CN104001385B - 一种往复式速度自适应脉冲喷吹装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种往复式速度自适应脉冲喷吹装置，属于除尘装置。在花板上有多个孔，在每一个孔上均连接有滤袋，左导轨和右导轨均为工字钢，并固定在花板的两边上；在左导轨、右导轨上各有一个对应的移动平台，左移动平台和右移动平台之间由一根水平喷吹管连接；水平喷吹管的出气端垂直于滤袋的袋口；水平喷吹管的入气端连接着电磁脉冲阀的出气端；电磁脉冲阀的入气端通过一根耐温高压输气管与高压储气罐连接；高压储气罐连接在花板的前端；光电感应前板连接在花板的前端，光电感应后板连接在花板的后端，光电感应侧板连接在花板的侧边，三个感应板均是用来反映水平喷吹管的位置信息；控制装置连接在左移动底板上。优点：该装置结构简单，可靠性高。

Description

一种往复式速度自适应脉冲喷吹装置

技术领域

本发明涉及一种除尘装置，尤其涉及一种往复式速度自适应脉冲喷吹装置。

背景技术

目前，袋式除尘器是干法除尘设备中除尘效率最高的设备，袋式除尘器的清灰装置是其重要设备之一。目前，普遍采用气体脉冲喷吹清灰的方法进行清灰，传统的脉冲喷吹袋式除尘器一般采用固定式脉冲喷吹清灰方式，这种方式的制作及控制都较为简单，但在实际使用中，由于其采用的脉冲阀数量较多，然而其中任意一个脉冲阀的损坏，都将导致整个脉冲喷吹系统的失效，并且由于其故障因素太多，不易后期维护与检修。

目前采用的单脉冲喷吹的装置中，有些根据每排布袋的堵塞情况实时调整脉冲阀的位置实现喷吹，这种方式实时性较好，但是其依靠压力传感器去检测每排布袋的堵塞情况，每排布袋均需安装至少一个压力传感器，使用压力传感器较多，控制系统复杂，使其可能导致故障的因素增多，不易后期维护与检修。还有一些，采用让脉冲阀以固定速度来回移动，实现对每排布袋的定时喷吹，这种方式控制系统简单，易于维护和检修，但是其实时性较差，实际使用中，经常出现每个布袋的喷吹频率过高或者喷吹频率不足的现象。不能达到最佳的喷吹效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种往复式速度自适应的脉冲喷吹装置，可大幅度的减少压缩空气的使用量，降低使用成本，并且可根据实际工况，自动调整其往复移动的速度，实现对工况的自适应。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：该自适应脉冲喷吹装置，包括：花板、左导轨、右导轨、水平喷吹管、左移动平台、右移动平台、滤袋、高压储气罐、光电感应前板、耐温高压输气管、光电感应侧板、电磁脉冲阀、光电感应后板和风压/差压传感器；在花板上有多个孔，在每一个孔上均连接有滤袋，左导轨和右导轨均为工字钢，并固定在花板的两边上；在左导轨、右导轨上各有一个对应的移动平台，所述的移动平台分为左移动平台和右移动平台；左移动平台和右移动平台之间由一根水平喷吹管连接；水平喷吹管的出气端垂直于滤袋的袋口；滤袋的袋口处连接有风压/差压传感器；水平喷吹管的入气端连接着电磁脉冲阀的出气端；电磁脉冲阀的入气端通过一根耐温高压输气管与高压储气罐连接；高压储气罐连接在花板的前端；光电感应前板连接在花板的前端，光电感应后板连接在花板的后端，光电感应侧板连接在花板的侧边，三个感应板均是用来反映水平喷吹管的位置信息；控制装置连接在左移动底板上。

所述的控制装置包括主控制器、传感器、继电器、脉冲阀和电机控制器，光电感应前板、光电感应侧板、光电感应后板、侧红外壁障传感器、后红外壁障传感器和前红外壁障传感器分别与主控制器的输入端连接，主控制器的输出端与四路继电器连接，其中三路与电机控制器连接，一路与脉冲阀连接，电机控制器与电动机连接，控制装置由开关电源供电。

