摘要：根據靜電除塵的基本原理，介紹了PLC在靜電除塵監控系統的應用，對該系統的結構、功能等方面作了詳細的說(shuō)明，重點(diǎn)闡述了振打電機和保溫箱加熱控制程序的設計。
關(guān)鍵詞：靜電除塵；PLC；振打；加熱；排灰

Abstract: Based on the basic principle of electrostatic precipitator, the paper introduces the application of PLC in electrostatic precipitator monitor system. It also analyzes the system structure and function in detail, mainly sets forth the design of control procedure of flap-motor and heat-preservation-box hot up. This system shows its strong practical application.
Key words: Electrostatic precipitator; PLC; Flap; Hot up; Eject-ash

1  引言

    靜電除塵裝置（electrostatic precipitator，簡(jiǎn)稱(chēng)EP或ESP）是工業(yè)中應用十分廣泛的粒子捕集設備（固體、液體），尤其對于百萬(wàn)m3/h以上的煙氣量除塵。目前，我國的大氣污染已危害了人們的身體健康，研究表明，引起慢性障礙性呼吸道疾病的主要因素是大氣污染。而且大氣污染造成了巨大的經(jīng)濟損失，制約了經(jīng)濟的發(fā)展。僅酸雨造成的經(jīng)濟損失就達到1 165億元（1995年），約占當年國民生產(chǎn)總值2%。近年來(lái)，工業(yè)煙塵、粉塵排放是我國大氣污染物防治的重點(diǎn)之一。要達到限期達標排放，實(shí)現國家規定的總量控制指標，采用靜電除塵無(wú)疑是當前解決工業(yè)煙塵、粉塵污染問(wèn)題的一種非常有效的方法。

2  靜電除塵的基本原理

    讓含塵煙氣通過(guò)電壓極高的靜電場(chǎng)，由于靜電場(chǎng)中存在大量的電離子，當煙氣通過(guò)時(shí)，煙氣中的小顆粒煙塵就會(huì )吸附大量的正負離子。正負離子在電場(chǎng)作用下，各自帶著(zhù)煙氣中的小顆粒煙塵向電場(chǎng)兩極移動(dòng)，當荷電顆粒到達極板時(shí)就釋放離子，而顆粒則依附在極板上，隨著(zhù)越來(lái)越多煙氣顆粒的依附，極板上就形成了塊狀的塵埃。這時(shí)，通過(guò)振打機構，使塊狀塵埃掉落灰倉，完成收塵的過(guò)程，使煙氣中的塵粒和氣體相分離，達到凈化氣體的目的。

3  系統結構

    本系統是一個(gè)基于Windows98/NT 多任務(wù)操作平臺，操作方便、使用簡(jiǎn)單的監控系統。用戶(hù)通過(guò)上位機，能對高壓整流供電設備、電加熱設備、振打設備、卸灰等設備進(jìn)行遠程控制，并自動(dòng)顯示、記錄各設備的運行狀態(tài)、報警狀態(tài)及運行參數。同時(shí)，通過(guò)粉塵濁度信號檢測，自動(dòng)實(shí)現閉環(huán)控制，減輕了運行人員的負擔，達到高效節能的目的。通過(guò)上位機控制信號與下位機PLC進(jìn)行聯(lián)絡(luò )，自動(dòng)完成靜電除塵的投運或停運。系統通過(guò)對電場(chǎng)運行參數和伏安曲線(xiàn)等數據的分析，實(shí)現對振打機構的振打時(shí)序進(jìn)行優(yōu)化調整，以達到電極振打與電場(chǎng)供電的有效配合。另外，系統具有遠程通訊接口，通過(guò)該接口可與Internet計算機網(wǎng)絡(luò )相連，實(shí)現遠程檢測、維護、監視及控制。系統結構如圖1所示。

