智能防爆压差清灰控制系统的制作方法

本实用新型属于除尘器技术领域，具体涉及一种智能防爆压差清灰控制系统。

背景技术：

除尘器的控制系统多是采用PLC控制技术，PLC控制技术经过多年的应用和发展整合已经较为成熟，以系统简单、运行稳定著称，目前，清灰控制大多数是采取普通定压差和定周期相结合的方法对除尘器进行清灰：定时清灰是按照预先设定的时间间隔和周期控制清灰的机构顺序工作，定压差清灰一般设有一个压差上限和一个压差下限，除尘器达到压差上限时开始清灰，而达到压差下线时清灰结束。但是，现有定时清灰和定压清灰只能做到简单的周期控制，无法做到实时地根据参数而改变其脉冲喷吹频率，尤其是对于农副产品加工粉尘、木制品/纸制品加工粉尘、冶金/有色建材行业煤粉的粉尘等可燃性粉尘进行除尘的时候，简单的定时或定压清灰不能满足安全除尘的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足而提供一种能够及时发现混杂在粉尘中的火花并让火花及时熄灭防止粉尘爆炸，且功能强大、性能可靠、除尘器运行状态监控完备的智能防爆压差清灰控制系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种智能防爆压差清灰控制系统，简称控制系统，包括MCU主控模块以及与MCU主控模块输入端连接的压差模块、灰量监测模块、喷吹压力获取模块、引风机的电机、粉尘浓度检测仪、按键模块、火花探测器、气室烟尘浓度监测模块，以及与所述MCU主控模块输出端连接的脉冲电磁阀矩阵控制电路、变频器、锁气卸料阀、复合型卸放阀、灭火装置、报警装置；

所述压差模块用于获取除尘器运行阻力压差值，所述灰量监测模块用于获取灰斗中灰尘的堆积量，所述喷吹压力获取模块用于获取喷吹管中的喷吹气压，所述粉尘浓度检测仪、所述火花探测器分别安装在气室进气管的内周壁上，所述灭火装置设置在火花探测器的下游且其灭火介质出口与气室进气管连通，所述气室烟尘浓度监测模块设置在气室的内壁上；所述变频器与引风机的电机连接。

进一步的，与所述MCU主控模块输入端连接的还有设备上电检测模块。

进一步的，与所述MCU主控模块输入端连接的还有电磁阀开路检测模块。

进一步的，所述控制系统还包括与所述MCU主控模块连接的NB-IoT通讯模块。

进一步的，所述气室进气管上还连通有补气管，所述补气管上设置有单向阀和补气风机，所述补气风机的电机与所述MCU主控模块连接。

进一步的，所述控制系统还包括与所述MCU主控模块输入端连接的露点传感器，所述露点传感器设置在气室的内壁上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型除了按照GB/T 17919的要求对除尘器的压差值、气室进/出气管的温度、灰斗的温度、设置泄爆阀外，还另外设置设有火花探测器，从而能够及时发现混杂在粉尘中的火花并让火花及时熄灭防止粉尘爆炸，且功能强大、性能可靠、能够监控除尘器的运行状态，能够提高除尘器的附加值和安全性；本实用新型能够获取除尘器压差值，实现气室工作状态的监控，能够根据气室进气管中烟尘浓度控制实现对引风机的变频控制从而达到节约电能的目；通过使用灰量监测模块对灰斗中积累的烟尘进行监控，控制锁气卸料阀自动卸灰，避免气室中大量集尘；本实用新型还通过对具体工况进行监测以及对引风机等设备进行控制，进而能够根据具体的工况做出相适应的清灰频率的自改变，实现基于压差控制的除尘器清灰频率自适应，改变脉冲清灰的喷吹压力，生产除尘器的运行周期，且由于除尘器运行状态的有效监控，使得本系统具有较强的扩展性，便于开发出其他的控制功能。

