脉冲袋式除尘器的电气设计和编程
日期： 2017年3月20日 【摘要】本次课题主要是关于脉冲袋式除尘器的电气设计和编程，控制核心为西门子PLC。在国内外燃煤电厂，水泥，冶金化工等工业行业，较为广泛的使用袋式除尘器作为许多工矿企业除尘工程的净化设备。本课题介绍的设备是清灰技术先进、效率高的脉冲袋式除尘器。设计的主要功能是将含尘气体进行过滤、清灰和灰尘收集的一种自动化设备。在上世纪五十年代发展起来后，其除尘效率高，能满足严格的环保要求，对大气质量的提高起到了一定的作用。设备在设计时考虑到除尘时的几个方面会对设备的性能优劣产生影响。所以本文从袋式除尘器的结构组成和工作原理开始分析，再依据除尘器除尘时除尘效率，排放浓度，压力损失，过滤风速和滤袋寿命几个方面对设备产生的影响来设计硬件。在除尘器的控制方面，采用手动及自动控制，既可以使用脉冲控制器来手动控制，同时也选用PLC作为除尘器控制电路的核心部件来对设备实现自动控制。
目录
引言 1
一、脉冲袋式除尘器的概述和课题研究意义 2
（一）课题背景及意义 2
（二）脉冲袋式除尘器的概述 2
二、脉冲袋式除尘器系统的硬件选型 3
（一）硬件总体结构 3
（二）控制系统的选择 4
三、脉冲袋式除尘器系统的电气设计 7
（一）测控系统构成 7
（二）数据采集系统 9
（三）系统电气图 9
四、除尘器的软件构成 12
（一）数据采集及通信图 12
（二）数据采集程序设计 13
（三）PLC流程 13
（四）PLC程序设计 15
五、人机界面 17
六、设备的维护和检修 18
（一）日常维护 18
（二）可能发生的故障及排除办法 19
总结 21
致谢 22
参考文献 23
引言
近年来，国家对环境保护的条件越发严厉，并且对含尘气体排放的条件也较从前提高了很多。而我国却是一个燃煤大国，由于大量的燃煤，含尘气体的排放对大气
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环境造成了严重的污染。因此，对于处理含尘气体的设备的条件也将之提高，而袋式除尘器就可以轻松的处理这种严格的要求。袋式除尘器因为除尘效率高，结构简单等优点使得袋式除尘器在所有除尘器总量上占到了一半以上；按处理气体量而言，占到70%以上。是一种效率十分高的除尘设备，其效率基本上达到了百分一百，粉尘排放浓度也可以达到很低的浓度，这是其他除尘器所达不到的。这次设计的脉冲袋式除尘器，它较其他的袋式除尘器相比，性能更加稳定，粉尘更易处理，结构简单，维护方便。在控制方面采用了西门子PLC，取代了使用控制器控制，因为控制器控制时，在长期运行后，会有较高的故障率，电器元件频繁顺坏，不稳定的状况。
一、脉冲袋式除尘器的概述和课题研究意义
（一）课题背景及意义
1、课题研究背景
大气污染和工业的发展有着巨大的联系，以往的工业生产中会产生大量的废气，对大气环境造成很大的破坏。随着社会环保意识的加强，绿色工业和工业4.0概念的不断提出，减少在工业生产中的废气排放是一项重要的指标。
我国对企业大气污染物的排放制定了严格的标准，除尘设备是一些废气高排放行业必不可少的设备。袋式过滤器，特别是以脉冲清灰为特征的袋式过滤器具有清灰效果好、结构简单、经济性优异等特点，其在煤电、冶金化工等行业中被广泛应用。
2、课题研究意义
近年来，雾霾一直困扰着人们的生活，国家为了治理雾霾采取了很多措施，其中一项就是对含尘气体排放的条件较从前提高了很多。本课题介绍的设备是清灰技术先进、效率高的脉冲袋式除尘器。设计的主要功能是将含尘气体进行过滤、清灰和灰尘收集的一种自动化设备。该设备具有很高的除尘效率，能满足严格的环保要求，减少工厂的废气排放，对大气质量的提高起到了很大作用。
（二）脉冲袋式除尘器的概述
1、脉冲袋式除尘器模型
脉冲袋式除尘器是从1950年左右开始在面世，并且在全世界内的应用都是比较普及的。在一代代人的不断完善创新后，已经在处理含尘气体的领域达到了比较高的水平，是一种效率十分高并且基于完美的除尘器。因为除尘的工艺十分优秀，表面过滤速度很大程度的提升。所以脉冲袋式除尘器的优势有清洁含尘气体体积大，设备的体积小，除尘的效果优秀，结构简单，日常维护方便等。
脉冲袋式除尘器主要分为几个部分：箱体（A、B、C）、灰斗、脉冲清灰系统、滤袋，进出风口，卸灰装置和PLC控制仪等。袋式除尘系统模型如图11所示。
图11 袋式除尘系统图
