肖坤雨

(四川省宜賓惠美線業(yè)有限責(zé)任公司,四川宜賓 644000)

在流化床鍋爐生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的煙氣粉塵散入大氣中,如治理效果不好,將會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染和危害周圍人員的身體健康。因此對鍋爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣粉塵進行治理受到各有關(guān)部門的高度重視。由于布袋除塵器的除塵效果好而廣泛應(yīng)用于流化床鍋爐的煙氣治理中,布袋除塵器的控制內(nèi)容包括清灰、卸灰、輸灰和排灰等,該系統(tǒng)若采用常規(guī)的控制方法,由于輸入/輸出量較多而使控制線路復(fù)雜且難于維護,為解決此問題,我們采用西門子S7-200PLC和組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件,利用改進了的矩陣控制電路為脈沖布袋除塵器設(shè)計了一套功能齊全、性能可靠、維護方便的控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成及主要功能

鍋爐布袋除塵器都有結(jié)構(gòu)上獨立的殼體,除塵器主要由濾袋室、噴吹清灰裝置、進排氣風(fēng)管、灰斗、壓縮空氣系統(tǒng)、電控裝置、閥門、保護系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及其它等部分組成。除塵器本體分為左右對稱的6個大室,每個大室10只電磁脈沖閥。PLC控制系統(tǒng)依次給每個大室的10只電磁脈沖閥輸出指令,電磁脈沖閥順序工作,實現(xiàn)清灰控制。

布袋除塵器主要完成的控制功能如下：

1.1 清灰控制

控制方式：定時、差壓、手動三種;

自動清灰方式：離線、在線兩種;

清灰周期數(shù)：1-5次可調(diào);

清灰周期間隔時間：0-60分鐘;

脈沖間隔時間：1-60秒可調(diào);

組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件界面顯示清灰室位、提升閥位置、電磁脈沖閥數(shù)字位號動作顯示。

1.2 卸灰控制

控制方式：自動、手動兩種;

布袋除塵器每個大室的底部都設(shè)置一個灰斗,灰斗設(shè)有高料位計,將料位信號送至控制系統(tǒng),在監(jiān)測屏上顯示。在自動卸灰方式下,當(dāng)灰斗灰滿時,高料位計發(fā)出信號,PLC系統(tǒng)控制灰斗卸灰和對灰進行氣力輸灰到灰?guī)臁?/p>

1.3 灰斗加熱控制

為防止灰塵濕度大粉塵結(jié)塊而造成卸灰困難堵塞灰斗,灰斗布置有溫度檢測裝置和電加熱器,當(dāng)灰斗溫度低于設(shè)定值時,PLC系統(tǒng)控制電加熱器進行加熱。

1.4 溫度、壓力監(jiān)測與報警

為保證脈沖布袋除塵器運行穩(wěn)定與安全,除塵器進口和出口溫度,壓縮空氣壓力、布袋除塵壓差等均進入PLC控制系統(tǒng),完成對除塵器的控制與保護。

圖1 布袋除塵器監(jiān)控界面

圖2 改進的電磁脈沖閥矩陣控制電路

2 除塵器PLC控制系統(tǒng)配置

除塵器控制與顯示需要的參數(shù),對PL C控制器輸入/輸出點數(shù)需求量大。小型P LC由于受輸入/輸出點數(shù)的限制是無法完成該系統(tǒng)的控制,若采用大中型PLC進行控制,則會使系統(tǒng)的控制復(fù)雜。我們曾采用在布袋除塵器頂部的每個大室增加脈沖閥控制板,PLC清灰時對脈沖閥控制板進行控制以達到除塵器清灰的目的,但現(xiàn)場環(huán)境易損壞脈沖閥控制板及相關(guān)設(shè)備,造成了除塵器故障率高、維護難度大。

根據(jù)布袋除塵器清灰的工藝特點：清灰時電磁脈沖閥只有一只動作,而且是按每個大室分組順序動作,這種方式可采用矩陣控制電路來完成電磁脈沖閥的手動和自動控制。這樣PLC控制器輸入/輸出點只需要大室數(shù)量加上每個大室配置的電磁脈沖閥數(shù)量,大大減少了PLC控制器輸入/輸出點數(shù)。布袋除塵器操作、參數(shù)設(shè)置和顯示采用易學(xué)易用功能完善組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。