附图说明

图1为本实用新型的应用示意图。

图2为本实用新型实施例1的结构框图。

图3为本实用新型实施例2的结构框图。

图中，MCU主控模块1、压差模块2、灰量监测模块3、喷吹压力获取模块4、引风机5、粉尘浓度检测仪6、按键模块7、火花探测器8、气室烟尘浓度监测模块9、脉冲电磁阀矩阵控制电路10、变频器11、锁气卸料阀12、复合型卸放阀13、灭火装置14、报警装置15、灰斗16、喷吹管17、气室进气管18、设备上电检测模块19、电磁阀开路检测模块20、NB-IoT通讯模块21、补气管22、补气风机23、露点传感器24、气室25、净气室26、控制台27、脉冲电磁阀28、气包29。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1、图2所示，一种智能防爆压差清灰控制系统，简称控制系统，包括MCU主控模块1以及与MCU主控模块1输入端连接的压差模块2、灰量监测模块3、喷吹压力获取模块4、引风机5的电机、粉尘浓度检测仪6、按键模块7、火花探测器8、气室烟尘浓度监测模块9，以及与MCU主控模块1输出端连接的脉冲电磁阀矩阵控制电路10、变频器11、锁气卸料阀12、复合型卸放阀13、灭火装置14、报警装置15；压差模块2用于获取除尘器运行阻力压差值，灰量监测模块3用于获取灰斗16中灰尘的堆积量，喷吹压力获取模块4用于获取喷吹管17中的喷吹气压，粉尘浓度检测仪6、火花探测器8分别安装在气室进气管18的内周壁上，灭火装置14设置在火花探测器8的下游且其灭火介质出口与气室进气管18连通，气室烟尘浓度监测模块9设置在气室25的内壁上；变频器11与引风机5的电机连接。

如图1所示，引风机5设置在含尘气体出口处，通过引风机5的吸风作用带动含尘气体的流动，正常情况下，含尘气体入口处的压力大于含尘气体出口处的压力，含尘气体出口处的压力减去含尘气体入口处的压力即为除尘器的运行阻力压差值，本实用新型通过在气室进气管18和气室出气管的内壁上设置气压传感器实现压差值的获取；优选的，本实用新型采用型号为MPX2010的气压传感器，MPX2010提供高精度及高线性度的电压输出，输出与被测压力成正比，通过激光修调实现精确的量程和偏移量校准以及温度补偿，温度补偿范围为0-85℃，其误差可控制在1％，从而实现压差的精确测量。

除了对压差进行测量外，本实用新型在喷吹管17进气口处同样设置有喷吹压力获取模块4，喷吹压力获取模块4即为气压传感器，在此设置气压传感器的目的是为了检测喷吹压力、及时补充气源以及监控空压机的工作状态，而且由于各个脉冲电磁阀28距离喷吹管17进气口的距离是不同的，为了实现对滤袋或滤筒彻底的清灰，对距离喷吹管17越远的滤袋或滤筒清灰时，喷吹压力也是越大的；同时，本控制系统中设置有喷吹压力范围，当检测到喷吹压力低于或高于预设的喷吹压力范围，MCU主控模块1控制报警装置15发出警报。

灰量监测模块3包括料位计和灰斗温度传感器30，优选的，采用射频导纳料位计，通过料位计取得灰斗16中的积灰量，当积灰量超出设定范围后MCU主控模块1控制锁气卸料阀12自动卸灰，避免气室25中大量集尘；本实用新型中没有选用常规使用的弹簧式安全阀，而是采用复合型卸放阀13，复合型卸放阀13具备自动和手动的功能，当达到设定卸放压力值时，自动保护程序被触发，由MCU主控模块1发出指令，复合型卸放阀13的阀门开启泄压，如果出现复合型卸放阀13的阀门由于各原因未及时开启，当复合型卸放阀13达到机械保护设定卸放值时，机械保护动作，将复合型卸放阀13打开泄压；复合型卸放阀13同时具备箱体放散和瞬间泄压保护箱体的功能，功能使用，采用硅橡胶材质的柔性密封和钢材的刚性密封，密封不易被破坏，且在泄压后能够自动回座，更加环保。

粉尘浓度检测仪6用于监测进入气室25的粉尘浓度，优选的采用激光粉尘检测仪；通过将MCU主控模块1设置在控制台27中并在控制台27上设置用于信息交互的显示屏和按键模块7实现个参数的设定、查看以及控制程序的烧写；气室烟尘浓度监测模块9用于监测气室25中的烟尘浓度，当压差模块2检测到有异常是，通过各气室25中气室烟尘浓度监测模块9的监测值与正常数值的偏差判断是哪个气室25中的滤袋或滤筒或气室25密封发生异常。

对脉冲电磁阀28采用矩阵控制，从而节约MCU主控模块的开关量输出通道点数，脉冲电磁阀矩阵控制方法为现有技术，此处不再赘述；锁气卸料阀12可保证灰尘及时清理，减少除尘器漏风率，并可避免粉尘外溢形成粉尘云。

火花探测器8收到探测信号后向MCU主控模块1发送火花信号，MCU主控模块1收到火花信号后迅速触发警报并控制灭火装置14向气室进气管18喷射灭火介质如氮气、二氧化碳、惰性气体等及时消灭火花，灭火装置14可采用消防炮、消防球、喷淋装置等形式。

