電除塵控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、電除塵控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要】本文設(shè)計以8051單片機為核心電除塵控制系統(tǒng)，實時檢測電路的狀態(tài)，對數(shù)據(jù)采集電路、可控硅觸發(fā)脈沖電路、火花檢測電路、振打控制電路等電路進行了硬件設(shè)計，并做了詳細的分析。本系統(tǒng)采用自動控制模式，在自動方式下，通過采集調(diào)理電路電流、電壓參數(shù)值，再結(jié)合火花跟蹤等控制方法，控制觸發(fā)脈沖的輸出，以調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，到達對除塵器電極間電壓的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)閉環(huán)控制?！娟P(guān)鍵詞】電除塵;單片機;數(shù)據(jù)采集Abstract：Subjectofthisarticleisbasedonthe8051single-chipdesignofelectrostaticprecipitatorcon

2、trolsystem，real-timedetectioncircuitofthestate，thedataacquisitioncircuit，SCRtriggerpulsecircuit，sparkdetectioncircuit，suchasvibrationcontrolcircuittotheexternalhardwarecircuitdesign，andadetailedanalysis.Thecontrolsystemofautomaticcontrolmode，inautomaticmode，thecontrolsystemthroughtheacquisitionproce

3、ssingcircuitcurrent，voltageparameters，andthencombinedwithsparkcontrolmethodoftrackingandcontrollingtheoutputtriggerpulsetoregulatetheconductionangleofSCRtobetweenthevoltageonthecollectorelectrodeoftheregulation，inordertoachieveclosed-loopcontrol.Keywords：electrostaticprecipitator;single-chip;dataAcq

4、uisition1.引言隨著工業(yè)化和現(xiàn)代化進程的不斷加快，大氣污染也變得越來越嚴(yán)重;隨著人類環(huán)保意識的不斷增強，除塵也越來越為人們所重視【2】。電除塵控制器以除塵效率高、能耗低、占地面積小、可處理大量煙氣的特點廣泛應(yīng)用于電力、冶金、建材、石油等行業(yè)【1】。近年來，意大利、日本以及我國的許多單位，都在開展用脈沖供電的電除塵器來同時去除煙氣中的SO2，并取得了較好的效果4，6。目前世界環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場根本為興旺國家所占領(lǐng)8。如今國產(chǎn)電除塵器本體和供電控制技術(shù)已到達世界水平【3】。本文設(shè)計一個由8051單片機為主控制器的電除塵控制系統(tǒng)，可以實時檢測電路的狀態(tài)、電壓和電流數(shù)據(jù)，按照一定規(guī)那么去觸發(fā)控制電路

5、，以實現(xiàn)電除塵功能，系統(tǒng)要符合準(zhǔn)確、穩(wěn)定、平安的控制要求。2.總體設(shè)計方案電除塵控制系統(tǒng)主要由除塵器的本體機械和電氣兩局部組成。本設(shè)計總體包括：電除塵控制系統(tǒng)的控制器外圍電路硬件局部和軟件局部的設(shè)計。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2電除塵控制系統(tǒng)硬件功能框圖圖3數(shù)據(jù)采集核心電路圖除塵器本體：電除塵控制系統(tǒng)的本體局部。主要完成煙氣的除塵工作，也是電除塵控制系統(tǒng)的控制對象，被安裝在煙氣經(jīng)過的煙囪里。高壓控制局部：包括高壓升壓、整流局部，經(jīng)高壓局部整流后的直流電壓加到除塵器本體的兩極上進而實現(xiàn)將氣體電離、粉塵荷電等除塵工作。低壓控制局部：實時檢測電路狀態(tài)，對數(shù)據(jù)采集電路、過零檢測電路、可

6、控硅觸發(fā)脈沖電路、火花檢測電路、過流檢測電路、振打控制電路等外圍電路的進行了硬件設(shè)計。低壓控制局部采用自動控制模式，在自動方式下，控制系統(tǒng)通過檢測高壓主回路電流、電壓參數(shù)值，再結(jié)合火花跟蹤控制等方法，控制觸發(fā)脈沖的輸出，以調(diào)節(jié)可控硅的導(dǎo)通角，到達對除塵器電極間電壓的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)閉環(huán)控制?？刂破鳎嚎刂瞥龎m器運行的上下壓設(shè)備，是電除塵控制系統(tǒng)的關(guān)鍵局部，其性能的優(yōu)劣，直接影響到除塵的效率。本控制器采用了單片機進行全時域控制，并設(shè)計了比較先進的外圍電路對電除塵控制系統(tǒng)進行檢測和控制。3.電除塵控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1硬件總體設(shè)計本系統(tǒng)是以8051單片機為核心，實時檢測電路的狀態(tài)，對數(shù)據(jù)采集電路、可控

