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摘要：脉冲清灰控制技术被广泛应用于袋式除尘器，通过对以往经验的总结，并结合长袋喷吹大型布袋收尘器的特点开发出一套以PLC为控制核心的脉冲清灰控制系统。经工程实践证明该系统稳定可靠，清灰效果显著。本文对长袋喷吹大型布袋收尘器的脉冲清灰控制技术的控制原理、主要功能和硬件及软件设计进行了介绍。
关键字：长袋喷吹大型布袋收尘器 脉冲清灰
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-421-02
1、引言
工业化的不断发展，不仅给人类带来日新月异的变化，也给人类和大自然环境造成了极大的破坏。烟尘是造成大气污染的主要因素之一，减少大气污染的根本措施就是减少有害物质向大气的排放。众所周知，布袋除尘器比静电除尘器有更高的除尘效率，尤其对人体有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效。CBMP系列长袋喷吹大型布袋收尘器是我司吸收国外先进经验，结合国内成熟技术研制开发的新型高效布袋收尘器，采用长袋、低压喷吹，可广泛应用于电力、水泥、冶金、化工和垃圾焚烧等行业。由于其具有结构简单、重量轻、占地面积少、收尘效率高、可靠、高效等优点受到了广大用户的青睐。脉冲清灰控制技术作为袋区清灰的主要控制技术也在CBMP系列长袋喷吹大型布袋收尘器上得到更广泛的运用，因此研究脉冲清灰控制技术对CBMP系列长袋喷吹大型布袋收尘器发展尤为重要。
2、长袋喷吹大型布袋收尘器脉冲清灰系统构成
CBMP系列长袋喷吹大型布袋收尘器以压缩空气作为清灰气源，由脉冲阀、气包、喷吹管组成脉冲喷吹清灰装置，如图1所示。每排滤袋上方设有喷吹管，每根喷吹管上设有若干个喷吹孔，每个喷吹孔对准下部滤袋，喷吹管的一端与气包相连，气包进入压缩空气，气包上安装一个淹没式脉冲阀（带电磁阀）。电磁阀动作带动脉冲阀的膜片作短暂动作，气包内的压缩空气经脉冲阀瞬间通过喷吹管从小孔喷入滤袋内，使滤袋迅速向外膨胀，当袋壁膨胀到极限位置时，很大的张力使其受到强烈的冲击振动，并获得最大反向加速度从而开始向内收；但附着在滤袋表面的粉尘层不受张力作用，由于惯性力的作用而从滤袋上脱落，实现滤袋的清灰[1]。
图1 脉冲喷吹清灰装置结构
3、长袋喷吹大型布袋收尘器脉冲清灰控制功能及设计
3.1脉冲清灰控制原理
长袋喷吹大型布袋收尘器脉冲阀数量很大，我们在控制系统的输出电路设计中采用矩阵方式，每台控制器可采用一或多个矩阵，采用专用的固态继电器隔离输出电路模块和矩阵接口电路端子板。 脉冲清灰控制原理图如图2所示。
图2 脉冲清灰控制原理图
本清灰控制系统摆脱了以往单调的在线清灰模式，具有在线、离线、定时、定阻等多元化清灰模式可供选择，并可以在多种清灰模式间自由转换，也可设置条件进行自动转换。在除“就地”方式下，由PLC控制行选开关和列选开关的通断来实现相应电磁脉冲阀的喷吹控制。如图2中，行选开关A-1-OUT1和列选开关A-4-OUT1闭合时，跨接在R0、C0上的0#电磁脉冲阀被选通，进行喷吹动作。在“就地”方式下，可在现场就地操作箱上通过操作面板上的行选转换开关和列选对应按钮来实现对相应电磁脉冲阀的喷吹控制。如图3中，行选转换开关SA2的触点1、2闭合，即选通行选R0，然后再按下按钮SB1，则跨接在R0、C0上的0#电磁脉冲阀被选通，进行喷吹动作。
3.2脉冲清灰控制主要功能
脉冲清灰控制系统具有以下主要功能：
A在线清灰
