无机膜分离除尘器自动控制系统设计

维普资讯 http://www.cqvip.com 贵州科技工程职业学院学报　・８・　Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｓｃｉ－ｔｅｃｈ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　２００７年６月　第２卷第２期　无机膜分离除尘器自动控制系统设计　李莉娅　（贵州科技工程职业学院，贵州贵阳，５５０００８）　摘要描述了新研制的无机膜除尘器的工作原理和控制要求，针对该除尘器的特点，为了克服以前采用接　触器、继电器控制的缺点，采用可编程控制器重新设计了控制系统，经过实践证明，该系统克服了以前的控制系统　的控制不准确、电磁阀误动作、易损坏流量计、控制工艺参数设定不方便等缺点，取得了较好的控制效果。　关键词膜分离　可编程控制器　除尘器　中图分类号ＴＱ０２８．８　文献标识码Ｂ　文章编号００００一ＳＫ１４９（２００７）０２—０００８—０３　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ａｂｉｏ・ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ｄｕｓｔ．ｃｌｅａｎｅｒ　Ｌｉ　Ｌｉｙａ　（Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｓｃｉ—ｔｅｃｈ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｃｕｉｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ，５５０００８）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｅｍａｎｄｓ　ｏｆ　ｌａｔｅｌｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　Ａｂｉｏ—ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ｄｕｓｔ—ｃｌｅａｎｅｒ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｏｖｅｒｃｏｍｅ　ｔｈｅ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｆｏｒｍｅｒ　ｃｏｎｔａｃｔｏｒ　ａｎｄ　ｒｅｌａｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｎｅｗ　ｃｏｎ．　ｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｌｏｇｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ｏｖｅｒｃａｍｅ　ｔｈｅ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ：ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　ｎｏｔ　ａｃｃｕｒａｔｅ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ｖａｌｖｅ　ｉｓ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｂｅ　ｍｉｓｏｐｅｒａｔｅｄ；ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ　ｉｓ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｂｅ　ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｒｅ　ｉｎｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｔｏ　ｂｅ　ｓｅｔ，ｅｔｃ．