7、硅觸發(fā)脈沖電路、火花檢測電路、振打控制電路等外圍電路的進行硬件設(shè)計。電除塵控制系統(tǒng)硬件功能框圖如圖2所示。采樣電路：對需要采集模擬量進行放大、保持等調(diào)理后送入A/D轉(zhuǎn)換，將模擬量進行采集轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入單片機。過零檢測電路：從工頻交流信號50Hz提取正弦波的正負過零點，經(jīng)運放組成的比較電路消去正弦波的負半波，最后經(jīng)光耦隔離后送入單片機5，7。產(chǎn)生的中斷脈沖，每10ms觸發(fā)一次用于同步可控硅導(dǎo)通控制脈沖的相位?？煽毓栌|發(fā)電路：從單片機輸出兩個矩形波信號，相隔10ms，分別控制交流波的正半波和負半波，產(chǎn)生可控硅觸發(fā)脈沖，由脈沖變壓器放大后控制可控硅的導(dǎo)通。火花檢測電路：要想提高電除塵的除塵效率，

8、電除塵應(yīng)該工作在最正確火花率下，以得到最大的收塵功率。振打控制電路：靜電除塵的金屬極板上的煙塵，需用振打電機定時進行振打，將灰塵打落，收集在箱內(nèi)運走。振打電機轉(zhuǎn)動的時間就是振打時間，設(shè)計為l12s，而停轉(zhuǎn)時間為112min。啟?？刂齐娐罚罕究刂破饔袉雍屯Ｖ箖蓚€狀態(tài)，啟停兩種狀態(tài)由接在單片機P2.0管腳上的按鍵統(tǒng)一控制。按鍵按下控制啟動，即接通電源，允許高壓輸出，按鍵按起表示控制停止，即斷開電源，停止高壓輸出。3.2數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計見圖33.3可控硅觸發(fā)電路設(shè)計電除塵器的主要功能是對電除塵器供電變壓器實施控制，所有這些控制都是通過控制可控硅導(dǎo)通角來實現(xiàn)的。本文設(shè)計的就是采用過零觸發(fā)脈沖的方法，

9、二極管均采用快速二極管，三極管起功率放大作用，脈沖由脈沖變壓器輸出電源為+12V?？煽毓栌|發(fā)電路如圖4所示。3.4火花檢測電路設(shè)計本系統(tǒng)中利用火花信號作為反響指令來實現(xiàn)調(diào)節(jié)。為保證在平安放電時間內(nèi)判斷出放電從而作出反響，本控制器在硬件上采用直接比較的方法，本文采用比較器TL082，MC14538增加了檢測的穩(wěn)定性，完成比較的功能。以二次電流作為測量作為輸入，與可調(diào)比較量相比，比較結(jié)果作為數(shù)字量作為輸出?；鸹z測電路如圖5所示。3.5振打控制電路本系統(tǒng)振打控制器設(shè)計最小定時時間為1ms，其它定時時間為1ms的整數(shù)倍，振打時間設(shè)計為1-12s;停轉(zhuǎn)時間為1-12min。時間控制為4路輸出，也可擴展

10、到更多路，循環(huán)控制或單獨控制可任意選擇。其電原理如圖6所示。4.電除塵控制系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件總體設(shè)計：在系統(tǒng)軟件設(shè)計之前，首先針對高電壓靜電除塵控制系統(tǒng)的功能需求做了分析，然后根據(jù)分析得到的功能需求，構(gòu)建軟件整體框架，最后實現(xiàn)具體的功能模塊。系統(tǒng)軟件設(shè)計的主要任務(wù)是完成電壓、電流的數(shù)據(jù)采集以及火花的判斷，檢測按鍵，當(dāng)電壓和電流超限時發(fā)出報警。CPU監(jiān)控程序包括：數(shù)據(jù)采集、過零檢測、可控硅驅(qū)動控制、啟?？刂瞥绦?。CPU主循環(huán)程序中，主要包括：A/D采樣處理程序、振打控制程序。8051單片機CPU的主程序流程如圖7所示。圖7主程序流程圖5.結(jié)論本文設(shè)計一個由單片機為主控制器的電除塵控制系統(tǒng)，可以實時

11、檢測電路的狀態(tài)、電壓和電流數(shù)據(jù)，按照一定規(guī)那么去觸發(fā)控制電路，以實現(xiàn)電除塵功能，系統(tǒng)符合準(zhǔn)確、穩(wěn)定、平安的控制要求。整個系統(tǒng)的開發(fā)過程進行科學(xué)的分析，提出了合理的設(shè)計方案，到達了較為理想的效果，但目前系統(tǒng)性能還有待于進一步的完善和提高?？傊?，隨著電除塵理論的日益完善及先進的控制理論會使電除塵控制器有更好的開展前景?？梢韵胂?，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷開展，以及理論與實踐的進一步結(jié)合，電除塵器會得到更廣泛的應(yīng)用。參考文獻【1】張曉朝，牛海生.電除塵器技術(shù)研究和開展方向的探討D.第10屆全國電除塵/第2屆脫硫?qū)W術(shù)會議論文集，2021.【2】唐國山.工業(yè)電除塵器應(yīng)用技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2021：75-81.【3】胡志光.電除塵器運行及維修M.北京：中國電力出版社，2021：15-20.【4】陳勵華.PLC在電除塵器低壓控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J.儀表技術(shù)與傳感器，2021：60-63.【5】胡漢才.單片機原理及接口技術(shù)M第2版.清華大學(xué)出版社，2021：61-65.【6】張吉慶，黃瑞.電除塵器電場閃絡(luò)原因分析及改進J.吉林電力，2021.2：36-38.【7】李文娜.PIC58BS單片機在靜電除塵器中的應(yīng)用J.天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2021，