三菱电机自动化（中国）有限公司

摘要：根据静电除尘的基本原理，介绍了PLC在静电除尘监控系统的应用，对该系统的结构、功能等方面作了详细的说明，重点阐述了振打电机和保温箱加热控制程序的设计。
关键词：静电除尘；PLC；振打；加热；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

    静电除尘装置（electrostatic precipitator，简称EP或ESP）是工业中应用十分广泛的粒子捕集设备（固体、液体），尤其对于百万m3/h以上的烟气量除尘。目前，我国的大气污染已危害了人们的身体健康，研究表明，引起慢性障碍性呼吸道疾病的主要因素是大气污染。而且大气污染造成了巨大的经济损失，制约了经济的发展。仅酸雨造成的经济损失就达到1 165亿元（1995年），约占当年国民生产总值2%。近年来，工业烟尘、粉尘排放是我国大气污染物防治的重点之一。要达到限期达标排放，实现国家规定的总量控制指标，采用静电除尘无疑是当前解决工业烟尘、粉尘污染问题的一种非常有效的方法。

2  静电除尘的基本原理

    让含尘烟气通过电压极高的静电场，由于静电场中存在大量的电离子，当烟气通过时，烟气中的小颗粒烟尘就会吸附大量的正负离子。正负离子在电场作用下，各自带着烟气中的小颗粒烟尘向电场两极移动，当荷电颗粒到达极板时就释放离子，而颗粒则依附在极板上，随着越来越多烟气颗粒的依附，极板上就形成了块状的尘埃。这时，通过振打机构，使块状尘埃掉落灰仓，完成收尘的过程，使烟气中的尘粒和气体相分离，达到净化气体的目的。

3  系统结构

    本系统是一个基于Windows98/NT 多任务操作平台，操作方便、使用简单的监控系统。用户通过上位机，能对高压整流供电设备、电加热设备、振打设备、卸灰等设备进行远程控制，并自动显示、记录各设备的运行状态、报警状态及运行参数。同时，通过粉尘浊度信号检测，自动实现闭环控制，减轻了运行人员的负担，达到高效节能的目的。通过上位机控制信号与下位机PLC进行联络，自动完成静电除尘的投运或停运。系统通过对电场运行参数和伏安曲线等数据的分析，实现对振打机构的振打时序进行优化调整，以达到电极振打与电场供电的有效配合。另外，系统具有远程通讯接口，通过该接口可与Internet计算机网络相连，实现远程检测、维护、监视及控制。系统结构如图1所示。

 
图1  静电除尘监控系统结构图

4  现场PLC自动控制单元

    静电除尘现场自动控制单元，用于控制电除尘器的振打、加热、排灰等工作。根据料位、温度等输入信号控制灰斗的自动卸灰和加热器的自动恒温加热，驱动振打电机。静电除尘控制线路由以下几个部分组成：阴极振打电机部分、阳极振打电机部分、保温箱加热部分、灰斗加热部分、报警输出部分和进出口风头温度显示等。控制部分中心采用日本三菱公司的FX1N-60MR PLC。主要的控制及检测内容包括：(1) 振打电机控制；(2) 绝缘子及灰斗加热控制；(3) 温度信号检测；(4) 料位信号检测；(5) 工艺连锁控制；(6) 报警信号检测。
    ?  对于电加热系统，共分4路，其中3路为高压套管保温箱加热器，加热功率为每路8.8kW，另一路为阴极瓷柱加热器，加热功率为3kW。手动时，由转换开关接通各路高压套管保温箱电加热器；自动时，通过8Rt-10Rt铂电阻温度传感器和温度调节显示控制仪（上限温度设定为120℃，下限温度设定为105℃）取开关量至PLC，由PLC对各路高压套管保温箱加热器进行上下限恒温控制，阴极瓷柱加热为长期加热。
    ?  对于灰斗加热系统，电加热器共分3路，加热功率为2.2KW，由按钮开关自动接通输入，通过8Rt～10Rt铂电阻温度传感器和温度调节显示控制仪（上限温度设定为40℃，下限温度设定为5℃）取开关量至PLC，由PLC对各路灰斗加热器进行上下限恒温控制。 
    ?  排灰电机控制提供手动和自动连续排灰。手动时，当上料位开关闭合时，排灰声光报警信号报警，提示排灰人员操作排灰电机，设有排灰门限位开关。

5  PLC控制程序设计

5.1  振打电机控制部分
 

图4  保温箱加热部分工作流程图
 
图5  保温箱加热部分控制梯形图

    保温箱加热部分控制原理如下：系统启动，接通X0时，辅助线圈M200吸合，触点M200接通，X7接通，输出Y11，一电场加热开始工作。加热到温度上限时，X10接通，Y11停止输出。当故障信号X23接通时，也会停止Y11。二、三电场加热工作方式与一电场相同。阴极瓷轴加热方式为连续加热。其工作流程图如图4所示，其控制梯形图如图5所示。
5.3  灰斗加热部分
    灰斗加热部分控制原理与保温箱加热部分控制原理基本相同。只是多了一组输出。

6  结论

    本系统通过主机监控软件InTouch以及现场PLC自动控制单元，实现对静电除尘系统的监控和管理。通过控制电除尘器的振打、加热、排灰等相关的低压用电设备，根据料位、温度信号的输入来控制卸灰和自动恒温控制加热。其中，控制中心采用日本三菱公司FX1N-60MR PLC，该PLC具有动作灵敏，可靠性高，操作简单。电机控制回路采用ABB公司S250S系列断路器和上海人民电器厂B系列交流接触器及T系列热继电器组合使用，电路结构简单，动作可靠，使用维护方便。通过断路器及热继电器进行双重保护并设有电机过载故障声光报警信号。电加热回路采用断路器及熔断器保护，设有欠流声光报警信号及现场操作箱开关，可直接切断或接通各路电加热的主回路。电加热控制提供连续加热和自动恒温加热两种方式。

参考文献:
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[6] Wonderware FactorySuite InTouch 设计参考手册,1998.