大型固定行噴布袋除塵器脈沖電磁閥遠(yuǎn)程控制設(shè)計探討

潘云，張博

(國電科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，南京 210031)

0 引言

袋式除塵器是一種高效除塵設(shè)備,它對粉塵的物理化學(xué)性能不敏感，因此煤種的變化、入口煙氣含塵質(zhì)量濃度的增加對袋式除塵器的出口排放質(zhì)量濃度沒有太大的影響，除塵效率高而且穩(wěn)定，對細(xì)微粉塵收塵效果好，在燃煤電廠得到廣泛應(yīng)用[1]。

近些年來，固定行噴布袋除塵器以其清灰能力強(qiáng)、清灰效果好等特點成為布袋除塵器發(fā)展的主流，脈沖電磁閥是固定行噴布袋除塵器的核心控制元件，在系統(tǒng)中數(shù)量眾多，如何進(jìn)行穩(wěn)定、高效的控制顯得尤為重要[2]。

1 固定行噴布袋除塵器介紹

固定行噴布袋除塵器主要由凈氣室、布袋區(qū)、灰斗、噴吹系統(tǒng)等部分組成。含塵煙氣經(jīng)過布袋區(qū)時，粉塵吸附在濾袋上，干凈的煙氣通過凈氣室排出，當(dāng)濾袋上粉塵積聚到一定厚度后，濾袋內(nèi)外壓差增大，脈沖電磁閥急速開啟，氣包內(nèi)的壓縮空氣通過噴吹管的噴嘴吹入各條濾袋，使濾袋鼓脹抖動，實現(xiàn)濾袋的清灰[3]，如圖1所示。

圖1 固定行噴布袋除塵示意

脈沖電磁閥是行噴布袋除塵噴吹系統(tǒng)的核心控制部件，直接控制濾袋清灰氣源的通斷，濾袋一次清灰動作時間為100～200 ms。脈沖電磁閥工作時，通過導(dǎo)線將電磁閥體內(nèi)線圈輸入正向脈沖信號，線圈產(chǎn)生的工作磁通使動芯吸合，打開閥門。當(dāng)停止正向脈沖信號輸入時，動芯釋放，動芯在彈簧力的作用下回復(fù)到初始狀態(tài)，關(guān)閉閥門[4-5]。常規(guī)脈沖電磁閥的額定功率為9 W，額定電壓為24 V DC。

2 噴吹系統(tǒng)控制設(shè)計

某300 MW機(jī)組布袋除塵器為固定行噴結(jié)構(gòu)，整個布袋除塵器分為4個通道，每個通道設(shè)有144只脈沖電磁閥，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 布袋除塵器技術(shù)參數(shù)

整個布袋除塵器采用集中控制方式，設(shè)一套上位機(jī)+可編程邏輯控制器(PLC)控制系統(tǒng)，控制對象包括布袋新增空壓機(jī)系統(tǒng)、布袋除塵器前后擋板、噴吹系統(tǒng)和熱工儀表。除噴吹系統(tǒng)外，其他PLC控制對象中遠(yuǎn)程I/O點數(shù)都根據(jù)實際需要確定，設(shè)計過程中不會有太大差別，本文針對噴吹系統(tǒng)脈沖電磁閥遠(yuǎn)程控制進(jìn)行探討。

2.1 常規(guī)控制設(shè)計

按照常規(guī)設(shè)計，每個脈沖電磁閥需設(shè)1個開關(guān)量輸出(DO)通道進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)脈沖噴吹。

2.2 矩陣式控制設(shè)計

將所有脈沖電磁閥設(shè)計為一個m行n列的矩陣式結(jié)構(gòu)，在脈沖電磁閥之間設(shè)有整流二極管，阻止電壓反向?qū)ǎ乐苟鄠€脈沖電磁閥動作，每次只允許1只脈沖電磁閥動作。當(dāng)?shù)趇-m行和j-n列回路同時帶電時，對應(yīng)的脈沖電磁閥mn動作，實現(xiàn)脈沖噴吹。控制原理如圖2所示。

圖2 矩陣式脈沖電磁閥控制原理

整流二極管參數(shù)(參考型號ZP5)：最大反向擊穿電壓，100 V；最大平均整流電流，5 A；最大反向電流，6 mA。

2.3 設(shè)計對比

以該項目為例，如果按常規(guī)設(shè)計，噴吹系統(tǒng)脈沖電磁閥共計576只，至少需要576個DO通道。如果按照矩陣式設(shè)計，將整個噴吹系統(tǒng)設(shè)為4個部分，每部分設(shè)1個矩陣回路，每個矩陣可設(shè)計為13行13列，這樣就可控制169個脈沖電磁閥，4個矩陣共計可控制676個脈沖電磁閥，需要DO通道(13+13)×4=104(個)。

可見，在留有相當(dāng)余量的情況下，矩陣式設(shè)計較常規(guī)設(shè)計大大減少了PLC控制系統(tǒng)的DO通道。

3 矩陣式設(shè)計優(yōu)缺點

優(yōu)點：(1)大大減少了控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程DO點數(shù)，系統(tǒng)越大減少的DO點數(shù)越多；(2)大大減少了控制電纜的數(shù)量，減少了施工量。

缺點：(1)脈沖電磁閥噴吹回路設(shè)計較為復(fù)雜，回路出現(xiàn)故障后波及面大，如果某一整流二極管出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致這一行和這一列相關(guān)的脈沖電磁閥動作不受控制，影響噴吹清灰；(2)故障不易檢查，必須對整個設(shè)計圖紙及原理特別熟悉。

4 結(jié)論與建議

大型固定行噴布袋除塵器脈沖電磁閥數(shù)量較多，采用矩陣式設(shè)計能夠大大減少控制系統(tǒng)的規(guī)模及控制電纜用量，節(jié)約了投資，在大型行噴布袋除塵器設(shè)計中將會成為主流，但矩陣式控制回路相對復(fù)雜，出現(xiàn)故障后對系統(tǒng)運行影響較大。這就需要在設(shè)計、安裝、調(diào)試及維護(hù)等階段多加注意，確保元器件質(zhì)量可靠，嚴(yán)格設(shè)計，精心施工，不留隱患。運行維護(hù)人員要熟知設(shè)計原理，發(fā)現(xiàn)故障能及時處理，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行。