在线清灰是指滤袋在过滤工作状态时，对滤袋进行清灰。在线清灰为电袋复合除尘器各分室的优选工作模式。
B离线清灰
离线清灰是指在对滤袋进行清灰前，把烟气流隔离不经过滤袋，然后再进行清灰。离线清灰一般需要除尘器有分室结构和切断分室烟气的阀门机构。不推荐使用离线清灰方式，只有在烟气粉尘出现异常细粘时，且滤袋阻力大于正常范围时方才选用。同时为保证整个锅炉系统的运行顺畅，即系统阻力不发生突变，应首先通知锅炉中央控制室，征得同意后方可进行。各清灰室提升阀按顺序依次通电，处于关闭状态，每组1个脉冲阀动作，每室按顺序通电。
C在线-离线结合清灰
在线-离线结合清灰指设备运行后开启清灰控制器，要求在线定时清灰模式每经过若干个周期后，自动进行一个周期的离线清灰模式，然后再自动切换为在线模式，以此类推。
D定时清灰
定时清灰是指按照预先设定的脉冲宽度、脉冲间隔等运行参数不断的循环进行脉冲清灰工作。定时清灰方式为袋除尘器脉冲清灰的优先选用方式，使用定时清灰方式，可使除尘器系统阻力趋于稳定。
E定阻清灰
定阻清灰是將除尘器实际进出口压差作为控制脉冲清灰运行的依据。当进出口压差大于设定的上限值时，开始脉冲清灰工作；当进出口压差小于设定的下限值时，停止脉冲清灰工作。使用定压清灰方式，可以在确保除尘器系统阻力保持在一定范围内的同时，降低系统的能耗。
F检修模式
检修模式指手动控制某室提升阀。检修室的提升阀气缸通电，关闭检修室的提升阀，该室所有脉冲阀不动作。而其它室仍然按原程序动作。正常情况下禁止进行检修模式操作，一般只在进行在线检修的情况下进行该操作。同样进行超越功能操作应通知锅炉中央控制室，征得同意后方可进行。
G旁路保护控制
旁路保护指系统在燃油点火、 超高超低温时，烟气直接从旁路烟道到除尘器出口而达到保护滤袋的一种保护方式。主要有高温保护报警及低温保护报警
①高温保护：当选择保护且预热器出口温度大于高温保护温度时，报警且按阀门间隔时间执行保护动作。当切换至报警或预热器出口温度小于高温保护温度值5度时，阀门按保护动作相反方式恢复。 ②高温报警：预热器出口温度大于高温报警时，输出高温报警。
③低温保护报警：当选择保护且 预热器出口温度小于低温保护报警温度时，报警且按阀门间隔时间执行保护动作。当切换至报警或预热器出口温度大于高温保护温度值5度时，阀门按保护动作相反方式恢复。
④保护动作分两种可选：
保护1：按阀门动作间隔时间，从1路旁路阀依次打开所有旁路阀，提升阀不动作。
保护2：按阀门动作间隔时间，从1路旁路阀依次打开所有旁路阀后，从1#提升阀依次关闭所有提升阀。
H报警功能
在进出口压差、清灰气包压力、进出口烟温等重要参数出现异常情况时，将进行声光报警。
4、脉冲清灰控制硬件设计
安装上面的要求，控制系统采用西门子S7-200系列的S7-226。它具有结构紧凑、重量轻、体积小、功能强、性价比高等优点。脉冲清灰控制系统采用PLC作为核心控制器，PLC具有编程方便、工作稳定、抗干扰能力强、可靠性高和系统配置灵活等优点。脉冲清灰控制系统的PLC系统硬件包括CPU模块、输入输出模块，通讯模块。其中输入输出模块用于与外部设备连接，通讯模块用于与上位机进行通讯。脉冲清灰控制硬件构成如图3所示。
图3 脉冲清灰控制硬件构成
5、脉冲清灰控制软件设计
电磁脉冲阀一般按分室进行布置，逐行进行喷吹，假设有四个分室，则室工作顺序为1→2→3→4。为防止相邻电磁脉冲阀因连续喷吹造成的“二次扬尘”现象发生，每个分室采取错位进行喷吹的方式，假设分室有16个电磁脉冲阀，则各室脉冲阀喷吹顺序为：1-9-2-10-3-11-4-12-5-13-6-14-7-15-8-16。
