廖进彪
福建龙净环保股份有限公司 福建龙岩 364000
摘要：本文介绍了微雾抑尘系统在粉尘抑制中的应用，针对微雾抑尘的特点，对系统的硬件组成和软件设计做了相关的描述，给出了相应的控制策略，确保了系统控制的可靠性和准确性，实现了西门子S7-200在微雾抑尘控制系统的应用，提高了微雾抑尘系统的自动化水平。
关键词： 微雾抑尘 粉尘抑制 控制系统
一、引言
粉尘在我们生活环境中无处不在，它是直径很小的固体颗粒。许多生产性粉尘在形成之后，能长时间飘浮在空气中，还能吸附其他的气态或液态有害物质，成为其他有害物质的载体。就以目前我国的大型火电厂来说，燃烧煤粉是主要的动力来源，装煤、卸煤、输煤转运等会产生大量的粉尘，对整个环境造成很大的影响，严重危害人体健康，所以对于粉尘的抑制成为重中之重，也是很多生产型企业的工作重点。
传统的煤粉转运除尘方式主要分为囊式喷淋除尘、电除尘或布袋除尘，囊式喷淋除尘系统形成水滴颗粒较粗，耗水量大，喷头容易堵死，除尘效果差；电除尘或布袋除尘系统设备成本高，运行费用高，系统复杂，后期消缺处理费时费力；以上两种主要的除尘方式在运用一段时间后基本被闲置废弃，所以开发一种好的除尘系统为大势所趋，高能微雾抑尘系统由于其显著的特点，在污染的源头起尘点进行粉尘抑制，无需二次粉尘转运，并且实现全自动控制。本文以微雾抑尘系统在某电厂卸船机上成功应用的实例对微雾抑尘系统进行较详细介绍。
二、系统组成
1、系统结构
微雾抑尘系统主要包括微雾抑尘控制系统、水箱、过滤器、高压水泵、供水管路、阀门及喷雾组件组成。控制系统为整个系统的大脑，实现抑尘系统的全自动运行。
卸船机由岸上的运行人员驾驶，操作卸船机的抓斗，将船上的燃煤卸至接料斗，接料斗下通过振动给料机，将煤炭转运至皮带，再经过每个转运站，最后送进锅炉炉膛。在整个卸煤过程中主要是有三个扬尘点，分别是：接料斗区域、振动给料机区域、皮带落料点区域。
接料斗区域配置2台高压水泵，在接料斗上方左、右各布置两排高能微雾喷嘴，2台高压水泵为上、下两层抑尘点高压供水；给料机和皮带配置1台高压水泵。其系统结构如下图1所示。
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图1 微雾抑尘系统结构组成
1、管道增压泵 2、过滤器 3、高压水泵 4、喷雾阀 5、回水阀 6、缓冲水箱
7、液位计 8、供水管路 9、喷雾组件
2、系统控制要求
系统配置一面控制柜，控制柜面板设置触摸屏人机界面、操作开关、起停按钮、指示灯、系统急停按钮，操作开关可进行远控、就地、停止三种状态切换。触摸屏上可进行抑尘画面显示、报警、参数设置。
2.1、接料斗区域的自动模式控制：
高压水泵的启动：当按下司机室内抑尘的“启动”按钮 ，若缓冲水箱液位高于中液位，则启动高压水泵，根据位置信号联锁启动接料斗区域高压水泵，并且控制喷雾阀和回水阀的动作实现喷雾。
高压水泵的停止：当缓冲水箱液位低于低液位或按下抑尘的“停止”按钮时，高压水泵停止运行；PLC系统停止检测抓斗的位置信号。
喷雾电磁阀的控制：当检测到抓斗位置信号后，延迟*秒后，打开喷雾阀（初始为常闭），延迟*秒后关闭回水阀（初始为常开）；延迟*秒后，打开回水阀，延迟*秒后关闭喷雾阀。
2.2、给料机及皮带区域的自动模式控制：
当按下司机室内“给料机”抑尘的“启动”按钮 ，检测到给料机运行信号且缓冲水箱液位高于中液位，则开启高压水泵；若此时检测到任意一条皮带运行信号，则开启运行皮带相应的喷雾阀，当给料机停止运行时*秒后或检测到缓冲水箱液位低于低液位则关闭高压水泵。
2.3、管道增压泵的自动模式控制：
喷雾用水由主水箱经管道增压泵打到缓冲水箱中，当检测到缓冲水箱液位低于中液位且无“主水箱缺水”报警时，则开启管道增压泵，当检测到高液位或者“主水箱缺水”报警时，则停止管道增压泵。
2.4、手动控制：
当控制开关打到“就地”时，运行人员可手动操作设备启停及阀门开关。
三、系统硬件设计
电气控制系统采用西门子S7-200PLC和显控SK-070AE触摸屏对整个微雾抑尘系统进行控制、监控，触摸屏与CPU通过RS485进行通讯。PLC控制器CPU选用224-1AD23-OXB8，最多可扩展7个模块，能很好地适应后续微雾抑尘控制系统的扩展。
四、系统软件设计
1、I/O地址分配
该系统的变量具体如下表1：
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2、控制系统程序设计
为了能够使系统程序更加直观简洁，本次设计是将每个水泵的启停和阀门开关分别做成子程序，相互独立，再通过主程序调用各个子程序，分别为：初始值赋值、高压水泵1、高压水泵2、高压水泵3、管道增压泵、喷雾阀回水阀。
五、触摸屏画面设计
本设计采用国产的显控SK-070AE触摸屏，SK系列人机界面(HMI)主要应用在工业控制领域，实现可视触摸控制，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式直观的显示系统的运行状态，并且其采功率消耗少，温升也少，机器不易发生故障和老化，采用抗干扰，防高压，雷击的通讯模块设计支持RS232，485，422通信，增强了通信的准确性和可靠性，提高了系统的可靠性。本设计画面分成两个画面：主画面和时间设定画面，主画面主要显示系统画面，对系统运行进行监控，时间设定画面是对主要的运行参数进行设定。
六、结论
系统自投运以来，运行情况良好，并且收到可观的社会效益和经济效益，主要有以下几个方面：
1、卸煤区域及转运区域粉尘污染得到控制，避免周边环境污染同时避免因环保问题遭受相关部门罚款；
2、卸煤区域工作环境得到改善，有利于提高工人工作效率，减少职业病危害；
3、将粉尘限制在料斗内，避免粉尘向外扩散而造成的物料损失。以卸燃煤为例，每卸载1吨燃煤因扬尘损失300g煤粉，若年卸煤400万吨，那么每年因扬尘损失的煤粉高达1200吨。按300元/吨的燃煤价格计算，全年挽回损失36万元；
4、减少卸煤区域清扫次数和用水量，节约人力资源。
参考文献：
1、廖常初，PLC编程及应用，机械工业出版社，2005.
2、S7-200PLC用户指南[R]，SIEMENS公司，2000.
3、可编程智能人机界面用户指南，深圳市显控自动化技术有限公司，2014.