电除尘控制系统的设计

1、电除尘控制系统的设计摘要】本文设计以8051单片机为核心电除尘控制系统，实时检测电路的状态，对数据采集电路、可控硅触发脉冲电路、火花检测电路、振打控制电路等电路进行了硬件设计，并做了详细的分析。本系统采用自动控制模式，在自动方式下，通过采集调理电路电流、电压参数值，再结合火花跟踪等控制方法，控制触发脉冲的输出，以调节可控硅的导通角，到达对除尘器电极间电压的调节，从而实现闭环控制。【关键词】电除尘;单片机;数据采集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.引言随着工业化和现代化进程的不断加快，大气污染也变得越来越严重;随着人类环保意识的不断增强，除尘也越来越为人们所重视【2】。电除尘控制器以除尘效率高、能耗低、占地面积小、可处理大量烟气的特点广泛应用于电力、冶金、建材、石油等行业【1】。近年来，意大利、日本以及我国的许多单位，都在开展用脉冲供电的电除尘器来同时去除烟气中的SO2，并取得了较好的效果4，6。目前世界环保产业市场根本为兴旺国家所占领8。如今国产电除尘器本体和供电控制技术已到达世界水平【3】。本文设计一个由8051单片机为主控制器的电除尘控制系统，可以实时检测电路的状态、电压和电流数据，按照一定规那么去触发控制电路

5、，以实现电除尘功能，系统要符合准确、稳定、平安的控制要求。2.总体设计方案电除尘控制系统主要由除尘器的本体机械和电气两局部组成。本设计总体包括：电除尘控制系统的控制器外围电路硬件局部和软件局部的设计。系统结构框图如图1所示。图1系统结构框图图2电除尘控制系统硬件功能框图图3数据采集核心电路图除尘器本体：电除尘控制系统的本体局部。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。高压控制局部：包括高压升压、整流局部，经高压局部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。低压控制局部：实时检测电路状态，对数据采集电路、过零检测电路、可

6、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。低压控制局部采用自动控制模式，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，到达对除尘器电极间电压的调节，从而实现闭环控制。控制器：控制除尘器运行的上下压设备，是电除尘控制系统的关键局部，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.电除尘控制系统硬件设计3.1硬件总体设计本系统是以8051单片机为核心，实时检测电路的状态，对数据采集电路、可控

7、硅触发脉冲电路、火花检测电路、振打控制电路等外围电路的进行硬件设计。电除尘控制系统硬件功能框图如图2所示。采样电路：对需要采集模拟量进行放大、保持等调理后送入A/D转换，将模拟量进行采集转换成数字量，送入单片机。过零检测电路：从工频交流信号50Hz提取正弦波的正负过零点，经运放组成的比较电路消去正弦波的负半波，最后经光耦隔离后送入单片机5，7。产生的中断脉冲，每10ms触发一次用于同步可控硅导通控制脉冲的相位。可控硅触发电路：从单片机输出两个矩形波信号，相隔10ms，分别控制交流波的正半波和负半波，产生可控硅触发脉冲，由脉冲变压器放大后控制可控硅的导通。火花检测电路：要想提高电除尘的除尘效率，

8、电除尘应该工作在最正确火花率下，以得到最大的收尘功率。振打控制电路：静电除尘的金属极板上的烟尘，需用振打电机定时进行振打，将灰尘打落，收集在箱内运走。振打电机转动的时间就是振打时间，设计为l12s，而停转时间为112min。启停控制电路：本控制器有启动和停止两个状态，启停两种状态由接在单片机P2.0管脚上的按键统一控制。按键按下控制启动，即接通电源，允许高压输出，按键按起表示控制停止，即断开电源，停止高压输出。3.2数据采集电路设计见图33.3可控硅触发电路设计电除尘器的主要功能是对电除尘器供电变压器实施控制，所有这些控制都是通过控制可控硅导通角来实现的。本文设计的就是采用过零触发脉冲的方法，

9、二极管均采用快速二极管，三极管起功率放大作用，脉冲由脉冲变压器输出电源为+12V。可控硅触发电路如图4所示。3.4火花检测电路设计本系统中利用火花信号作为反响指令来实现调节。为保证在平安放电时间内判断出放电从而作出反响，本控制器在硬件上采用直接比较的方法，本文采用比较器TL082，MC14538增加了检测的稳定性，完成比较的功能。以二次电流作为测量作为输入，与可调比较量相比，比较结果作为数字量作为输出。火花检测电路如图5所示。3.5振打控制电路本系统振打控制器设计最小定时时间为1ms，其它定时时间为1ms的整数倍，振打时间设计为1-12s;停转时间为1-12min。时间控制为4路输出，也可扩展

10、到更多路，循环控制或单独控制可任意选择。其电原理如图6所示。4.电除尘控制系统软件设计软件总体设计：在系统软件设计之前，首先针对高电压静电除尘控制系统的功能需求做了分析，然后根据分析得到的功能需求，构建软件整体框架，最后实现具体的功能模块。系统软件设计的主要任务是完成电压、电流的数据采集以及火花的判断，检测按键，当电压和电流超限时发出报警。CPU监控程序包括：数据采集、过零检测、可控硅驱动控制、启停控制程序。CPU主循环程序中，主要包括：A/D采样处理程序、振打控制程序。8051单片机CPU的主程序流程如图7所示。图7主程序流程图5.结论本文设计一个由单片机为主控制器的电除尘控制系统，可以实时

11、检测电路的状态、电压和电流数据，按照一定规那么去触发控制电路，以实现电除尘功能，系统符合准确、稳定、平安的控制要求。整个系统的开发过程进行科学的分析，提出了合理的设计方案，到达了较为理想的效果，但目前系统性能还有待于进一步的完善和提高。总之，随着电除尘理论的日益完善及先进的控制理论会使电除尘控制器有更好的开展前景。可以想像，随着科学技术的不断开展，以及理论与实践的进一步结合，电除尘器会得到更广泛的应用。参考文献【1】张晓朝，牛海生.电除尘器技术研究和开展方向的探讨D.第10届全国电除尘/第2届脱硫学术会议论文集，2021.【2】唐国山.工业电除尘器应用技术M.北京：化学工业出版社，2021：75-81.【3】胡志光.电除尘器运行及维修M.北京：中国电力出版社，2021：15-20.【4】陈励华.PLC在电除尘器低压控制系统中的应用J.仪表技术与传感器，2021：60-63.【5】胡汉才.单片机原理及接口技术M第2版.清华大学出版社，2021：61-65.【6】张吉庆，黄瑞.电除尘器电场闪络原因分析及改进J.吉林电力，2021.2：36-38.【7】李文娜.PIC58BS单片机在静电除尘器中的应用J.天津工业大学学报，2021，