CN102430298A

CN102430298A - 大型袋式除尘器脉冲喷吹清灰控制系统及方法

Info

Publication number: CN102430298A
Application number: CN201110274855XA
Authority: CN
Inventors: 马智慧
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: CN102430298B

Abstract

本发明提供了一种大型袋式除尘器脉冲清灰系统及方法，控制系统包括控制电源、脉冲阀、停风阀继电器和跳仓继电器，脉冲阀的负极与跳仓继电器常闭触点、停风阀继电器常开触点依次串联后接至控制电源低电压端口，脉冲阀的正极与脉冲阀继电器常开触点串联后接至控制电源的高电压端口。控制方法包括全自动清灰控制模式、集中检修控制模式和除尘器本体安全连锁控制模式。本发明能实现除尘系统的自动清灰、备用跳仓清灰，保证清灰过程的智能化和合理化，能切换各种检修模式。

Description

大型袋式除尘器脉冲喷吹清灰控制系统及方法

技术领域

本发明属于脉冲袋式除尘器系统控制领域，特别涉及大型袋式除尘器脉冲喷吹清灰系统的智能控制策略。

背景技术

随着可持续发展的紧迫要求和人们环保意识的不断提高，钢铁企业逐渐加大了对环保设施的投资力度，大型脉冲喷吹袋式除尘器已在高炉矿焦槽、出铁场等粉尘重污染区域广泛应用，它承担着为高炉原燃料供应系统、上料系统、出铁场系统进行粉尘处理的关键任务。脉冲喷吹清灰系统是袋式除尘器的核心，其控制策略直接决定着除尘器运行的可靠性和经济性。

袋式除尘器的工作原理是：在含尘烟气进入袋式除尘器中的各仓室灰斗后，在灰斗导流系统的引导下，大颗粒粉尘分离后直接落入灰斗，其余粉尘随气流进入中箱体过滤区，尘粒被阻留于滤袋外表面上，净化后的气体由袋内经文氏管进入上部进气箱后，经提升阀、排风管排出。当滤袋表面积尘土达到一定量时，袋式除尘器中的脉冲喷吹系统逐一关闭提升阀，对关闭的提升阀所对应箱体中的电磁脉冲阀依次进行喷吹，压缩空气经喷嘴涌入滤袋，使滤袋径向变形从而抖落滤袋上的粉尘，落入灰斗中的粉尘，由卸输灰系统排出。

大型袋式除尘器除尘箱体多，拥有上百个脉冲阀和数十个提升阀，由于PLC(可编程逻辑控制器)本身没有足够的I/O(输入/输出)口对每个执行设备进行点对点控制，矩阵式一对多的脉冲阀控制方式是普遍采用的一种电气控制方式。基于这种电路模式，当前大型袋式除尘器脉冲清灰控制策略存在以下问题：一、自动控制为定时控制或定压差控制，只是实现清灰过程的简单循环，即：所有箱体参与除尘工作，根据定时或定压差原则从第一个箱体到最后一个箱体陆续进行清灰工作，清灰完成进入下一个周期；这种控制方式无法体现大型除尘器箱体多，备用能力强，支持在线检修等优势；二、不具备集中检修模式或集中检修功能与自动清灰过程切换不合理；三、除尘风机与除尘器相关信号连锁不够紧密，缺乏对除尘器本体的保护。

因此，一种基于新型扩展电路的脉冲喷吹清灰系统的智能控制策略应运而生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种大型袋式除尘器脉冲喷吹清灰控制系统及方法，本发明能实现除尘系统的自动清灰、备用跳仓清灰，保证清灰过程的智能化和合理化，能切换各种检修模式。

大型袋式除尘器脉冲喷吹清灰控制系统，包括控制电源、脉冲阀、停风阀继电器和跳仓继电器，脉冲阀的负极与跳仓继电器常闭触点、停风阀继电器常开触点依次串联后接至控制电源低电压端口，脉冲阀的正极与脉冲阀继电器常开触点串联后接至控制电源的高电压端口。

