清除的結(jié)塊,使濾袋失效;而進(jìn)入除塵器的煙氣溫度高于220時(shí),會(huì)造成濾袋使用壽命降低
10、或燒壞濾袋,因此,除塵器另設(shè)兩只冷風(fēng)閥,當(dāng)進(jìn)氣溫度達(dá)180時(shí)開始報(bào)警要求調(diào)整工況,同時(shí)控制打開一個(gè)冷風(fēng)閥輸入冷空氣降溫;當(dāng)進(jìn)氣溫度達(dá)200,同時(shí)打開兩個(gè)冷風(fēng)閥輸入冷空氣降溫;此外,在設(shè)計(jì)中增加了旁路系統(tǒng),主要是考慮系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)工況不穩(wěn)定等因素導(dǎo)致入口煙氣溫度可能超過(guò)濾袋的允許范圍,確保濾袋安全。在這時(shí),要采取緊急措施,走旁路系統(tǒng),避免影響整個(gè)系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。 3.6 破袋檢漏 操作人員發(fā)現(xiàn)超標(biāo)報(bào)警后,將控制柜上的清灰選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)扳至“0”位置,終止清灰控制程序,然后單擊控制柜上的濾袋破損檢測(cè)按鈕,監(jiān)控機(jī)向PLC發(fā)布檢漏指令,PLC接到命令后啟動(dòng)除塵器檢漏程序,使除塵器內(nèi)提升
11、閥按預(yù)定的節(jié)奏逐個(gè)依次關(guān)閉開啟,如果當(dāng)一個(gè)除塵室中的提升閥被關(guān)閉時(shí),相應(yīng)除塵器的排放濃度PD1明顯減少,說(shuō)明此除塵室中有破袋現(xiàn)象,PLC將向環(huán)保中心發(fā)送破損室號(hào)??杉皶r(shí)有效地發(fā)現(xiàn)哪個(gè)除塵過(guò)濾室有破袋現(xiàn)象,及時(shí)更換,保證整個(gè)除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 3.7 監(jiān)測(cè)措施 為了保證除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行,提高除塵效率,節(jié)省能源,在系統(tǒng)上設(shè)置一些必要的儀表監(jiān)測(cè)措施,設(shè)計(jì)有除塵器進(jìn)出口壓差;除塵器進(jìn)、出口溫度以及風(fēng)機(jī)的一些檢測(cè)點(diǎn)(風(fēng)機(jī)軸承、電機(jī)軸承、定子溫度,風(fēng)機(jī)進(jìn)出口煙氣壓力、風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)、冷卻水壓力、壓縮空氣壓力等)。 四、應(yīng)用與維護(hù) 由于采用了先進(jìn)的PLC,系統(tǒng)控
12、制結(jié)構(gòu)更為合理,控制性能明顯提高,系統(tǒng)獲得了更大的可控性和可擴(kuò)展性。同時(shí)結(jié)合先進(jìn)的控制算法,使得布袋使用壽命明顯增長(zhǎng),氣源的利用率得以提高,整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本大幅下降,這一切使得布袋除塵器在工業(yè)領(lǐng)域具有了更加光明的應(yīng)用前景。 4.1 控制方式 除塵系統(tǒng)控制柜體設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的距離較遠(yuǎn),一般需兩地控制。因此,我們?cè)鲈O(shè)了就地現(xiàn)場(chǎng)操作箱,便于設(shè)備的調(diào)試與檢修;就地現(xiàn)場(chǎng)操作包括除塵系統(tǒng)上的所有提升閥、脈沖閥、螺旋輸灰電機(jī)、卸灰閥以及振打器等等。當(dāng)設(shè)備切換至遠(yuǎn)程狀態(tài)時(shí)一般為PLC自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)操作,無(wú)需人員干預(yù)。 4.2 低壓控制柜可靠性設(shè)計(jì) 應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)
13、的控制設(shè)備,提高其可靠性水平是十分必要的,低壓控制設(shè)備的可靠性設(shè)計(jì)涉及電器元件的選型、程序編制、結(jié)構(gòu)和總體設(shè)計(jì)等各個(gè)方面。我們?cè)诘蛪撼炭毓竦脑O(shè)計(jì)過(guò)程中采用了屏蔽、隔離、接地、風(fēng)冷等多項(xiàng)可靠保證措施,大大提高了設(shè)備的可靠性水平。 4.3 控制系統(tǒng)維護(hù) PLC對(duì)物理環(huán)境要求高,保證通風(fēng)與散熱。PLC工作環(huán)境溫度為040,環(huán)境溫度較高時(shí),應(yīng)打開PLC柜頂部的冷卻風(fēng)扇,以使得PLC工作在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境;控制柜安裝場(chǎng)所不得有劇烈震動(dòng),不得有導(dǎo)電、易爆炸、有腐蝕的氣體塵埃、相對(duì)濕度不得超過(guò)85、更不得有凝結(jié)水,否則必須加相應(yīng)的防范措施。 五、系統(tǒng)特點(diǎn) 5.1 控制系統(tǒng)采用國(guó)外先進(jìn)PLC產(chǎn)品,可靠性高、通用性強(qiáng); 5.2 控制系統(tǒng)采用了模塊式組合結(jié)構(gòu),并集開關(guān)量控制和模擬量控制處理于一體,使用方便,維護(hù)量少; 5.3 控制系統(tǒng)對(duì)除塵器清灰、輸卸灰、壓差、溫度等運(yùn)行參數(shù)能實(shí)時(shí)監(jiān)控;并可以與中心計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊,進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 總之,先進(jìn)的技術(shù)使得控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高,操作使用方便。
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