电除尘电气控制设计探讨郭志虎

电除尘电气控制设计探讨郭志虎

郭志虎

（身份证号码：63282119720808xxxx青海三四一九干燥设备有限公司810016）

摘要：随着我国经济发展过程中环境问题日益严重，国家将环境保护作为基本国策，解决环境污染问题在很大程度上取决于环境工程技术。电除尘器由于其高除尘效率、烟气处理量大等特点，广泛应用于工业生产，特别是电力工业中。目前，电除尘器已广泛应用于火力发电、钢铁、有色金属、化工、建材、机械和电子等行业。电除尘器技术从设备本体到计算机控制的高低压电源，以及绝缘配件、振打装置、极板极线等已全部实现国产化。电除尘器作为一种广泛应用于水泥、电力、冶金、建材等行业的环保装置，为大气污染治理和生态环境保护做出了重要贡献。随着国家对环境保护的要求越来越高，开发高效节能的电除尘极为重要。因此，电除尘电源控制系统的发展对提高除尘效率具有重要意义。

关键词：电除尘；电气；控制；设计

1、电除尘器的基本工作原理

电除尘器的优点是除尘效率高，普遍在95%以上，设计效率最高可达99.99%，一般能保证除尘器出口含尘浓度为50-100毫克/米3阻力损失小，一般为49-196Pa，因而风机的耗电量少，按每小时处理1000m3烟气量计算，电能消耗约为0.2-0.8KW.h，处理烟气量大，对烟气浓度的适应性较好，运行费用低。其缺点是一次性投入与钢材消耗量大，占地面积大，对制造、安装和操作水平要求较高。

电除尘器是利用直流高压电源产生的强电场使气体电离，产生电晕放电，进而使悬浮尘粒荷电，并在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离出来并加以捕集的除尘装置。电场与直流高压电源输出端相连的金属线叫电晕极（也称阴极或放电极），接地的金属极叫集尘极（也称阳极或收尘极）。当含尘气体从除尘器下部进气管引入电场后，电晕区的正离子和电晕区外的负离子与尘粒碰撞并附着其上，实现了尘粒的荷电。荷电尘粒在电场力的作用下向电极性相反的电极运动，并沉积在电极表面，当电极表面的粉尘沉积到一定厚度时，通过机械振打等手段将电极上的粉尘捕集下来，从下部灰斗排出，而净化后的气体从除尘器上部出气管排出，从而达到净化含尘气体的目的。

2、电除尘电气控制设计方案

2.1电除尘控制系统总体方案设计

在对电除尘控制系统法案设计时，一定要秉持着严谨的态度，制定出一套严格的方案，尤其是工艺对控制系统的要求。电除尘器工艺对于控制系统的要求表现如下，由于不同的工作状况下，工作的时序也不尽相同，需要对高低压供电设备的工作状态进行宏观的管理，若某环节出现问题，应该立刻启动报警。电除尘电气控制系统的总体方案主要包括以下几个部分：变压器控制，电气设备控制，除尘本体的控制，高压低压供电设备的控制。

2.2高压供电设备电气控制方案设计

电除尘器的一个重要组成部分是高压供电设备，它可以通过控制器确定每个高压供电设备和高压控制设备的工作模式，使其有效运行。因此，可以看出，在整个静电除尘器控制系统的总体方案中，高压供电设备的控制方案是一个重要环节，直接影响电除尘控制的除尘效果。

在设计高压供电设备电气控制方案时，要把它设计成闭合性的控制系统，而且在设计控制器的功能、高压柜、电弧安全监测以及故障排除时，需要谨慎小心。以上这些都是使电除尘电气设计与控制能够实现的有力保证。

2.3低压供电设备电气控制方案设计

低压供电设备电气控制方案的设计可分为两部分。前者主要负责控制和加热的主回路设计，而后者则主要是负责要求选择手动或自动操作的控制回路设计。低压供电设备电气控制方案主要用于配合高压供电设备进行除尘，二者是密不可分的，并且要相辅相成，才能使其除尘效果更加明显，从而达到净化空气、保护环境的目的。