2、脉冲袋式除尘器的工作原理
脉冲袋式除尘器在风机的引导下，在设备的内部以及输气的管道处的环境形成产生负压，然后含尘气体从进风口进入灰斗，有一些颗粒较粗的灰尘在重力作用下，因为惯性碰撞，在灰斗被产生沉降，更多的灰尘上涨到袋室，经过除尘洁净，灰尘沉积在滤袋的外侧，然后使用PLC向脉冲阀发出信号，储气包中的压缩气体通过高压脉冲震荡滤袋外侧沉积下来的粉尘，抖落到积灰的灰斗内，最后将洁净过的气体从烟囱（排气口）排出，工作原理如图12所示。
注：当有一个箱体喷吹时，其余四个箱体正常过滤含尘气体。
图12 工作原理
二、脉冲袋式除尘器系统的硬件选型
（一）硬件总体结构
脉冲袋式除尘器主要有三个部分组成，包括吹灰装置、集灰装置和数据采集装置。根据其基本的工作原理，初步设计脉冲袋式除尘器的硬件总体结构，系统硬件总结构主要包括PLC控制系统和数据采集系统，如图21所示。
图21 系统硬件总体结构图
（二）控制系统的选择
1、PLC控制器的选择
PLC是可编程控制器的简称，具有灵活、稳定、易扩展等优点，被广泛应用在工业自动化领域。
德国SIEMENS拥有众多种类的PLC产品。其中S7系列是十分具有标志性的。本文选用的是一款小型的PLC产品，型号是S7200，如图22所示，其体型小巧，并且较其他的PLC产品价格更加的便宜，而且在功能方面已经和中、大型的PLC有过之而无不及。所以S7200的性价比是十分高的。
图22 PLC S7200
2、控制器功能控制图
工业控制计算机（工控机）控制PLC，将程序传输到设备中，控制提升阀，脉冲阀以及电动阀的运动。而PLC又可以将各个阀的运行，或者发生故障的情况再反馈给工控机。
控制器功能图如图23所示。
图23 控制器功能图
3、执行元件的选择
（1）提升阀（气缸）：脉冲袋式除尘器是需要在负压环境下工作的，所以要隔离一个过滤室就需要提升阀关闭。
此次设计中的提升阀使用的型号是SCF63X200FA，改元件经过氧化处理，不仅耐腐蚀性强，而且体积小巧，同时也具有耐高温的特性，如图24所示。
图24 提升阀SCF63X200FA
（2）脉冲阀：脉冲阀是脉冲袋式除尘器处理灰尘时震荡和抖落最重要的元件，并且它可以使用次数超过百万或者是二到三年。由于使用的次数多，提高了负荷带动量，所以淹没式脉冲阀是最合适的元件。
此次设计中选用淹没式脉冲阀的型号是DMFY76S，如图25所示。
图25 淹没式脉冲阀
（3）电动蝶阀：它在需要流量调节的地方是十分实用的，特别是用于清洁液体或者气体。最重要的事电动蝶阀带有手动控制，一旦在工作中电源发生故障，工人可以操纵手动控制，不用担心操作的影响。
目录
引言 1
一、脉冲袋式除尘器的概述和课题研究意义 2
（一）课题背景及意义 2
（二）脉冲袋式除尘器的概述 2
二、脉冲袋式除尘器系统的硬件选型 3
（一）硬件总体结构 3
（二）控制系统的选择 4
三、脉冲袋式除尘器系统的电气设计 7
（一）测控系统构成 7
（二）数据采集系统 9
（三）系统电气图 9
四、除尘器的软件构成 12
（一）数据采集及通信图 12
（二）数据采集程序设计 13
（三）PLC流程 13
（四）PLC程序设计 15
五、人机界面 17
六、设备的维护和检修 18
（一）日常维护 18
（二）可能发生的故障及排除办法 19
总结 21
致谢 22
参考文献 23
引言
近年来，国家对环境保护的条件越发严厉，并且对含尘气体排放的条件也较从前提高了很多。而我国却是一个燃煤大国，由于大量的燃煤，含尘气体的排放对大气
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
环境造成了严重的污染。因此，对于处理含尘气体的设备的条件也将之提高，而袋式除尘器就可以轻松的处理这种严格的要求。袋式除尘器因为除尘效率高，结构简单等优点使得袋式除尘器在所有除尘器总量上占到了一半以上；按处理气体量而言，占到70%以上。是一种效率十分高的除尘设备，其效率基本上达到了百分一百，粉尘排放浓度也可以达到很低的浓度，这是其他除尘器所达不到的。这次设计的脉冲袋式除尘器，它较其他的袋式除尘器相比，性能更加稳定，粉尘更易处理，结构简单，维护方便。在控制方面采用了西门子PLC，取代了使用控制器控制，因为控制器控制时，在长期运行后，会有较高的故障率，电器元件频繁顺坏，不稳定的状况。
一、脉冲袋式除尘器的概述和课题研究意义