大型袋式除尘器脉冲喷吹清灰控制方法，包括全自动清灰控制模式、集中检修控制模式和除尘器本体安全连锁控制模式；全自动清灰控制模式用于袋式除尘器清灰及除尘室备用检修过程的控制，集中检修控制模式用于对指定除尘室进行集中检修过程的控制，除尘器本体安全连锁控制模式用于所述喷吹系统出现故障时的应急控制；所述喷吹清灰系统开启后通常处于全自动清灰控制模式，集中检修控制模式的中断条件由人为设定，除尘器本体安全连锁控制模式的中断条件为系统出现严重故障，集中检修控制模式和除尘器本体安全连锁控制模式的中断优先级高于全自动清灰控制模式。

所述的方法，全自动清灰控制模式包括定时和定阻两种清灰模式，其步骤包括：

S11)当定时时间到或者压差值达到设定值时，所述喷吹清灰系统清灰开始；

S12)判断当前除尘室是否处于备用检修状态，若是，断开跳仓继电器常闭触点，关闭停风阀，跳过该除尘室，进入下一除尘室进行清灰过程；若否，直接进入清灰过程，先合上当前除尘室的提升阀继电器，闭合跳仓继电器的常闭触点，提升阀关闭到位后进入下一步；

S13)将除尘器仓室上的脉冲阀继电器逐个合上，相应脉冲阀开始动作，待最后一个脉冲阀动作结束时打开当前除尘室的提升阀继电器，提升阀打开到位后进入下一步；

S14)进入下一个除尘器进行清灰，返回到步骤S12；若所有除尘室都已经完成清灰工作，等待满足定时或定阻清灰条件的下一个清灰开始信号，当得到信号后返回至步骤S11。

所述的方法，步骤S11的压差设定值为1.20MPa；步骤S12的备用检修状态判断条件为当前除尘室的提升阀继电器合上，当前除尘室的跳仓继电器常闭触点断开；步骤S13的每个脉冲阀动作时间T₁为0.1s，两个脉冲阀动作间隔时间T₂为5～10s，待最后一个脉冲阀动作结束时也等待T₂时间再打开当前除尘室的提升阀继电器。

所述的方法，集中检修模式的具体步骤包括：

S21)在上位机画面指定任意除尘室的任意一个脉冲阀每隔指定时间进行一次喷吹；

S22)对运行在全自动清灰控制模式的喷吹清灰系统发出中断信号，所述喷吹清灰系统进入集中检修模式；

S23)对正在进行的定时清灰或定阻清灰过程无条件中断，合上指定除尘室的提升阀继电器，关闭相应的提升阀，闭合指定除尘室的跳仓继电器的常闭触点；

S24)对该除尘室内指定的脉冲阀进行周期性间断喷吹，完成设备检修和调试；

S25)由集中检修模式切换至全自动清灰控制模式。

所述的方法，步骤S25中，由集中检修模式切换至定时清灰模式时，首先比较当前时间T₄与最后一个除尘室清灰完成时间T₃的时间差是否已经满足定时清灰条件，若满足则立刻开始一个周期的清灰，进入步骤S11；如果不满足，则继续等待直至定时时间条件满足后开始一个周期的清灰。

所述的方法，步骤S25中，由集中检修模式切换至定阻模式时，首先测量当前压差，当压差已经满足定阻清灰条件时则立刻开始一个周期的清灰，进入步骤S11；如果不满足则继续等待直至压差条件满足后开始一个周期的清灰。

所述的方法，因系统出现严重故障而进入除尘器本体安全连锁控制模式的方法为：所述喷吹清灰系统处于开到位状态的停风阀数目过少，某除尘室的清灰压力小于最小阈值，或所述喷吹清灰系统的压力差大于最大阈值，无条件停止风机；当某停风阀状态与命令不符，某除尘室的压力差在阈值之外时，或所述喷吹清灰系统的压力差大于上限时给予报警提示。