2.4变压器控制方案设计

此外，电除尘电控技术系统总体方案的另一个重要组成部分是变压器控制方案的设计，对整个除尘的顺利实施起到积极作用，甚至其作用是不可替代的。例如，通过整流变压器把高压供电设备输出的交流低电压经过调压线进行升压，达到除尘效果。变压也是减少无功损耗，提高除尘的效果，延长所有设备的使用寿命和使用的效率的有效手段。在修复电场时，变压还可以保证人身安全，防止事故发生。它是电除尘技术安全的重要保证，促进电尘控制和设计的顺利有效实施。

3、电除尘电气控制的设计

除尘器本体：电除尘控制系统的本体部分。主要完成烟气的除尘工作，也是电除尘控制系统的控制对象，被安装在烟气经过的烟囱里。

高压控制部分：包括高压升压、整流部分，经高压部分整流后的直流电压加到除尘器本体的两极上进而实现将气体电离、粉尘荷电等除尘工作。

低压控制部分：实时检测电路状态，对数据采集电路、过零检测电路、可控硅触发脉冲电路、火花检测电路、过流检测电路、振打控制电路等外围电路的进行了硬件设计。低压控制部分采用自动控制模式，在自动方式下，控制系统通过检测高压主回路电流、电压参数值，再结合火花跟踪控制等方法，控制触发脉冲的输出，以调节可控硅的导通角，达到对除尘器电极间电压的调节，从而实现闭环控制。

控制器：控制除尘器运行的高低压设备，是电除尘控制系统的关键部分，其性能的优劣，直接影响到除尘的效率。本控制器采用了单片机进行全时域控制，并设计了比较先进的外围电路对电除尘控制系统进行检测和控制。

3.1硬件设计

根据控制要求，本系统选用FX2N-60MR，考虑到系统需要进行手动控制，故输入部分设置了手动启动按钮若干，手动与自动控制的切换开关，总启动停止按钮。输出部分除设置系统中电机的接触器外，还设置了若干指示灯用以表明状态。

3.2程序设计

总体设计，程序由手动程序和自动程序以及用于处理这两种程序相互切换的公共程序组成。

（1）初始化程序设计。通过转换开关的状态不同，系统将执行自动振打或跳过自动振打处于手动控制方式下。执行手动程序时，自动振打启动按钮将失效。

（2）自动程序设计。周期性的利用电机振打极板可以使极板上附着的粉尘掉落到灰斗中，保证电极的实现静电除尘的有效性，定时的振打是十分有必要的，可以提高除尘效率。烟道中极板在入口处粉尘浓度较高，故此处粉尘附着的量最大，需要振打的时间越长，需要振打的周期也越短，极板越向后的部分，因烟气中粉尘已经在前面的极板上附着一部分，烟气中粉尘浓度已有所下降，所以后面的极板附着的粉尘相对前面有所减少，振打的时间可以适当减少，其需要振打的周期相应更长些，这就要求八个振打电机的周期需要合理设置，达到除尘的最佳效率。据此，本设计中，M1和M2为一组，M3和M4为一组M5和M6为一组，M7和M8为一组，每一组内的两台电机振打时间及周期一致，组与组之间振打时间及周期设置不同。以第一组M1和M2为例介绍振打程序，按下启动按钮松开后，M1首次启动，运行五分钟后停机，M1的再次启动条件为M2开始停止时，同理，M2的振打是由Y0的下降沿触发，从而形成循环启动。

4、结语

总之，保证以最低的消耗，最低的成本，实现效率的最大化，这样才能使电除尘技术在市场中占得份额越来越高，前景越来越明朗。电除尘技术在市场中的重要地位，对经济社会发展有积极意义。

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