 
圖1  靜電除塵監控系統結構圖

4  現場(chǎng)PLC自動(dòng)控制單元

    靜電除塵現場(chǎng)自動(dòng)控制單元，用于控制電除塵器的振打、加熱、排灰等工作。根據料位、溫度等輸入信號控制灰斗的自動(dòng)卸灰和加熱器的自動(dòng)恒溫加熱，驅動(dòng)振打電機。靜電除塵控制線(xiàn)路由以下幾個(gè)部分組成：陰極振打電機部分、陽(yáng)極振打電機部分、保溫箱加熱部分、灰斗加熱部分、報警輸出部分和進(jìn)出口風(fēng)頭溫度顯示等?？刂撇糠种行牟捎萌毡救夤镜腇X1N-60MR PLC。主要的控制及檢測內容包括：(1) 振打電機控制；(2) 絕緣子及灰斗加熱控制；(3) 溫度信號檢測；(4) 料位信號檢測；(5) 工藝連鎖控制；(6) 報警信號檢測。
    ?  對于電加熱系統，共分4路，其中3路為高壓套管保溫箱加熱器，加熱功率為每路8.8kW，另一路為陰極瓷柱加熱器，加熱功率為3kW。手動(dòng)時(shí)，由轉換開(kāi)關(guān)接通各路高壓套管保溫箱電加熱器；自動(dòng)時(shí)，通過(guò)8Rt-10Rt鉑電阻溫度傳感器和溫度調節顯示控制儀（上限溫度設定為120℃，下限溫度設定為105℃）取開(kāi)關(guān)量至PLC，由PLC對各路高壓套管保溫箱加熱器進(jìn)行上下限恒溫控制，陰極瓷柱加熱為長(cháng)期加熱。
    ?  對于灰斗加熱系統，電加熱器共分3路，加熱功率為2.2KW，由按鈕開(kāi)關(guān)自動(dòng)接通輸入，通過(guò)8Rt～10Rt鉑電阻溫度傳感器和溫度調節顯示控制儀（上限溫度設定為40℃，下限溫度設定為5℃）取開(kāi)關(guān)量至PLC，由PLC對各路灰斗加熱器進(jìn)行上下限恒溫控制。 
    ?  排灰電機控制提供手動(dòng)和自動(dòng)連續排灰。手動(dòng)時(shí)，當上料位開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，排灰聲光報警信號報警，提示排灰人員操作排灰電機，設有排灰門(mén)限位開(kāi)關(guān)。

5  PLC控制程序設計

5.1  振打電機控制部分
 

圖4  保溫箱加熱部分工作流程圖
 
圖5  保溫箱加熱部分控制梯形圖

    保溫箱加熱部分控制原理如下：系統啟動(dòng)，接通X0時(shí)，輔助線(xiàn)圈M200吸合，觸點(diǎn)M200接通，X7接通，輸出Y11，一電場(chǎng)加熱開(kāi)始工作。加熱到溫度上限時(shí)，X10接通，Y11停止輸出。當故障信號X23接通時(shí)，也會(huì )停止Y11。二、三電場(chǎng)加熱工作方式與一電場(chǎng)相同。陰極瓷軸加熱方式為連續加熱。其工作流程圖如圖4所示，其控制梯形圖如圖5所示。
5.3  灰斗加熱部分
    灰斗加熱部分控制原理與保溫箱加熱部分控制原理基本相同。只是多了一組輸出。

6  結論

    本系統通過(guò)主機監控軟件InTouch以及現場(chǎng)PLC自動(dòng)控制單元，實(shí)現對靜電除塵系統的監控和管理。通過(guò)控制電除塵器的振打、加熱、排灰等相關(guān)的低壓用電設備，根據料位、溫度信號的輸入來(lái)控制卸灰和自動(dòng)恒溫控制加熱。其中，控制中心采用日本三菱公司FX1N-60MR PLC，該PLC具有動(dòng)作靈敏，可靠性高，操作簡(jiǎn)單。電機控制回路采用ABB公司S250S系列斷路器和上海人民電器廠(chǎng)B系列交流接觸器及T系列熱繼電器組合使用，電路結構簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，使用維護方便。通過(guò)斷路器及熱繼電器進(jìn)行雙重保護并設有電機過(guò)載故障聲光報警信號。電加熱回路采用斷路器及熔斷器保護，設有欠流聲光報警信號及現場(chǎng)操作箱開(kāi)關(guān)，可直接切斷或接通各路電加熱的主回路。電加熱控制提供連續加熱和自動(dòng)恒溫加熱兩種方式。

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