所述的左移动平台包括：电动机、电机控制器、左移动底板、从动链轮、链条、主动链轮、电机固定支架和控制装置；电动机、电机控制器、左移动底板、从动链轮、链条、主动链轮、电机固定支架、主动H型槽轮、外轴承座、内轴承座、侧红外壁障传感器、后红外壁障传感器、前红外壁障传感器；在左移动平台连接一个主动H型槽轮和一个从动H型槽轮，从动H型槽轮位于左移动底板的底面上，主动H型槽轮通过外轴承座和内轴承座及轴承连接在移动平台上；在主动H型槽轮和从动H型槽轮之间的左移动底板上通过电机固定支架连接有电动机，在左移动底板的正面连接有控制装置和电机控制器、侧红外壁障传感器、后红外壁障传感器和前红外壁障传感器，电动机的输出轴上连接有主动链轮，主动H型槽轮连接有从动链轮，在主动链轮和从动链轮上连接有链条。

所述的右移动平台包括从动H型槽轮及右移动底板，从动H型槽轮连接在右移动底板上。

有益效果，由于用了上述方案，采用单脉冲喷吹装置，脉冲喷气管随移动平台左右移动，在每排布袋上方减速喷气，并根据几排布袋的堵塞情况实时调整平台的移动速度，已达到调整每排布袋接受喷气的频率，堵塞的快平台移动的快，喷气频率高，反则平台移动的慢，喷气频率低，以此达到既满足实际工况需求，又节省用气量的要求，从而节省能源。清灰过程中，控制装置控制驱动装置通过传动装置控制水平喷吹管在轨道直线方向做往复水平运动。工况识别装置将检测到的工况实时传输给控制装置，控制装置通过判断工况控制驱动装置实现水平喷吹管速度的控制。位置探测装置将位置信息传输给控制装置，控制装置通过位置的判断控制驱动装置实现水平喷吹管运动、停止、换向，并且通过位置的判断控制脉冲阀的通断，实现喷吹清灰。

优点：

1.该脉冲喷吹装置，结构简单，可靠性高，提高了压缩空气的利用率，并且由于其只有一个脉冲阀，降低了设备的故障率的同时使得维修方便了很多。

2.采用插值的方式布置压力传感器，无需在每一排布袋都布置一个压力传感器，可间隔三到五排布置一个压力传感器。大大减少了压力传感器的使用数量，增加设备及其系统的可靠性，大大降低了成本且减小了维护和维修难度。

3.该脉冲喷吹装置，通过工况检测装置，对工况进行分析后，控制水平喷气管往复的速度以实现对工况的自适应，大大提高了高压气体、电能的利用率及其喷吹效率，降低了设备的故障率。

附图说明

图1是本发明往复式速度自适应脉冲喷吹装置的三维结构示意图。

图2是本发明的往复式速度自适应脉冲喷吹装置的侧视图。

图3为本发明的往复式速度自适应脉冲喷吹装置控制装置电路图。

图4是本发明的左移动平台内部结构三维结构示意图。

图5是本发明的左移动平台的仰视图。

图6是本发明的工况识别装置示意图。

图7为本发明的主控制器电源转换模块图。

图8为本发明的主控制器与外围器件连接图。

图9为本发明的主控制器通信模块连接图。

图10为本发明的主控制器复位模块图。

图中，1、花板；2-1、左导轨；2-2、右导轨；3、水平喷吹管；4-1、左移动平台；4-2、右移动平台；5、滤袋；6、高压储气罐；7、光电感应前板；8、耐温高压输气软管；9、光电感应侧板；10、电磁脉冲阀；11、光电感应后板；12、电动机；13、电机控制器；14、左移动底板；15、从动链轮；16、链条；17、主动链轮；18、电机固定支架；19、控制装置；20、主动H型槽轮；21、外轴承座；22、内轴承座；23、从动H型槽轮；24-1、侧红外壁障传感器；24-2、后红外壁障传感器；24-3、前红外壁障传感器；25、高压导气硬管；26、风压/差压传感器。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。

实施例1：该自适应脉冲喷吹装置，包括：花板1、左导轨2-1、右导轨2-2、水平喷吹管3、左移动平台4-1、右移动平台4-2、滤袋5、高压储气罐6、光电感应前板7、耐温高压输气管8、光电感应侧板9、电磁脉冲阀10、光电感应后板11和风压/差压传感器26；在花板1上有多个孔，在每一个孔上均连接有滤袋5，左导轨2-1和右导轨2-2均为工字钢，并固定在花板1的两边上；在左导轨2-1、右导轨2-2上各有一个对应的移动平台，所述的移动平台分为左移动平台4-1和右移动平台4-2；左移动平台4-1和右移动平台4-2之间由一根水平喷吹管3连接；水平喷吹管3的出气端垂直于滤袋5的袋口；滤袋5的袋口处连接有风压/差压传感器26；水平喷吹管3的入气端连接着电磁脉冲阀10的出气端；电磁脉冲阀10的入气端通过一根耐温高压输气管8与高压储气罐6连接；高压储气罐6连接在花板1的前端；光电感应前板7连接在花板的前端，光电感应后板11连接在花板的后端，光电感应侧板9连接在花板1的侧边，三个感应板均是用来反映水平喷吹管3的位置信息；控制装置19连接在左移动底板14上。