所述的方法，处于开到位状态的停风阀数目少于20个时，某除尘室的压力差小于0.1MPa，或所述喷吹清灰系统的压力差大于2.2MPa时，无条件停止风机；当某停风阀的状态与命令不符，某除尘室的压力差在0.3MPa～0.5MPa之外，或所述喷吹清灰系统的压力差大于1.8MPa时给予报警提示。

所述的方法，处于全自动清灰控制模式时，由定时模式切换至定阻模式的方法为，当前进行的清灰过程继续，待到达步骤S14本周期清灰结束后，开始进入定阻模式清灰，转入步骤S11；由定阻模式切换至定时模式的方法为，当前进行的清灰继续，待到达步骤S14本周期清灰结束后，开始进入定时模式清灰，转入步骤S11。

本发明的优点：我们可以通过接通停风阀继电器和脉冲阀继电器实现某一箱体的停风阀和脉冲阀的动作，通过接通停风阀继电器和断开跳仓继电器实现某一箱体停风，且其脉冲阀不会动作，从而实现自动清灰时跳跃备用箱体的功能。

本发明能实现除尘系统的自动清灰、备用跳仓清灰，保证清灰过程的智能化和合理化；实现完善的集中检修功能，保证各种运行和检修模式的合理切换；实现对除尘器与风机的合理连锁，保证除尘器工作在安全状态。

附图说明

图1是本发明中新型矩阵电路图。

图2是本发明中停风跳仓控制电路图。

图3是本发明中脉冲阀控制电路图。

图4是本发明中袋式除尘清灰系统图。

图中，1：脉冲阀，每个箱体11个；2：停风阀继电器，每个箱体1个；3：跳仓继电器，每个箱体1个；4：脉冲阀继电器，共计11个；5：上箱体及喷吹装置；6：中箱体；7：停风阀；8：滤袋。

具体实施方式

针对现有矩阵控制电路和清灰控制策略的不足，本发明为大型袋式除尘器脉冲喷吹系统设计一种新型的矩阵扩展电路，并提供与之紧密结合的喷吹系统的智能控制策略，实现除尘系统的自动清灰、备用跳仓清灰，保证清灰过程的智能化和合理化；实现完善的集中检修功能，保证各种运行和检修模式的合理切换；实现对除尘器与风机的合理连锁，保证除尘器工作在安全状态。

本发明所采用的方案是：搭建新型矩阵扩展电路，并对应研发一种具有自动清灰、备用跳仓清灰、集中检修功能的脉冲喷吹清灰控制策略。对于有用m个箱体(停风阀)、每个箱体有n个脉冲阀的大型袋式除尘器，在主控柜中定义三部分的继电器输出。首先，定义m个输出点对应m个停风阀，定义m个输出点对应m个跳仓继电器，定义n个点对应m*n个脉冲阀，矩阵控制电路如图1所示。

下面结合附图通过具体实施例进行具体描述，但并不作为本发明做任何限制的依据。

在箱体1中，所有脉冲阀1的负极COM1与停风阀继电器2常开触点以及跳仓继电器3常闭触点串联后接至控制电源的0V，脉冲阀1的正极MC与脉冲阀继电器4常开触点串联接至控制电源的24V，11个脉冲阀1的正极MC1～MC11分别与1MC-KA～11MC-KA(即1～11号脉冲阀继电器)的常开触点串联接至控制电源的24V。上箱体及喷吹装置5内设有脉冲阀1和停风阀7，停风阀7位于滤袋8上方，滤袋8下方出口设有中箱体6。停风阀继电器2接至停风阀7。