（一）课题背景及意义
1、课题研究背景
大气污染和工业的发展有着巨大的联系，以往的工业生产中会产生大量的废气，对大气环境造成很大的破坏。随着社会环保意识的加强，绿色工业和工业4.0概念的不断提出，减少在工业生产中的废气排放是一项重要的指标。
我国对企业大气污染物的排放制定了严格的标准，除尘设备是一些废气高排放行业必不可少的设备。袋式过滤器，特别是以脉冲清灰为特征的袋式过滤器具有清灰效果好、结构简单、经济性优异等特点，其在煤电、冶金化工等行业中被广泛应用。
2、课题研究意义
近年来，雾霾一直困扰着人们的生活，国家为了治理雾霾采取了很多措施，其中一项就是对含尘气体排放的条件较从前提高了很多。本课题介绍的设备是清灰技术先进、效率高的脉冲袋式除尘器。设计的主要功能是将含尘气体进行过滤、清灰和灰尘收集的一种自动化设备。该设备具有很高的除尘效率，能满足严格的环保要求，减少工厂的废气排放，对大气质量的提高起到了很大作用。
（二）脉冲袋式除尘器的概述
1、脉冲袋式除尘器模型
脉冲袋式除尘器是从1950年左右开始在面世，并且在全世界内的应用都是比较普及的。在一代代人的不断完善创新后，已经在处理含尘气体的领域达到了比较高的水平，是一种效率十分高并且基于完美的除尘器。因为除尘的工艺十分优秀，表面过滤速度很大程度的提升。所以脉冲袋式除尘器的优势有清洁含尘气体体积大，设备的体积小，除尘的效果优秀，结构简单，日常维护方便等。
脉冲袋式除尘器主要分为几个部分：箱体（A、B、C）、灰斗、脉冲清灰系统、滤袋，进出风口，卸灰装置和PLC控制仪等。袋式除尘系统模型如图11所示。
图11 袋式除尘系统图
2、脉冲袋式除尘器的工作原理
脉冲袋式除尘器在风机的引导下，在设备的内部以及输气的管道处的环境形成产生负压，然后含尘气体从进风口进入灰斗，有一些颗粒较粗的灰尘在重力作用下，因为惯性碰撞，在灰斗被产生沉降，更多的灰尘上涨到袋室，经过除尘洁净，灰尘沉积在滤袋的外侧，然后使用PLC向脉冲阀发出信号，储气包中的压缩气体通过高压脉冲震荡滤袋外侧沉积下来的粉尘，抖落到积灰的灰斗内，最后将洁净过的气体从烟囱（排气口）排出，工作原理如图12所示。
注：当有一个箱体喷吹时，其余四个箱体正常过滤含尘气体。
图12 工作原理
二、脉冲袋式除尘器系统的硬件选型
（一）硬件总体结构
脉冲袋式除尘器主要有三个部分组成，包括吹灰装置、集灰装置和数据采集装置。根据其基本的工作原理，初步设计脉冲袋式除尘器的硬件总体结构，系统硬件总结构主要包括PLC控制系统和数据采集系统，如图21所示。
图21 系统硬件总体结构图
（二）控制系统的选择
1、PLC控制器的选择
PLC是可编程控制器的简称，具有灵活、稳定、易扩展等优点，被广泛应用在工业自动化领域。
德国SIEMENS拥有众多种类的PLC产品。其中S7系列是十分具有标志性的。本文选用的是一款小型的PLC产品，型号是S7200，如图22所示，其体型小巧，并且较其他的PLC产品价格更加的便宜，而且在功能方面已经和中、大型的PLC有过之而无不及。所以S7200的性价比是十分高的。
图22 PLC S7200
2、控制器功能控制图
工业控制计算机（工控机）控制PLC，将程序传输到设备中，控制提升阀，脉冲阀以及电动阀的运动。而PLC又可以将各个阀的运行，或者发生故障的情况再反馈给工控机。
控制器功能图如图23所示。
图23 控制器功能图
3、执行元件的选择
（1）提升阀（气缸）：脉冲袋式除尘器是需要在负压环境下工作的，所以要隔离一个过滤室就需要提升阀关闭。
此次设计中的提升阀使用的型号是SCF63X200FA，改元件经过氧化处理，不仅耐腐蚀性强，而且体积小巧，同时也具有耐高温的特性，如图24所示。
图24 提升阀SCF63X200FA
（2）脉冲阀：脉冲阀是脉冲袋式除尘器处理灰尘时震荡和抖落最重要的元件，并且它可以使用次数超过百万或者是二到三年。由于使用的次数多，提高了负荷带动量，所以淹没式脉冲阀是最合适的元件。
此次设计中选用淹没式脉冲阀的型号是DMFY76S，如图25所示。
图25 淹没式脉冲阀
（3）电动蝶阀：它在需要流量调节的地方是十分实用的，特别是用于清洁液体或者气体。最重要的事电动蝶阀带有手动控制，一旦在工作中电源发生故障，工人可以操纵手动控制，不用担心操作的影响。
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