本实用新型的MCU主控模块1设置在主控电路板上，主控电路板包括有基于STM32主控芯片的最小系统、模拟控制电源回路、单片机数字控制电源回路、与显示模块进行通信的RS-232通讯接口电路、与上位机和下位机分别进行通讯的RS-485通讯接口电路、D/A转换电路、信号采集放大电路、A/D转换电路、电磁阀矩阵输出控制电路、数据存储电路、实时时钟显示电路模块以及外围电路等。

实施例2

本实施例为基于实施例1的另一种实施方式，对于实施例1相同的技术方案描述将省略，仅对与实施例1不同的技术方案进行说明。

如图1、图3所示，优选的，与MCU主控模块1输入端连接的还有设备上电检测模块19，通过设置开关量信号输入电路对引风机5和锁气卸料阀12的上电情况进行监测，并利用LM2901电压比较器的比较功能以及光耦的打通功能；空压机的上电情况直接由喷吹压力大小判断即可。

优选的，与MCU主控模块1输入端连接的还有电磁阀开路检测模块20，用于检测到脉冲电磁阀28的上电工作正常与否，脉冲电磁阀开路不工作时及时报警维修。

优选的，控制系统还包括与MCU主控模块1连接的NB-IoT通讯模块21，当除尘器运行发生异常时，主控芯片唤醒NB-IoT通讯模块21，NB-IoT通讯模块21将除尘器异常工况发送给云端服务器，从而便于除尘器厂商或除尘器控制系统的厂商对异常工况的发生原因进行获取与研究，有利于除尘器的控制系统或除尘器的结构进行改进，优选的，NB-IoT通讯模块21采用型号为ME3616的防爆NB-IoT模组。

优选的，气室进气管18上还连通有补气管22，补气管22上设置有单向阀30和补气风机23，补气风机23与MCU主控模块1连接，补气管22用于向气室25中吹风以加速粉尘流动、稀释粉尘浓度、甚至改变气室25内的温度，单向阀30用于防止含尘气流从补气管22中逸出。

优选的，控制系统还包括与MCU主控模块1输入端连接的露点传感器24，露点传感器24设置在气室25的内壁上，露点传感器24用于监控气室25的内部环境状况，在相对湿度较高时，MCU主控模块1控制补气管22向气室25中吹气，降低气室25中的环境湿度，防止由于含尘气流中水汽凝结造成糊袋。

本实用新型的MCU主控模块1设置在主控电路板上，主控电路板包括有基于STM32主控芯片的最小系统、模拟控制电源回路、单片机数字控制电源回路、与显示模块进行通信的RS-232通讯接口电路、与上位机和下位机分别进行通讯的RS-485通讯接口电路、D/A转换电路、信号采集放大电路、A/D转换电路、开关量信号输入电路、电磁阀矩阵输出控制电路、电磁阀开闭检测电路、数据存储电路、实时时钟显示电路模块以及外围电路等。

例如，主控芯片的可采用的型号为STM32F107VCT6，模拟控制电源回路和单片机数字控制电源回路均由TOP246YN电源芯片控制，RS-485通讯芯片采用ADUM1311光电隔离芯片，并通过14D-05S05R电源隔离芯片给RS-485芯片提供5V电源，D/A转换芯片采用DAC7611芯片并通过LM358双运算放大器进行滞留信号放大增益，采用LMC6482运算放大器作为气压传感器电桥输出电压的信号放大芯片，A/D转换芯片采用ADS8341，数据存储电路采用24C02数据存储电路，实时时钟显示电路模块采用RX8025实时时钟显示电路模块；通过DAC7611芯片控制的A/D转换电路来控制变频器11的输出，进而调整引风机5的转速，通过模拟电流信号来控制变频器11，增强了输出模拟信号的抗干扰能力；显示模块采用4.3英寸TFT彩色显示屏，显示模块和控制主板之间则采用了RS-232通讯方式，数据传输速度快，可实现主控芯片与显示模块的实时数据交换；对温度、压差、风机转速、烟尘浓度等监测数值设置上限和下限，同时对引风机5、锁气卸料阀12、空压机、脉冲电磁阀28的工作状态进行监测，当其中的一个或多个数值发生异常时，主控芯片控制报警装置15发出声光警报。

控制系统采用模糊控制的理论，模糊算法可参考2010年第11期《现代制造工程》第110-115页的《运用参数自整定模糊算法的电炉除尘阻力控制系统设计》。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。