所述的控制装置包括主控制器、传感器、继电器、脉冲阀和电机控制器，光电感应前板7、光电感应侧板9、光电感应后板11、侧红外壁障传感器24-1、后红外壁障传感器24-2和前红外壁障传感器24-3分别与主控制器的输入端连接，主控制器的输出端与四路继电器连接，其中三路与电机控制器连接，一路与脉冲阀连接，电机控制器与电动机12连接，控制装置由开关电源供电。

所述的左移动平台包括电动机12、电机控制器13、左移动底板14、从动链轮15、链条16、主动链轮17、电机固定支架18和控制装置；电动机12、电机控制器13、左移动底板14、从动链轮15、链条16、主动链轮17、电机固定支架18、主动H型槽轮20、外轴承座21、内轴承座22、侧红外壁障传感器24-1、后红外壁障传感器24-2、前红外壁障传感器24-3。

在左移动平台4-1连接一个主动H型槽轮20和一个从动H型槽轮23，从动H型槽轮23位于左移动底板14的底面上，主动H型槽轮20通过外轴承座21和内轴承座及轴承连接在移动平台上；由主动H型槽轮20带动左移动平台4-1在左导轨2-1上往复移动，在主动H型槽轮20和从动H型槽轮23之间的左移动底板14上通过电机固定支架18连接有电动机12，在左移动底板14的正面连接有控制装置19和电机控制器13、侧红外壁障传感器24-1、后红外壁障传感器24-2和前红外壁障传感器24-3，电动机12的输出轴上连接有主动链轮17，主动H型槽轮20连接有从动链轮15，在主动链轮17和从动链轮15上连接有链条16。

所述的右移动平台包括从动H型槽轮23及右移动底板，从动H型槽轮23连接在右移动底板上。

具体的：

如图1所示，本发明实施例所说的一种往复式速度自适应脉冲喷吹装置，包括：花板1、左导轨2-1、右导轨2-2、水平喷吹管3、左移动平台4-1、右移动平台4-2、滤袋5、高压储气罐6、光电感应前板7、耐温高压输气管8、光电感应侧板9、电磁脉冲阀10和光电感应后板11。左导轨2-1和右导轨2-2均采用工字钢固定在花板1上。在左右导轨上各有一个对应的移动平台，左移动平台4-1和右移动平台4-2均各由两个H型槽轮带动平台在导轨上往复移动，左移动平台4-1和右移动平台4-2间由一根水平喷吹管3连接。水平喷吹管10的出气端垂直于滤袋5的袋口。水平喷吹管10的入气端连接着电磁脉冲阀10的出气端。电磁脉冲阀10的入气端通过一根耐温高压输气管8与高压储气罐6连接。光电感应前板7、光电感应后板11、光电感应侧板9均是用来反映水平喷吹管3的位置信息。

如图2-3所示。为发明的一种往复式速度自适应脉冲喷吹装置的左移动平台，为了将其表达清楚，将其外罩去除。还包括：电动机12、电机控制器13、左移动底板14、从动链轮15、链条16、主动链轮17、电机固定支架18、控制装置19、主动H型槽轮20、外轴承座21、内轴承座22、从动H型槽轮23、侧红外壁障传感器24-1、后红外壁障传感器24-2、前红外壁障传感器24-3。

