基于节能减排原理对多用智能除尘器的设计研究

张金珂 孟青青 刘志兴 张玮峰

摘 要：本文针对传统除尘器的效率低、劳动量大、粉尘污染严重、危险系数极高等多种弊端，本项目主要从除尘器的供电系统、行走及控制系统、除尘系统三个方面进行研究，旨在研究能够节能环保，安装方便、智能识别、自动无尘擦除、操作简单的多用智能除尘器。

关键词：除尘器;自供电电源系统;行走系统

节能减排的原理研究设计出能够智能识别、节能环保、适应性强的多用智能除尘器。首先，对自供电电源系统进行研究，即自己带有太阳能发电、充电以及蓄电的装置，不需要提供外部供电电源，可以根据用户的需要随时启动和停止;其次，对行走控制系统进行研究，通过全覆盖遍历路径规划的实现方案，使除尘器在不同路段自动识别以恒定速度清扫，提高清扫质量;最后，对除尘系统进行研究，对除尘器的设计及其关键部件的结构优化，使除尘器适用于屋顶、大棚、平原、丘陵等多种区域和地形，能够一机多用。

1 自供电电源系统

首先，对除尘器的自供电电源系统进行研究，即自带充电以及存蓄电的装置，能够自己供电，不需要提供外部供电电源，以根据用户的需要随时启动和停止，从而达到节能环保的目的。

1.1 自供电电源系统组成

自供电电源系统是由匹配电路、整流电路、储能电容、控制电路及放电电路组成。

1.2 实验

在自供电设计研究后，自供电电源系统的实时性和整体数据的丢失率的大小也是自供电系统性能的好坏衡量标准。本次实验根据实际情况测试了数据的丢失率，推导出数据的无线传输距离之间的关系，通过系统整体数据的丢失率、数据的实时性以及自供电电源电压受环境能量变化的影响测试了系统的稳定性及可靠性。

1.2.1 可靠性测试

表1所示的是在不同距离下，路由节点接收到传感器的节点数据组数的统计情况。

从表1可以看出传感器的节点与路由节点之间的距离应该大概在30m以内，如果超过30m，可以在传感器的节点和路由节点之间加入若干个中继节点，达到延拓通信距离的目的。

从表2中可以看出整体系统的数据丢失率大约为1%，这主要是由路由节点到服务器间的数据丢失引起的。因此在实际测量过程中如果想及时地了解监测电线的安全状况，可以通过通过观察实时地从服务器上接收到传感节点采集到的电线的相关信息达到目的。

1.2.2 自供电电源电压测试

传感器节点在工作时会消耗能量，当监测电线有电流通过时，自供电电源的电压会相应变化。图2是自供电电源电压随着传感器节点工作时间发生变化的趋势图。

图2可以看出，电池电压随着传感器节点工作而上下波动，并且波动幅度小，传感器节点的能耗也比较低。

2 除尘器的行走系统及控制系统

除尘器是利用离心力将粉尘从旋转气流中分离出来并进行捕集的一种分离装置，由于该装置结构简单、操作方便、价格低廉、能耗低、耐高温和高压，对于捕5μm以上的颗粒粉尘效率较高。我们所得到的除尘效率公式为：

η0=1-escapenumber-tracked×100%

對除尘器内颗粒粒径1.50-15.00μm进行线性回归。

最后，对除尘擦的除尘系统进行研究，在保证除尘器高效、稳定运行的基础上除尘器的设计及其关键部件的结构优化，在保证除尘器能够高效、稳定运行的基础上基于优化理论合理的选择除尘的行走路线，对影响除尘器运行的配套系统如除尘方式、储灰系统、降温系统以及电气自动控制系统等进行了分析研究，并提出了改进措施，使除尘器适用于屋顶、大棚、平原、湖面、丘陵、沙漠等多种区域和地形，可全天候工作，达到适应能力强一机多用的目标。

参考文献：

[1]李小川，罗会清，胡海彬，等.自激式除尘器压力波动特性与气液体合研究[J].煤炭学报，2015，40（12）：3001-3006.

[2]土冬雪，李小川，魏涛，等.自激式除尘器在线of测系统设计[J].工矿自动化，2017，43（10）：7-13.

项目：黑龙江省2018年大学生创新创业训练计划项目：基于节能减排原理对多用智能除尘器的设计研究，项目编号：201813744020