在2～28号箱体中，脉冲阀以及停风阀的接线方式与箱体1相同。

本发明的实施例：本发明的脉冲袋式除尘器有28个停风阀和28个除尘仓室，每个仓室有11个电磁阀，其喷吹电路如附图1、附图2、附图3所示，跳仓继电器的引入是本发明的电路核心和清灰系统跳仓理念的基石，既沿用了原有矩阵电路的一对多的控制方式，又使得备用仓的停风阀在停风的同时，不会因其他箱体脉冲阀的动作而导致备用箱体中的脉冲阀同步动作。例如：当1号停风阀、1号脉冲阀继电器线圈得电时，则1号除尘室的停风阀关闭，1号除尘器的1号脉冲阀打开。当1号和2号停风阀、2号跳仓继电器、3号脉冲阀继电器线圈得电时，则2号除尘室处于备用检修状态，其脉冲阀不动作，其停风阀关闭；1号除尘室的停风阀关闭，1号除尘室3号脉冲阀打开。风机则和除尘器无关，单独有自己的控制系统。下面结合附图1中的电路，详细介绍喷吹系统的智能控制策略。

(1)全自动清灰过程中的跳仓策略：

自动控制采用压差(定阻)和定时两种控制方式，两种控制方式也可以自动转换。当定时时间到或者压差值达到设定值(如1.20MPa)时，袋式除尘器清灰开始。首先，判断1号除尘室是否处于备用检修状态(处于备用状态时，1号除尘器仓室的停风阀继电器常开触点闭合，1号跳仓继电器常闭触点断开，这样保证了备用检修的1号除尘室的停风阀关闭后，不会有脉冲阀随着其他除尘室脉冲阀的动作而动作)，若是，直接进入2号除尘器仓室判断是否要进行清灰工作；若否，关闭1号除尘室的停风阀，接着1号除尘器仓室上的脉冲阀逐个开始动作，脉冲阀动作时间为T1＝0.1秒(可调)，脉冲阀动作的间隔时间为T2＝5～10秒(可调)，待第11个脉冲阀动作结束延时T2时间，打开停风阀，进入2号仓室进行清灰。然后，判断2号除尘室是否处于备用检修状态，重复1号除尘器仓室的清灰和判断过程，直至完成28号除尘室的清灰工作。待第28号除尘室清灰完成或跳仓清灰完成后，本周期清灰工作完成，等待自动控制状态下下一个清灰开始信号。

(2)集中检修模式以及与自动清灰过程的智能切换控制策略：

集中检修模式，即：在上位机画面指定任意仓室的任意一个脉冲阀每隔指定时间进行一次喷吹，方便对脉冲阀的检修调试。集中检修模式和自动清灰模式之间需要合理切换，检修模式级别具有最高中断功能。当清灰系统进入检修模式，则正在进行的定时清灰和定阻清灰过程无条件中断，系统将关闭指定仓室的停风阀，并对指定仓室内指定的脉冲阀进行周期性间断喷吹，完成设备检修和调试；当由检修模式切换至定时清灰模式时，比较当前时间T4与T3(定时清灰或定阻清灰模式下，最后一个28号除尘器清灰或跳仓清灰完成的时间为T3)的时间差是否已经满足定时清灰条件，若满足则立刻开始一个周期的清灰，如果不满足，则继续等待至定时时间条件满足后开始一个周期的清灰；当由检修模式切换至定阻模式时，根据压差条件决定是否开始一个周期的清灰工作；当由定时模式切换至定阻模式时，当前进行的清灰继续，待本周期清灰结束后，开始进入定阻模式清灰；当定阻模式切换至定时模式时，当前进行的清灰继续，带本周期清灰结束后，开始进入定时模式清灰。

(3)除尘器本体安全连锁控制策略：

为了保证除尘器工作在安全状态，保证除尘器的除尘效果和使用寿命，在以下情况下需要停止风机：若因停风阀气源中断等原因造成除尘器处于开到位状态的停风阀数目过少，将会产生巨大负压而损坏除尘器，当停风阀数目开到位的数目小于20个时，无条件停风机；当除尘器清灰低于0.1MPa时，即除尘器已经无法正常喷吹清灰时，停风机；当除尘器压差大于2.2MPa，停风机；另外，当以下情况发生时，需要给予报警提示：当停风阀状态与命令不符，清灰压力高于0.5MPa或低于0.30Mpa，除尘器压差大于1.8MPa时。