电动机12采用永磁直流电机，将电动机12固定在电机固定支架8上，并将电机固定支架8固定在左移动底板14上，电动机12带动主动链轮17通过链条16将动力传递到从动链轮15上，从动链轮15和主动H型槽轮20固定在同一根轴上，从而将动力传递到主动H型槽轮20上，该轴通过外轴承座21和内轴承座22连接在左移动底板14的下侧。在左移动底板14的下侧还有侧红外壁障传感器24-1、后红外壁障传感器24-2和前红外壁障传感器24-3，这三个红外壁障传感器均采用E18-D80NK红外避障传感器。后红外壁障传感器24-2和前红外壁障传感器24-3结合图1的光电感应后板11和光电感应前板7来控制电动机12的换向，实现水平喷吹管3的往复运动。侧红外壁障传感器24-1结合图1的光电感应侧板9来控制电动机2的启停和电磁脉冲阀10的开关，当侧红外壁障传感器24-1感应到光电感应侧板9时，控制电动机2减速并停止，并控制电磁脉冲阀10的通断，实现减速停止喷气，喷气完成后恢复电动机2为原速。电机控制器13我们选用MMT-4Q直流电机驱动器。控制装置19我们选用以STM32F103为芯片的系统板，利用控制装置19采集侧红外壁障传感器24-1、后红外壁障传感器24-2和前红外壁障传感器24-3的信号来控制电磁脉冲阀10的通断和电机控制器13从而控制电动机2的速度。从而实现该装置的往复移动。

如图4所示。高压储气罐6和电磁脉冲阀10通过一根水平导管25和一根耐温高压输气管8连接，将一根水平导管25布置在花板1的下侧，耐温高压输气管8在花板1下侧伸缩与移动，这样的布置方式，外观简洁大方，并且不会影响花板1上端侧红外壁障传感器24-1、后红外壁障传感器24-2和前红外壁障传感器24-3的工作。

如图5所示。该装置为工况识别模块。K022型风压/差压传感器25的两端分别位于滤袋5的入气口和出气口处。用来检测滤袋5出气口和入气口的压差，从而判断此时的工况，并将工况信息传递给控制装置19，控制装置19根据压差传感器25传来的模拟量来控制电动机2的速度，从而实现其往复速度的自适应。

往复式速度自适应脉冲喷吹装置实现脉冲喷吹和速度自适应的步骤为：E18-D80NK红外避障传感器感应到光电感应板时有障，将输出数字信号至控制芯片，控制芯片采用STM32F103控制芯片；

1、数字信号进去控制芯片后，STM32F103根据E18-D80NK红外避障传感器的连接管脚来判断是什么方位的红外传感器感应到了光电感应板；

2、如果是前后红外传感器发来的数字信号，则STM32F103通过控制LY-JDQ4四路继电器模块从而控制MMT-4Q直流电机驱动器来控制永磁直流电机的换向；

3、如果是侧面红外传感器发来的数字信号，则STM32F103通过控制LY-JDQ4四路继电器模块从而控制MMT-4Q直流电机驱动器的停止与前进和电磁脉冲阀的通断，实现喷吹；

4、K022型风压/差压传感器输出的模拟信号输入到STM32F103芯片中，通过预先标定的速度压力曲线，STM32F103芯片将采到的4-20MA的电流信号，换算成控制电机速度的0-5V的电压信号，通过模拟量输出来控制电机往复运动的转速，从而达到速度自适应的目的。

往复式速度自适应脉冲喷吹装置的电路连接方式为：

1、往复式速度自适应脉冲喷吹装置由外部220V供电。阀和三个K022型风压/差压传感器，5V电压用于驱动三个E18-D80NK红外避障传感器及给STM32F103芯片板供电，电路标记Vcc5V。在48V/400W开关电源上可以得到48V电，48V电用于驱动MMT-4Q直流电机控制器，通过控制器给直流永磁电机供电。

2、工况识别模块中，主要由K022型风压/差压传感器来判别工况，K022型风压/差压传感器由24V供电，有两个端口(一个放在布袋内，一个放在布袋外)，工作时两口压差在0-2500Pa,对应的电流信号为4-20mA,当粉尘量变化时，布袋过滤粉尘，布袋拥堵的程度有所变化，布袋内外的压差将发生变化，将差压信号转换成4-20MA的模拟信号传递给STM32F103芯片。当粉尘量小时，布袋内外压差较小，此时电流信号较小，传给STM32F103芯片时，芯片控制将减小电机转速，使每个布袋喷气间隔增大，降低用气量及用电量，节省能源。反之将增大电机转速，使每个布袋喷气间隔减小，从而确保布袋不会拥堵太久。

3、STM32F103为本系统的主要控制系统，其电源由开关电源Q-120D供给5V直流电，如图7为两个调压滤波电路，分别各自得到5V及3.3V稳压源，由于芯片为微型处理器，对电压要求比较严格，所以经开关电源供给的5V电压不能直接供芯片使用，还需要加电压转换电路，芯片AMS1117-5.0为5V电压转换芯片，需要配合滤波电路使用。芯片AMS1117-3.3为3.3V电压转换芯片，也需要配合滤波电路使用如图7所示，图7右下侧为接线端子，当需要使用到5V及3.3V电压时，可直接通过开发板上的接线端子供电，方便可靠。