清灰方式有定时清灰和定压清灰两种，优先采用定时清灰。在定時清灰方式下，袋区各分室按照设定的运行参数和固定的清灰顺序不断的进行循环清灰。定压清灰是通过对除尘器进出口压差进行实时监测和分析，以进出口压差作为控制依据实现闭环控制。当进出口压差大于工作压差上限值时，脉冲清灰工作启动，当进出口压差小于工作压差下限值时，脉冲清灰工作停止。清灰顺序与定时清灰相同。定时、定压清灰的工艺流程图如图4所示：
图4定时定压清灰工艺流程图
每个分室设有在线清灰、离线清灰、在线/离线结合三种工作模式，其中离线清灰涉及阀门连锁动作，当当前工作分室的工作模式为离线清灰时，该室提升阀（或风门）关断阻隔烟气后进行清灰，清灰结束该室提升阀（或风门）重新开启，并进入下一室进行清灰工作。另外，每个室还具有“超越”功能，实施“超越”功能后，该室将处于关闭状态，同时不再进行清灰工作。以单个室为例，在线/离线清灰的工艺流程图如图5所示。
图5在线/离线清灰工艺流程图
旁路保护以进口烟温作为控制依据，当进口烟温超限，启动旁路保护。为确保进口烟温测温的准确性，我们采用了“三选二”的检测方式，并在检测到烟温超限持续时间达到5秒后才启动旁路保护，以此防止误操作的发生。为降低因阀门动作对锅炉负荷的影响，阀门动作应遵循“先开后关”原则，并按一定的间隔时间逐一动作。旁路保护控制功能原理框图如图6所示。
图6 旁路保护控制功能原理框图
除了以上控制功能外，还在上位机上加入了对系统运行的相关重要参数的监测功能，如进出口压差、进出口烟温、清灰气包压力、料位信号等。当这些系统实时参数出现异常情况时，将作出相应的声光报警，以提醒运行人员进行相应的处理。
6、结束语
通过对以往布袋除尘器中脉冲清灰运用案例的总结，并结合长袋喷吹大型布袋收尘器的特点进行优化改进，不仅提高了清灰效率，同时也降低了系统能耗，为长袋喷吹大型布袋收尘器清灰的提供了有力的保障。
参考文献
[1]童庆.袋式除尘器脉冲清灰机理研究.
[2]蔡行健，黄文玉。深入浅出西门子S7-200 PLC.北京；北京航空航天大学出版社，2007.
关键字：长袋喷吹大型布袋收尘器 脉冲清灰
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-421-02
1、引言
工业化的不断发展，不仅给人类带来日新月异的变化，也给人类和大自然环境造成了极大的破坏。烟尘是造成大气污染的主要因素之一，减少大气污染的根本措施就是减少有害物质向大气的排放。众所周知，布袋除尘器比静电除尘器有更高的除尘效率，尤其对人体有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效。CBMP系列长袋喷吹大型布袋收尘器是我司吸收国外先进经验，结合国内成熟技术研制开发的新型高效布袋收尘器，采用长袋、低压喷吹，可广泛应用于电力、水泥、冶金、化工和垃圾焚烧等行业。由于其具有结构简单、重量轻、占地面积少、收尘效率高、可靠、高效等优点受到了广大用户的青睐。脉冲清灰控制技术作为袋区清灰的主要控制技术也在CBMP系列长袋喷吹大型布袋收尘器上得到更广泛的运用，因此研究脉冲清灰控制技术对CBMP系列长袋喷吹大型布袋收尘器发展尤为重要。
2、长袋喷吹大型布袋收尘器脉冲清灰系统构成
CBMP系列长袋喷吹大型布袋收尘器以压缩空气作为清灰气源，由脉冲阀、气包、喷吹管组成脉冲喷吹清灰装置，如图1所示。每排滤袋上方设有喷吹管，每根喷吹管上设有若干个喷吹孔，每个喷吹孔对准下部滤袋，喷吹管的一端与气包相连，气包进入压缩空气，气包上安装一个淹没式脉冲阀（带电磁阀）。电磁阀动作带动脉冲阀的膜片作短暂动作，气包内的压缩空气经脉冲阀瞬间通过喷吹管从小孔喷入滤袋内，使滤袋迅速向外膨胀，当袋壁膨胀到极限位置时，很大的张力使其受到强烈的冲击振动，并获得最大反向加速度从而开始向内收；但附着在滤袋表面的粉尘层不受张力作用，由于惯性力的作用而从滤袋上脱落，实现滤袋的清灰[1]。
