浅谈脉冲布袋除尘器PLC控制系统

肖坤雨

(四川省宜宾惠美线业有限责任公司,四川宜宾 644000)

在流化床锅炉生产过程中会产生大量的烟气粉尘散入大气中,如治理效果不好,将会对环境造成严重污染和危害周围人员的身体健康。因此对锅炉生产过程中产生的烟气粉尘进行治理受到各有关部门的高度重视。由于布袋除尘器的除尘效果好而广泛应用于流化床锅炉的烟气治理中,布袋除尘器的控制内容包括清灰、卸灰、输灰和排灰等,该系统若采用常规的控制方法,由于输入/输出量较多而使控制线路复杂且难于维护,为解决此问题,我们采用西门子S7-200PLC和组态王开发监控系统软件,利用改进了的矩阵控制电路为脉冲布袋除尘器设计了一套功能齐全、性能可靠、维护方便的控制系统。

1 系统组成及主要功能

锅炉布袋除尘器都有结构上独立的壳体,除尘器主要由滤袋室、喷吹清灰装置、进排气风管、灰斗、压缩空气系统、电控装置、阀门、保护系统、控制系统及其它等部分组成。除尘器本体分为左右对称的6个大室,每个大室10只电磁脉冲阀。PLC控制系统依次给每个大室的10只电磁脉冲阀输出指令,电磁脉冲阀顺序工作,实现清灰控制。

布袋除尘器主要完成的控制功能如下：

1.1 清灰控制

控制方式：定时、差压、手动三种;

自动清灰方式：离线、在线两种;

清灰周期数：1-5次可调;

清灰周期间隔时间：0-60分钟;

脉冲间隔时间：1-60秒可调;

组态王开发监控系统软件界面显示清灰室位、提升阀位置、电磁脉冲阀数字位号动作显示。

1.2 卸灰控制

控制方式：自动、手动两种;

布袋除尘器每个大室的底部都设置一个灰斗,灰斗设有高料位计,将料位信号送至控制系统,在监测屏上显示。在自动卸灰方式下,当灰斗灰满时,高料位计发出信号,PLC系统控制灰斗卸灰和对灰进行气力输灰到灰库。

1.3 灰斗加热控制

为防止灰尘湿度大粉尘结块而造成卸灰困难堵塞灰斗,灰斗布置有温度检测装置和电加热器,当灰斗温度低于设定值时,PLC系统控制电加热器进行加热。

1.4 温度、压力监测与报警

为保证脉冲布袋除尘器运行稳定与安全,除尘器进口和出口温度,压缩空气压力、布袋除尘压差等均进入PLC控制系统,完成对除尘器的控制与保护。

图1 布袋除尘器监控界面

图2 改进的电磁脉冲阀矩阵控制电路

2 除尘器PLC控制系统配置

除尘器控制与显示需要的参数,对PL C控制器输入/输出点数需求量大。小型P LC由于受输入/输出点数的限制是无法完成该系统的控制,若采用大中型PLC进行控制,则会使系统的控制复杂。我们曾采用在布袋除尘器顶部的每个大室增加脉冲阀控制板,PLC清灰时对脉冲阀控制板进行控制以达到除尘器清灰的目的,但现场环境易损坏脉冲阀控制板及相关设备,造成了除尘器故障率高、维护难度大。

根据布袋除尘器清灰的工艺特点：清灰时电磁脉冲阀只有一只动作,而且是按每个大室分组顺序动作,这种方式可采用矩阵控制电路来完成电磁脉冲阀的手动和自动控制。这样PLC控制器输入/输出点只需要大室数量加上每个大室配置的电磁脉冲阀数量,大大减少了PLC控制器输入/输出点数。布袋除尘器操作、参数设置和显示采用易学易用功能完善组态王开发监控系统软件。

系统运行时,组态王显示当前提升阀位置、清灰室位、电磁脉冲阀号、灰斗温度、灰斗加热、仓室压差、清灰时间等。操作人员可根据锅炉负荷、灰量设置喷吹间隔时间、提升间隔时间、清灰循环时间、压差上下限、进出口温度上下限、灰斗加热温度等。系统还有手自动切换功能、查询各个工艺参数的历史记录曲线、报警记录等(如图1)。

布袋除尘器控制系统采用组态王开发监控系统软件及PLC的配置后,完全满足控制要求,同时采用矩阵控制电路来完成电磁脉冲阀的控制,提高了系统的可靠性,降低了成本。在控制电路设计过程中需要重点注意的是电磁脉冲阀的矩阵控制电路,必须对传统的矩阵控制电路加以改进才能适用于该系统中的电磁脉冲阀的控制。

3 电磁脉冲阀矩阵控制电路

此处,以我们生产中使用的一台锅炉为例。此布袋除尘器有6个大室、每室10只电磁脉冲阀共计60只电磁脉冲阀。根据除尘器布置和工作特点按室位分成6组,每组10只,采用6行10列的矩阵电路实现对60只电磁脉冲阀的控制(如图2)。布袋清灰电磁脉冲阀采用直流24V驱动,为防止直流电磁脉冲阀线圈断电瞬间产生的瞬时高压影响其它设备和引起其它电磁脉冲阀误动作,须在每只电磁脉冲阀前端串入一只二极管,这样就保证了每只电磁脉冲阀只能正向流通电流,而不可能构成其它环路。但这样处理使得电磁脉冲阀回路接线变得复杂,我们在现场采用带二极管接线端子,从而简化了接线,提高了稳定性。

此外,除尘器本体清灰电磁脉冲阀与PLC控制柜距离较远,我们将清灰电磁脉冲阀接线箱安装于电磁脉冲阀附近。这样PLC控制柜至清灰脉冲阀接线箱所需电缆数为矩阵控制电路行、列数之和,节省了PLC控制柜至清灰脉冲阀间的大量控制电缆,降低了系统成本。

由于组态王开发监控系统软件和PLC控制器功能完善,利用控制组态和PLC编程很方便实现对脉冲布袋除尘器的控制。

4 结语

在本脉冲布袋除尘器控制系统中,采用组态王开发监控系统软件,该系统集控制技术、数据库技术、计算机图形接口技术于一体实现了系统的动态显示、报警、数据记录,并提供友好的人机界面,可靠性高、可维护性强。改进的电磁脉冲阀矩阵控制电路,简化了布袋除尘器控制对清灰脉冲阀的控制电路,节省了大量的PLC控制器输入/输出点,既加强了系统可靠性有节约了成本。该控制系统已成功应用于宜宾惠美循环流化床锅炉的布袋除尘系统,实际运行结果表明,该系统与常规的控制方法相比,其功能强大,可靠性高、操作使用方便、可维护性强,深受用户欢迎,创造了良好的经济效益和社会效益。

[1] 胡月华,王冬梅.S7-200 PLC在脉冲布袋除尘器控制系统的应用.电气应用,2005,24(6)：30-32.

[2] 王四代,马峥,等.箱式布袋脉冲除尘PLC过程控制系统设计应用.中国锰业,2011,29(4)：39-42.