4、如图8为STM32F103的PCB图，上面还接着本系统中所有的外设，端口135、136、137、140分别与继电器相接，四路继电器分别对应着脉冲喷吹的开关、电机的使能、电机的正反转、电机的制动。右上方的端口1、2、3分别于三个光电传感器的输出端相连，光电传感器工作时将供电线并接在一起直接5V供电。左下方与端子8、9相连的为32.768KHz的外部晶振，为RTC实时时钟系统提供时钟源，利用此部分时钟系统可设定整个系统的工作时间。右下方与端口6相连的为后被电源使用的为CR1220纽扣电池和3.3V混合供电的方式，在有外部电源（VCC3.3）的时候，CR1220不给VBAT供电，而在外部电源断开的时候，则由CR1220给其供电。这样，VBAT总是有电的，以保证RTC的走时以及后备寄存器的内容不丢失。与端口23、24相连的为8MHz的外部晶振，为系统的外部高速时钟。与端口33、30相连的为能够向外部提供3.3V的电源，能为DAC的输出提供参考电压。正下方为电源滤波电路，能够提供稳定的3.3V电压。

4、图9为程序下载电路及系统复位电路，通过芯片SP3232向STM32F103芯片中下载程序，该芯片工作电压为3.3V与端口16相连，同时该芯片的14、13口与串口的2、3口相连，通过串口可以直接与电脑相连，最终达到直接用电脑编写、编译、下载程序到系统中。

5、图10为MCU的复位电路，可通过向下按RESET键来直接迅速控制MCU电路通断，极大地方便程序调试及出错时复位。

Claims (1)

1.一种往复式速度自适应脉冲喷吹装置，其特征是：该自适应脉冲喷吹装置，包括：花板、左导轨、右导轨、水平喷吹管、左移动平台、右移动平台、滤袋、高压储气罐、光电感应前板、耐温高压输气管、光电感应侧板、电磁脉冲阀、光电感应后板和风压/差压传感器；在花板上有多个孔，在每一个孔上均连接有滤袋，左导轨和右导轨均为工字钢，并固定在花板的两边上；在左导轨、右导轨上各有一个对应的移动平台，所述的移动平台分为左移动平台和右移动平台；左移动平台和右移动平台之间由一根水平喷吹管连接；水平喷吹管的出气端垂直于滤袋的袋口；滤袋的袋口处连接有风压/差压传感器；水平喷吹管的入气端连接着电磁脉冲阀的出气端；电磁脉冲阀的入气端通过一根耐温高压输气管与高压储气罐连接；高压储气罐连接在花板的前端；光电感应前板连接在花板的前端，光电感应后板连接在花板的后端，光电感应侧板连接在花板的侧边，三个感应板均是用来反映水平喷吹管的位置信息；控制装置连接在左移动底板上；

所述的控制装置包括主控制器、传感器、继电器、脉冲阀和电机控制器，光电感应前板、光电感应侧板、光电感应后板、侧红外壁障传感器、后红外壁障传感器和前红外壁障传感器分别与主控制器的输入端连接，主控制器的输出端与四路继电器连接，其中三路与电机控制器连接，一路与脉冲阀连接，电机控制器与电动机连接，控制装置由开关电源供电；

所述的左移动平台包括：电动机、电机控制器、左移动底板、从动链轮、链条、主动链轮、电机固定支架、控制装置、主动H型槽轮、外轴承座、内轴承座、侧红外壁障传感器、后红外壁障传感器和前红外壁障传感器；在左移动平台连接一个主动H型槽轮和一个从动H型槽轮，从动H型槽轮位于左移动底板的底面上，主动H型槽轮通过外轴承座和内轴承座及轴承连接在移动平台上；在主动H型槽轮和从动H型槽轮之间的左移动底板上通过电机固定支架连接有电动机，在左移动底板的正面连接有控制装置和电机控制器、侧红外壁障传感器、后红外壁障传感器和前红外壁障传感器，电动机的输出轴上连接有主动链轮，主动H型槽轮连接有从动链轮，在主动链轮和从动链轮上连接有链条；

所述的右移动平台包括从动H型槽轮及右移动底板，从动H型槽轮连接在右移动底板上。