图1 脉冲喷吹清灰装置结构
3、长袋喷吹大型布袋收尘器脉冲清灰控制功能及设计
3.1脉冲清灰控制原理
长袋喷吹大型布袋收尘器脉冲阀数量很大，我们在控制系统的输出电路设计中采用矩阵方式，每台控制器可采用一或多个矩阵，采用专用的固态继电器隔离输出电路模块和矩阵接口电路端子板。 脉冲清灰控制原理图如图2所示。
图2 脉冲清灰控制原理图
本清灰控制系统摆脱了以往单调的在线清灰模式，具有在线、离线、定时、定阻等多元化清灰模式可供选择，并可以在多种清灰模式间自由转换，也可设置条件进行自动转换。在除“就地”方式下，由PLC控制行选开关和列选开关的通断来实现相应电磁脉冲阀的喷吹控制。如图2中，行选开关A-1-OUT1和列选开关A-4-OUT1闭合时，跨接在R0、C0上的0#电磁脉冲阀被选通，进行喷吹动作。在“就地”方式下，可在现场就地操作箱上通过操作面板上的行选转换开关和列选对应按钮来实现对相应电磁脉冲阀的喷吹控制。如图3中，行选转换开关SA2的触点1、2闭合，即选通行选R0，然后再按下按钮SB1，则跨接在R0、C0上的0#电磁脉冲阀被选通，进行喷吹动作。
3.2脉冲清灰控制主要功能
脉冲清灰控制系统具有以下主要功能：
A在线清灰
在线清灰是指滤袋在过滤工作状态时，对滤袋进行清灰。在线清灰为电袋复合除尘器各分室的优选工作模式。
B离线清灰
离线清灰是指在对滤袋进行清灰前，把烟气流隔离不经过滤袋，然后再进行清灰。离线清灰一般需要除尘器有分室结构和切断分室烟气的阀门机构。不推荐使用离线清灰方式，只有在烟气粉尘出现异常细粘时，且滤袋阻力大于正常范围时方才选用。同时为保证整个锅炉系统的运行顺畅，即系统阻力不发生突变，应首先通知锅炉中央控制室，征得同意后方可进行。各清灰室提升阀按顺序依次通电，处于关闭状态，每组1个脉冲阀动作，每室按顺序通电。
C在线-离线结合清灰
在线-离线结合清灰指设备运行后开启清灰控制器，要求在线定时清灰模式每经过若干个周期后，自动进行一个周期的离线清灰模式，然后再自动切换为在线模式，以此类推。
D定时清灰
定时清灰是指按照预先设定的脉冲宽度、脉冲间隔等运行参数不断的循环进行脉冲清灰工作。定时清灰方式为袋除尘器脉冲清灰的优先选用方式，使用定时清灰方式，可使除尘器系统阻力趋于稳定。
E定阻清灰
定阻清灰是將除尘器实际进出口压差作为控制脉冲清灰运行的依据。当进出口压差大于设定的上限值时，开始脉冲清灰工作；当进出口压差小于设定的下限值时，停止脉冲清灰工作。使用定压清灰方式，可以在确保除尘器系统阻力保持在一定范围内的同时，降低系统的能耗。
F检修模式
检修模式指手动控制某室提升阀。检修室的提升阀气缸通电，关闭检修室的提升阀，该室所有脉冲阀不动作。而其它室仍然按原程序动作。正常情况下禁止进行检修模式操作，一般只在进行在线检修的情况下进行该操作。同样进行超越功能操作应通知锅炉中央控制室，征得同意后方可进行。
G旁路保护控制
旁路保护指系统在燃油点火、 超高超低温时，烟气直接从旁路烟道到除尘器出口而达到保护滤袋的一种保护方式。主要有高温保护报警及低温保护报警
①高温保护：当选择保护且预热器出口温度大于高温保护温度时，报警且按阀门间隔时间执行保护动作。当切换至报警或预热器出口温度小于高温保护温度值5度时，阀门按保护动作相反方式恢复。 ②高温报警：预热器出口温度大于高温报警时，输出高温报警。
