电气自动控制技术在除尘器控制系统中的应用探究

谢惠芳

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

将电气自动控制技术应用到除尘器中，不仅可以改善生态环境，还能够减少能源消耗与资源浪费，使除尘器工作效率得到提升。而对电气自动控制技术在除尘器控制系统中的应用进行探究，则能为加强电气控制系统的应用提供依据，并为改善生态环境，提高工作效率提供便利。

1 电袋复合除尘器工作原理

电袋复合除尘器是将静电除尘和过滤除尘机理有机结合的复合除尘技术，电区收集了大量入口烟尘，通过荷电作用，提高了清灰效率，进入袋区的烟尘浓度低、阻力低，减缓粗颗粒冲刷磨损滤袋。电袋复合除尘器具有延长滤袋寿命、节能、运行高效稳定、阻力低等优点，在电力、水泥、化工等行业得到了广泛的应用。

2 电袋复合除尘器自动控制系统设计

2.1 电袋复合除尘器控制系统功能

以某项目为例，一二电场为电除尘，袋除尘设四个分室。电区一二电场各配一套高压电源，电区控制系统主要有：顶部阴极电磁振打系统，阳极电机振打，保温箱电加热系统，灰斗电加热系统，温度检测系统，料位检测系统等。袋区的控制系统主要是清灰控制和运行测量，控制系统有在线、离线、定阻和在离线清灰等功能，有压差测试和压缩气路压力检测功能，与上位机通讯功能等。控制器采用PLC 可编程控制器，LCD 液晶屏显示，操作简单，调整方便，运行可靠。

2.1.1 振打系统

根据粉尘特性和除尘器结构，该项目采用阴极顶部电磁振打，阳极电机振打方式。阴极顶部电磁振打设置8 件电磁锤振打器，选用2 行4 列矩阵。每个矩阵最多可按16 行16 列连接，也就是一套振打系统最多控制256 个振打器。顶部电磁振打强度、频率、顺序可调，调整灵活、方便。顶部电磁振打降低了阴极断线故障和振打机构故障。

低压控制柜设2 路阳极振打控制回路。主回路采用微型断路器、接触器及热继电器。微型断路器作为短路保护并作开关使用，热继电器作为过流及断相保护。利用PLC 完成振打的自动控制，也可通过低压控制柜门上的触摸屏设置阳极振打的工作和休止时间。阳极振打可调。

2.1.2 电加热系统

低压控制柜设1 路保温箱加热控制回路及4 路灰斗加热控制回路，采用PLC 控制，可实现保温箱及灰斗电加热恒温工作和设定温度报警。保温箱电加热控制可防止瓷件爬电结露，保证除尘器的正常运行。灰斗采用恒温区间控制可解决因灰斗壁温偏低的问题，灰斗内的灰结成，导致灰斗积灰的问题。

2.1.3 温度检测系统

保温箱内设测温元件1 支，每个灰斗内设测温元件1 支，进口和出口喇叭分别设测温元件1 支。进出口喇叭测温元件用来监控烟气温度的变化，通过温度变化来判断烟气是否在设计范围内。高温会导致滤袋出现损坏，从而降低滤袋的除尘器控制效果。测温元件全部采用铂热电阻WZP-230 Pt100，铂热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件。

2.1.4 料位检测系统

每个灰斗设高料位检测，料位计为射频导纳料位计，安装于灰斗指定位置的料位计，当灰斗内存灰达到设定量时，发送料位警报信号，料位信号分两组，一组提供给输灰系统，另一组提供给低压控制系统，通过料位情况控制输灰系统的工作。

2.1.5 压差控制

包括除尘器进、出口间的压差测试、每个分室的压差测试。进、出口间的压差测试直接观测除尘设备阻力情况，通过压差测试系统，还可以发送信号给PLC 可编程控制器，进行定阻模式下的清灰作业。

2.1.6 压缩气路压力检测

2 路压缩空气回路，共2 个压力测点。其中清灰气包1 个压力测点，提升阀1 个压力测点。信号均通过现场采集送至低压控制柜的PLC 可编程控制器实现各参数显示和控制。

2.1.7 电磁脉冲阀、提升阀控制

设置92 件电磁脉冲阀，选用8 行12 列矩阵。采用PLC 自动控制和光电隔离固态继电器，每件电磁脉冲阀轮流喷吹。电磁脉冲阀控制回路如图1 所示。

图1 电磁脉冲阀控制回路

每个分室设2 件提升阀，2 个提升阀同时启停，共8 件提升阀，提升阀常开，通电时关闭。提升阀主要用来打开或关闭各分室的进风口，现场设有操作箱,可在操作箱上控制各阀门的打开和关闭，方便、灵活。

2.1.8 清灰方式

袋区的控制，主要就是清灰控制，目前，我们的清灰方式有以下几种：在线清灰、离线清灰、定阻清灰、在离线清灰，这些清灰方式，都是在低压控制柜的柜门上，由旋钮开关进行选择。

（1）在线清灰的意思是提升阀不通电，保持开启状态，然后每组的脉冲阀依次动作，进行清灰。

分室清灰顺序：1 →2 →3 →4；各室脉冲阀喷吹顺序：1→2→3→4→5→6→7→8→9→10→11→12（一、三室喷吹，两侧同时喷吹）；1 →2 →3 →4 →5 →6 →7 →8 →9 →10 →11（二、四室喷吹，两侧同时喷吹）；分室喷吹顺序一室→二室→三室→四室→下一循环。

