关于除尘器电控系统的优化设计研究

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摘要：随着工业发展的进步，工业生产中产生的粉尘对大气的污染越来越严重。世界各国对环境保护提出的要求也越来越严格。中国是目前世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上唯一以煤炭为主要能源的大国，且这种能源结构在今后相当长的时期内不会改变，因此我国目前的大气污染总体上属于煤烟型污染。

本文对袋式除尘系统提高除尘效率等方面进行了研究，最后提出优化设计方案。可对新系统设计，老系统改造提供参考和借鉴。

关键词： PLC；袋式除尘器；控制系统；

中图分类号：TD633

第一章 概述

1.1 研究背景和意义

我们的空气污染已经严重到了威胁到了数千万市民的健康。保护空气环境，控制工业生产中产生对大气的颗粒排放物是最直接的方法。因为目前空气污染的主要来源就是来工业生产中产生的粉尘。除尘器是减少固定污染源中颗粒物污染最有效的设备。对除尘系统进行深入的研究与优化具有很强的现实意义。

1.2 袋式除尘器原理

袋式除尘器也称为过滤式除尘器，是一种干式高效除尘器。滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，伴着粉末重复的附着于滤袋外表面，粉末层不断的增厚，布袋除尘器阻力值也随之增大；脉冲阀膜片发出指令，左右淹没时脉冲阀开启，高压气包内的压缩空气通了，如果没有灰尘了或是小到一定的程度了，机械清灰工作会停止工作。布袋除尘器用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物，捕获粉尘微粒可达0.1微米。但是，当用它处理含有水蒸汽的气体时，应避免出现结露问题。布袋除尘器具有很高的净化效率，就是捕集细微的粉尘效率也可达99%以上，效率比高。

第二章 控制系统软件优化

2.1控制系统软件

除尘系统的被控设备相对较多，并且设备间具有很强的逻辑关系，一般采用PLC进行控制。

PLC编程语言是用户用来编写PLC应用程序的工具，即用户根据控制系统的要求，通过PLC编程语言编写程序，实现PLC的控制逻辑功能。只要用户能够掌握某种标准编程语言，就能够使用PLC在控制系统中，实现各种自动化控制功能。根据工业控制编程语言标准（IEC1131-3），以下五种编程语言均为PLC的标准编程语言：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）、结构文化本语言（ST）。多数PLC厂商所采用的结构化文本语言与通用的计算机编程语言相类似，但为了应用方便，一般都在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。这五标准编程语言，十分简单易学。

2.2除尘系统软件主体

除尘系统一般有多个除尘仓组合中一起达到设计要求除尘效果。每个仓中都有滤袋进行除尘过滤。当某一滤袋室进行清灰时，通过控制装置（定时或差压）控制脉冲阀的启闭，喷吹滤袋，使粉尘落入灰斗，再通过旋转卸灰阀和输灰装置把粉尘运到储灰仓。净化后的气体从滤袋孔隙流过，通过排风口离线阀进入排风管道最后进入大气。

除尘系统采用离线阀、电磁脉冲阀控制清灰，根据除灰情况设置不同数量的除尘仓体，每个箱体内设一定数量的电磁脉冲阀，一个离线阀。清灰时，先关闭该除尘仓体出口管上的离线阀，由 PLC 控制仓体内的电磁脉冲阀依次打开进行喷吹。喷吹时间为 0.1S 可调，脉冲阀与脉冲阀之间喷吹时间间隔 3S。脉冲阀依次喷吹完毕后，除尘器仓体出口管上的离线阀打开，该仓体重新进入正常的过滤状态。相邻两个仓体喷吹时间间隔为5S ，各个除尘仓依次喷吹完；生产过程中，由PLC控制各设备之间逻辑关系，以及顺序动作关系。当其中一个除尘仓处于检修或故障状况时，清灰过程可以越过该仓。各设备的动作时间可以根据实际情况在PLC软件中，进行调整。

由于离线脉冲阀动作，以及除尘仓动作分析可得各仓设备基本相同，动作是时间顺序先后进行。根据这种运行要求，采用结构化设计本工程软件可大大减少设软件设计量，提高PLC效率。

因此其除尘仓清灰部分软件设计应采用结构化编程，结构化程序采用自顶向下、逐步求精及模块化的方法进行程序设计，并在编程过程中对类似或相关任务的进行分类，并试图设计出可以对类似或相关的任务通用的程序方案。在STEP 7中可以参数的形式向指令块提交相关信号程序可以反复利用这些模块，相互联系使模块可作为插件或积木在OB1使用，降低程序的复杂性，提高可靠性。程序中通用的数据和代码可以共享。不需要重复这些指令，然后对不同的设备代入不同的地址，可以在一个块中写程序，用程序把参数传给程序块。在程序中，写一个通用模块，使得多设备或过程可以调用此模块。当使用结构化编程方法时，需要管理程序存储和使用数据。

第三章 模糊控制应用的探究

影响布袋除尘器的除尘效果和很多因素有关系，例如风速问题、尘埃物理特性问题、反吹时间参数的选取等。经现场经验脉冲阀的控制是影响除尘效果的最大因素。如本文前面所描述，整个系统主要的功能就是对脉冲阀的控制，也是就是反吹的控制上。脉冲阀的控制好坏直接影响着除尘的效果。如脉冲阀控制的不好，比如较慢，则可能布袋上的灰尘就不能得到及时处理，布袋除尘器的动态阻力就会变大，导致除尘效果下降，甚至达不到环保要求；如果脉冲阀振动周期较短，也就是循环过快，则清灰次数过频，则会降低除尘器布袋及脉冲阀的使用寿命。工程中的控制数据就是通过在实验室反复试验，以及现场多次调试而设定的。所以如果对它的设定采用模糊控制算法。那么就解决了这个问题，在设备寿命和除尘效果之间找到最好的平衡点，并可以根据实际情况作出自动调整。如果对除尘器总压差进行测量E，并在固定压差是设定脉冲阀的反吹次数及时间，如果E出现变化，可根据其变化率EC调整脉冲阀反吹次数及时间。在此种情况下进行模糊控制设计相对比较简单，且能达到较好效果.

总结

袋式除尘系统具有设备数量多，控制逻辑关系强且具备一定循环规律的特点优化PLC控制软件。控制软件采用结构化形式编写，大大提高了程序的可移植性及扩展性。

本文对模糊控制于除尘系统中的应用做了一定的探究。因除尘系统中的控制主要逻辑控制为主，对模糊控制的要求及应用相对不高，可选择相对经济PLC系统来实现控制要求。这样既提高了控制水平，又有效的控制了设备投资。

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