③低温保护报警：当选择保护且 预热器出口温度小于低温保护报警温度时，报警且按阀门间隔时间执行保护动作。当切换至报警或预热器出口温度大于高温保护温度值5度时，阀门按保护动作相反方式恢复。
④保护动作分两种可选：
保护1：按阀门动作间隔时间，从1路旁路阀依次打开所有旁路阀，提升阀不动作。
保护2：按阀门动作间隔时间，从1路旁路阀依次打开所有旁路阀后，从1#提升阀依次关闭所有提升阀。
H报警功能
在进出口压差、清灰气包压力、进出口烟温等重要参数出现异常情况时，将进行声光报警。
4、脉冲清灰控制硬件设计
安装上面的要求，控制系统采用西门子S7-200系列的S7-226。它具有结构紧凑、重量轻、体积小、功能强、性价比高等优点。脉冲清灰控制系统采用PLC作为核心控制器，PLC具有编程方便、工作稳定、抗干扰能力强、可靠性高和系统配置灵活等优点。脉冲清灰控制系统的PLC系统硬件包括CPU模块、输入输出模块，通讯模块。其中输入输出模块用于与外部设备连接，通讯模块用于与上位机进行通讯。脉冲清灰控制硬件构成如图3所示。
图3 脉冲清灰控制硬件构成
5、脉冲清灰控制软件设计
电磁脉冲阀一般按分室进行布置，逐行进行喷吹，假设有四个分室，则室工作顺序为1→2→3→4。为防止相邻电磁脉冲阀因连续喷吹造成的“二次扬尘”现象发生，每个分室采取错位进行喷吹的方式，假设分室有16个电磁脉冲阀，则各室脉冲阀喷吹顺序为：1-9-2-10-3-11-4-12-5-13-6-14-7-15-8-16。
清灰方式有定时清灰和定压清灰两种，优先采用定时清灰。在定時清灰方式下，袋区各分室按照设定的运行参数和固定的清灰顺序不断的进行循环清灰。定压清灰是通过对除尘器进出口压差进行实时监测和分析，以进出口压差作为控制依据实现闭环控制。当进出口压差大于工作压差上限值时，脉冲清灰工作启动，当进出口压差小于工作压差下限值时，脉冲清灰工作停止。清灰顺序与定时清灰相同。定时、定压清灰的工艺流程图如图4所示：
图4定时定压清灰工艺流程图
每个分室设有在线清灰、离线清灰、在线/离线结合三种工作模式，其中离线清灰涉及阀门连锁动作，当当前工作分室的工作模式为离线清灰时，该室提升阀（或风门）关断阻隔烟气后进行清灰，清灰结束该室提升阀（或风门）重新开启，并进入下一室进行清灰工作。另外，每个室还具有“超越”功能，实施“超越”功能后，该室将处于关闭状态，同时不再进行清灰工作。以单个室为例，在线/离线清灰的工艺流程图如图5所示。
图5在线/离线清灰工艺流程图
旁路保护以进口烟温作为控制依据，当进口烟温超限，启动旁路保护。为确保进口烟温测温的准确性，我们采用了“三选二”的检测方式，并在检测到烟温超限持续时间达到5秒后才启动旁路保护，以此防止误操作的发生。为降低因阀门动作对锅炉负荷的影响，阀门动作应遵循“先开后关”原则，并按一定的间隔时间逐一动作。旁路保护控制功能原理框图如图6所示。
图6 旁路保护控制功能原理框图
除了以上控制功能外，还在上位机上加入了对系统运行的相关重要参数的监测功能，如进出口压差、进出口烟温、清灰气包压力、料位信号等。当这些系统实时参数出现异常情况时，将作出相应的声光报警，以提醒运行人员进行相应的处理。
6、结束语
通过对以往布袋除尘器中脉冲清灰运用案例的总结，并结合长袋喷吹大型布袋收尘器的特点进行优化改进，不仅提高了清灰效率，同时也降低了系统能耗，为长袋喷吹大型布袋收尘器清灰的提供了有力的保障。
参考文献
[1]童庆.袋式除尘器脉冲清灰机理研究.
[2]蔡行健，黄文玉。深入浅出西门子S7-200 PLC.北京；北京航空航天大学出版社，2007.