Ｉｔ　ｉｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＰＬＣ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｂｔａｉｎｓ　ｍｏｒｅ　ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｌｏｇｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｄｕｓｔ．ｃｌｅａｎｅｒ　０　引言　１　膜分离除尘器的工作原理和控制要求　膜分离过程是一门新兴的多学科交叉的高新技　１．１　膜分离除尘器的工作原理　术，我国膜分离技术目前除大规模用于海水、苦咸水　无机膜分离除尘装置的工作原理图如图１所　的淡化及纯水、超纯水生产外，还用于食品工业、医　示，图中描述的是无机膜分离除尘装置中试装置流　药工业、生物工程、石油、化学工业、环保工程等领　程，其工作流程如下：　域¨　。本无机膜分离除尘器是使用０ｔ—ＡＩ　０　无机　膜应用到高温烟气的除尘领域的一种新型设备。以　前的试制装置采用普通继电器、接触器控制，出现了　经常开关断电磁阀时间控制不准确，电磁阀误动作　等问题，造成经常损坏流量计的事故，工作不可靠。　针对前面设计的除尘装置的问题，本文选用新型可　编程控制器重新设计控制系统来解决上述问题。由　于可编程控制器可以进行多参数控制，并且调节简　单、方便，所以采用可编程控制器对电磁阀的工作前　后设定延时，解决了电磁阀工作存在滞后的问题。　图Ｉ　无机膜分离除尘器中试装置流程图　在试验阶段运用可编程控制器控制系统，可以随时　Ｉ．高压气源　２．膜分离组件　３．风机　改变各个操作工艺参数，为研制无机膜分离除尘装　４．ＰＬＣ控制器　５．压差计　６．出口电磁阀　置的可靠控制系统找到了基本的工艺参数。　７．反吹电磁阀　８．流量计　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２卷第２期　２００７年６月　李莉娅：无机膜分离除尘器自动控制系统设计　・９・　含尘气体由风机３送人膜分离组件２，此时，出　口电磁阀６打开，除尘器进入除尘状态，工作一段时　间后，由于部分膜孔被堵塞，流量下降，关闭出口电　磁阀６，打开反吹电磁阀７，进行反吹，到达反吹时间　后关闭反吹电磁阀７，打开出口电磁阀６，含尘气体　进入膜组件２，又进入除尘工作状态，如此往复　工作。　１．２无机膜除尘器的控制要求　无机膜陶瓷组件在工作一段时间后，因为粉尘　的附着，造成膜污染，导致膜通量下降。因此，无机　膜除尘器控制除了要满足工作原理中所描述的控制　流程外，还需要对膜进行反吹清洗以实现膜的再生，　所以在流程设计中，要实现对流程的控制，设计的控　图２　ＬＯＧＯ控制外部接线图　制系统要满足其功能要求：保持风机工作，首先打开　出口电磁阀６，进入除尘状态，二［作一段时间后（可　设定），由于部分膜孔被堵塞，流量下降，关闭出口　电磁阀６，由于电磁阀关闭需要时间（电磁阀关闭有　滞后），所以我们保持关闭３ｓ之后（否则高压气体　进入流量计容易造成破坏）打开反吹电磁阀７，进行　反吹，根据试验反吹时间为２ｓ（此时风机空转）可以　满足清洁要求，到达反吹时间后关闭反吹电磁阀７，　打开出口电磁阀６，含尘气体进入膜组件２，实现一　个工作循环。　２无机膜除尘器控制系统设计　图３风机控制接线图　２．１控制器的选择　ＬＯＧＯ是Ｓｉｅｍｅｎｓ推出的一款小型可编程控制　器，在电动机保护和软启动中，：得到了广泛的应用。　ＬＯＧＯ是可编程序控制器的新一代超小型控制器，　又称为可编程通用逻辑控制模块，和以往的ＰＬＣ相　点，ＱＦ闭合时，按下按钮ＳＢ１启动接触器ＫＭ，风机　开始工作，同时加了热继电器ＦＲ作过载保护。　根据控制无机膜除尘器的工艺要求，结合图２　的ＬＯＧＯ２３０ＲＣ外部接线图设计出控制逻辑程序图　比有以下优点：编程语言简单、编程操作简单、输出　电流大、自带显示面板、参数设置方便、成本较低等　优点，结合本除尘装置的Ｉ／Ｏ点数（５点）选用ＬＯ—　ＧＯ２３０ＲＣ（带８个数字量输入和４个继电器型输出　（１０Ａ））。　