系統(tǒng)運行時,組態(tài)王顯示當(dāng)前提升閥位置、清灰室位、電磁脈沖閥號、灰斗溫度、灰斗加熱、倉室壓差、清灰時間等。操作人員可根據(jù)鍋爐負(fù)荷、灰量設(shè)置噴吹間隔時間、提升間隔時間、清灰循環(huán)時間、壓差上下限、進出口溫度上下限、灰斗加熱溫度等。系統(tǒng)還有手自動切換功能、查詢各個工藝參數(shù)的歷史記錄曲線、報警記錄等(如圖1)。

布袋除塵器控制系統(tǒng)采用組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件及PLC的配置后,完全滿足控制要求,同時采用矩陣控制電路來完成電磁脈沖閥的控制,提高了系統(tǒng)的可靠性,降低了成本。在控制電路設(shè)計過程中需要重點注意的是電磁脈沖閥的矩陣控制電路,必須對傳統(tǒng)的矩陣控制電路加以改進才能適用于該系統(tǒng)中的電磁脈沖閥的控制。

3 電磁脈沖閥矩陣控制電路

此處,以我們生產(chǎn)中使用的一臺鍋爐為例。此布袋除塵器有6個大室、每室10只電磁脈沖閥共計60只電磁脈沖閥。根據(jù)除塵器布置和工作特點按室位分成6組,每組10只,采用6行10列的矩陣電路實現(xiàn)對60只電磁脈沖閥的控制(如圖2)。布袋清灰電磁脈沖閥采用直流24V驅(qū)動,為防止直流電磁脈沖閥線圈斷電瞬間產(chǎn)生的瞬時高壓影響其它設(shè)備和引起其它電磁脈沖閥誤動作,須在每只電磁脈沖閥前端串入一只二極管,這樣就保證了每只電磁脈沖閥只能正向流通電流,而不可能構(gòu)成其它環(huán)路。但這樣處理使得電磁脈沖閥回路接線變得復(fù)雜,我們在現(xiàn)場采用帶二極管接線端子,從而簡化了接線,提高了穩(wěn)定性。

此外,除塵器本體清灰電磁脈沖閥與PLC控制柜距離較遠(yuǎn),我們將清灰電磁脈沖閥接線箱安裝于電磁脈沖閥附近。這樣PLC控制柜至清灰脈沖閥接線箱所需電纜數(shù)為矩陣控制電路行、列數(shù)之和,節(jié)省了PLC控制柜至清灰脈沖閥間的大量控制電纜,降低了系統(tǒng)成本。

由于組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件和PLC控制器功能完善,利用控制組態(tài)和PLC編程很方便實現(xiàn)對脈沖布袋除塵器的控制。

4 結(jié)語

在本脈沖布袋除塵器控制系統(tǒng)中,采用組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件,該系統(tǒng)集控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機圖形接口技術(shù)于一體實現(xiàn)了系統(tǒng)的動態(tài)顯示、報警、數(shù)據(jù)記錄,并提供友好的人機界面,可靠性高、可維護性強。改進的電磁脈沖閥矩陣控制電路,簡化了布袋除塵器控制對清灰脈沖閥的控制電路,節(jié)省了大量的PLC控制器輸入/輸出點,既加強了系統(tǒng)可靠性有節(jié)約了成本。該控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于宜賓惠美循環(huán)流化床鍋爐的布袋除塵系統(tǒng),實際運行結(jié)果表明,該系統(tǒng)與常規(guī)的控制方法相比,其功能強大,可靠性高、操作使用方便、可維護性強,深受用戶歡迎,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 胡月華,王冬梅.S7-200 PLC在脈沖布袋除塵器控制系統(tǒng)的應(yīng)用.電氣應(yīng)用,2005,24(6)：30-32.

[2] 王四代,馬崢,等.箱式布袋脈沖除塵PLC過程控制系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用.中國錳業(yè),2011,29(4)：39-42.