综上，大型袋式除尘器脉冲喷吹系统智能控制策略，基于一种喷吹系统的新型矩阵控制电路，实现了清灰系统的自动清灰过程的备用跳仓功能和除尘室的在线备用检修，保证了系统的多种工作模式的智能切换，确保了除尘器任意除尘室需要检修等情况下自动清灰程序的合理性、智能型和通用性。

Claims

1.大型袋式除尘器脉冲喷吹清灰控制系统，其特征在于：其包括控制电源、脉冲阀、停风阀继电器和跳仓继电器，脉冲阀的负极与跳仓继电器常闭触点、停风阀继电器常开触点依次串联后接至控制电源低电压端口，脉冲阀的正极与脉冲阀继电器常开触点串联后接至控制电源的高电压端口。

2.大型袋式除尘器脉冲喷吹清灰控制方法，其特征在于：包括全自动清灰控制模式、集中检修控制模式和除尘器本体安全连锁控制模式；全自动清灰控制模式用于袋式除尘器清灰及除尘室备用检修过程的控制，集中检修控制模式用于对指定除尘室进行集中检修过程的控制，除尘器本体安全连锁控制模式用于所述喷吹系统出现故障时的应急控制；所述喷吹清灰系统开启后通常处于全自动清灰控制模式，集中检修控制模式的中断条件由人为设定，除尘器本体安全连锁控制模式的中断条件为系统出现严重故障，集中检修控制模式和除尘器本体安全连锁控制模式的中断优先级高于全自动清灰控制模式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：全自动清灰控制模式包括定时和定阻两种清灰模式，其步骤包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤S11的压差设定值为1.20MPa；步骤S12的备用检修状态判断条件为当前除尘室的提升阀继电器合上，当前除尘室的跳仓继电器常闭触点断开；步骤S13的每个脉冲阀动作时间T₁为0.1s，两个脉冲阀动作间隔时间T₂为5～10s，待最后一个脉冲阀动作结束时也等待T₂时间再打开当前除尘室的提升阀继电器。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：集中检修模式的具体步骤包括：

S25)由集中检修模式切换至全自动清灰控制模式。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤S25中，由集中检修模式切换至定时清灰模式时，首先比较当前时间T₄与最后一个除尘室清灰完成时间T₃的时间差是否已经满足定时清灰条件，若满足则立刻开始一个周期的清灰，进入步骤S11；如果不满足，则继续等待直至定时时间条件满足后开始一个周期的清灰。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤S25中，由集中检修模式切换至定阻模式时，首先测量当前压差，当压差已经满足定阻清灰条件时则立刻开始一个周期的清灰，进入步骤S11；如果不满足则继续等待直至压差条件满足后开始一个周期的清灰。

8.根据权利要求2～7中任一项所述的方法，其特征在于，因系统出现严重故障而进入除尘器本体安全连锁控制模式的方法为：所述喷吹清灰系统处于开到位状态的停风阀数目过少，某除尘室的清灰压力小于最小阈值，或所述喷吹清灰系统的压力差大于最大阈值，无条件停止风机；当某停风阀状态与命令不符，某除尘室的压力差在阈值之外时，或所述喷吹清灰系统的压力差大于上限时给予报警提示。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：处于开到位状态的停风阀数目少于20个时，某除尘室的压力差小于0.1MPa，或所述喷吹清灰系统的压力差大于2.2MPa时，无条件停止风机；当某停风阀的状态与命令不符，某除尘室的压力差在0.3MPa～0.5MPa之外，或所述喷吹清灰系统的压力差大于1.8MPa时给予报警提示。

10.根据权利要求3～7中任一项所述的方法，其特征在于：处于全自动清灰控制模式时，由定时模式切换至定阻模式的方法为，当前进行的清灰过程继续，待到达步骤S14本周期清灰结束后，开始进入定阻模式清灰，转入步骤S11；由定阻模式切换至定时模式的方法为，当前进行的清灰继续，待到达步骤S14本周期清灰结束后，开始进入定时模式清灰，转入步骤S11。