４。其功能可结合图２对其进行说明如下：　按下启动按钮（图２）一输入端Ｉ１采集到上电　压一接通Ｕ１（接通延时触发器）延时１ｓ一或ｆ－ｊ　Ｕ２　输出高电平一Ｒｓ触发器ｕ３（ｓ端为高，Ｒ端此时为　低）输出高电平一与门ｕ４（与门的另一输入端Ｑ２　为低，经非门ｕ９变为高）一使与门ｕ４输出高电平，　Ｑ１输出（接通出口电磁阀６）。　Ｑ１输出继电器输出的同时，接通ｕ６的ＴＲＧ　２．２　ＬＯＧＯ除尘器控制系统设计　根据控制系统的要求，先分配Ｉ／Ｏ端口，并绘制　出ＬＯＧＯ２３０ＲＣ电磁阀动作控制外部接线图；如图２　所示。图３为风机控制接线图，设计中采用交流接　端，接通延时触发器Ｕ６，６０ｓ后输出（自保持），使　ｕ５输出高电平，复位ｕ３一Ｕ４输出低电平，从而使　Ｑ１断开（使出口电磁阀接通６０ｓ后自动断开）；另一　方面：（从Ｑ１输出接通后看）Ｑｌ接通，接通ｕ６，接　触器ＫＭ控制风机的启停，其中ＳＢ１为启动按钮；　ＳＢ２为停止按钮。　图３中ＱＦ为空气开关，ＫＭ是接触器的两个触　维普资讯 http://www.cqvip.com 贵州科技工程职业学院学报　・２００７年６月　１０・　Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｓｃｉ・ｔｅｅｈ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　第２卷第２期　图４　ＬＯＧＯ控制逻辑程序　通延时６０ｓ后，触发器输出高电平　接通ｕ８，接通　延时３ｓ后输出＿＋置位ｕ１０＿＋使Ｕ１１输出，Ｑ２接通　（打开反吹电磁阀）＿＋Ｑ２反吹接通，同时接通Ｕ１４，　２ｓ后输出＿＋复位Ｕ６；复位Ｕ１０，断开Ｑ２（停止反　开；同时触发接通延时继电器（延时３ｓ），转向运行　（２）步往复运行；　（５）按下，停止按钮，停止所有输出，电磁全部　关闭。　吹）；接通Ｕ１５，３ｓ后输出，使Ｕ１６输出高电平，使　ｕ２输出高电平，置位ｕ３使Ｕ４输出高电平（Ｑ１接　通，进入除尘工作状态），至此已完成一个工作　循环。　本系统采用了ＬＯＧＯ２３０ＲＣ控制器控制电磁阀　的方案实现了该装置的自动反吹，即用两个继电器　分别控制高压气源的电磁阀和清洁气出口的电磁　阀，运行中没有发生电磁阀误动作和流量计被损坏　的情况。实际运行结果显示，采用ＬＯＧＯ２３０ＲＣ控　３控制系统的运行与结果分析　在整套装置中，控制高压气体人ＶＩ以及清洁气　出口开闭的精度为０．１　ｓ（可设定范围０．１Ｓ一９９ｈ），　两个电磁阀的型号均为ＺＱＤＦ一４０Ｆ—ＩＩ，交流　２２０Ｖ，工作压力为０～１．６ＭＰａ，介质为含微小粉尘　制系统的膜分离除尘器，克服了原有控制系统的不　足，运行可靠，可以进行多参数控制，并且调节简单、　方便，取得了满意的控制效果。　参考文献　的气体，工作温度不大于２５０￣Ｃ。此外，风机选用９　—［１］金国森等编．除尘设备［Ｍ］．北京：化学工业出版社，　２０ｏ２．８．　１９型高压离心通风机，全压３５００Ｐａ、流量　［２］　时钧，袁权，等主编．膜技术手册［Ｍ］．北京：化学工业　出版社，２００１．１：１～２．　４０００ｍ　／ｈ。实际安装完成后，按下风机启动按钮，　使风机运行，运行结果如下：　（１）运行控制程序，按下图２电磁阀控制电路　图中的启动按钮，Ｉ１口检测延时１ｓ；　［３］刘茉娥，等编．膜分离技术应用手册［Ｍ］．北京：化学　工业出版社，２００１．２：２～３．　［４］ＳＩＥＭＥＮＳ．ＬＯＧＯ！手册．版本６，２００３年１Ｏ月．　（收稿日期２００７—０４—０２）　（２）置位输出Ｑ１，使输出ＶＩ电磁阀６打开（进　入除尘工作状态）；　（３）Ｑ１输出（出口电磁阀）保持接通６０Ｓ后断　开；触发接通延时继电器（延时３ｓ）后置位Ｑ２（反吹　电磁阀）；　（４）Ｑ２输出（反吹电磁阀）保持接通２ｓ后断　作者简介　李莉娅女１９７３年１１月生．１９９５年毕业于贵州工业　大学化工机械专业．贵州科技工程职业学院机电教研室主　任、讲师、贵州大学化学工程学院．在读硕士．主要从事机电　一体化专业的教学及研究工作．