（2）离线清灰的意思是各清灰室提升阀按顺序依次通电,清灰室处于关闭状态,每个脉冲阀依次动作，进行清灰。

（3）定阻清灰的喷吹模式和在线清灰是一样的，区别在于当进出口压差大于我们设定的上限时，自动调整脉冲阀的喷吹间隔，将喷吹间隔缩小至原来的50%，目的是加快喷吹的频率，减小进出口压差。当进出口压差小于我们设定的下限时，将喷吹间隔恢复至100%。

（4）在离线清灰的模式是在线清灰和离线清灰相结合，我们会设定一个在离线喷吹次数，比如，按照在线清灰4 次，然后离线清灰1 次的方式进行清灰。

2.2 硬件选型

根据设计要求，系统采用西门子SIMATIC S7-1200系列产品，可十分高效、精确地完成任务。SIMATIC S7-1200 控制器设计集齐模块化和紧凑型两大特点，功能十分强大、运行可靠安全。

根据设计理念，PLC 有7 个RTD 输入，7 个模拟量输入，38 个开关量输入和42 个开关量输出。CPU 选用CPU1215C，可连接 8 个信号模块。1 块RTD 输入模块6ES7 231-5PF32-0XB0 具有8 个输入点；1 块模拟量输入模块6ES7 231-4HF32-0XB0 具有8 个输入点；2 块数字量输入输出模块6ES7 223-1BL32-0XB0，每块具有16个输入点和16 个晶体管输出点；1 块数字量输出模块6ES7 222-1BH32-0XB0 具有16 个晶体管输出点。触摸屏选用昆仑通态触摸屏TPC1162HX。

2.3 上位机系统

上位机借助编程语言或者组态软件，把设备状态与工艺流程通过动画以及图形等方式展现出来，从而实现PLC 和上位机的通信。上位机系统对高、低压设备实施管理和控制，也可以通过通讯方式将高、低压设备参数和控制传递给DCS 系统。上位机系统如图2 所示。

图2 上位机系统

3 电气自动控制技术在除尘器控制系统中的应用

3.1 除尘器的清灰控制系统

电气自动控制技术在除尘器控制系统中的应用包括清灰控制系统。清灰控制系统由脉冲阀、提升阀、气包、喷吹管等组成。经空压机房出来到储气罐的压缩空气经过压力调节后，通过气包和脉冲阀将压缩空气瞬间传至喷吹管，喷吹管每个小孔设计保证与滤袋保持一个同心度，当压缩空气吹向滤袋时，滤袋瞬间向外膨胀，通过较大的喷吹力使得滤袋产生振动，使得附着在滤袋表面的大量粉尘掉落，完成滤袋的清灰工作。PLC 控制阀门的打开和关闭。清灰控制系统的运行提高了除尘器控制系统的效率。在除尘器的运行中，除尘器控制系统是整个系统运行的关键。除尘器控制系统可在短时间内干燥空气，提高除尘器控制效果，完全清除滤袋中的灰尘，确保除尘器控制系统正常运行，减少对滤袋的损坏，延长滤袋的使用寿命。

3.2 反电晕自动控制技术

在除尘器运行过程中，经常出现反电晕现象，主要是因为灰尘在不同静态条件下积聚在各种设备的表面，在一些强度较高的地方造成严重放电。此时如果加大高压电源的功率输入，大量电能导致除尘效率大打折扣。反电晕自动控制技术对电场反电晕状态进行定量分析，计算出反电晕指数，然后自动调节间歇供电运行参数，达到消弱甚至是消除反电晕目的，从而提高除尘效率，同时大幅度降低电耗。

3.3 断电振打技术

除尘器在电场振打清灰时，相对应电场的高压电源输出功率降低或者输出功率直接等于零，减少了粉尘层和阴阳极之间的库仑力，极大地提高了振打清灰效果，提高了电除尘工作效率。

3.4 改善火花放电判断

在除尘器运行中，应用电气自动控制技术可以有效解决除尘器的静电问题，调节高压电源的电压变化，增加除尘器电场强度，提高除尘器控制系统效率。然而，除尘器中存在火花放电。特别是，当高压电源的二次电压增加时，除尘器内部设备产生火花放电，灰尘受到火花的影响，设备出现闪络现象。高压电源智能控制器的应用可以有效控制电压和电流变化，收集相关数据，进行全面的数据分析，清晰准确地处理火花的具体位置，改善调节控制，确保除尘器的高效运行。

3.5 开放节能管理模式

一般情况下，高压电源智能控制器具有自动和手动两种启动模式。因此，在操作除尘器时，可以根据实际情况对启动模式进行调整，并设计相关参数，以此来确保除尘器系统能够在任何条件下都能够正常运行，发挥出应有的作用和价值。

3.6 在卸输灰系统中的应用

除尘器控制器的卸输灰系统由于其高效率和明显的经济效益，越来越受到企业的青睐。在自动控制模式下，主要由控制系统中的PLC 可编程控制器、振动电机和刮板电机控制，并根据实际排灰过程中不同类型的清灰，科学有效地调整相应电机的性能，严格控制排灰间隔，实现高效节能。

4 结语

总而言之，要想加强电气自动控制技术在除尘器控制系统中的应用，提高除尘器控制系统自动化水平，还需要综合考虑各种应用方法与具体情况，以此进行有利方案选择。只有这样，才能把各种自动控制技术的应用方法进行科学有效整合，最终实现电气自动控制技术在除尘器系统中的优化应用。