加热炉吹灰器控制器的设计与实现.pdf

1、现 代 电 子 技 术 M o d e r n E l e c t r o n i c s T e c h n i q u e 2 0 1 3 年 5 月 1 日 第 3 6 卷 第 9 期 M a y 2 0 1 3 V o l . 3 6 N o . 9 0 引 言 吹 灰 系 统 是 加 热 炉 控 制 系 统 的 重 要 组 成 部 分 ， 吹 灰 系 统 主 要 由 吹 灰 器 、 气 源 发 生 装 置 和 吹 灰 控 制 器 三 部 分 组 成 。 燃 油 加 热 炉 燃 烧 时 钉 头 或 翅 片 之 间 会 积 聚 大 量 烟 灰 、 污 物 ， 这 些 烟 灰 或 污 物

2、如 不 及 时 清 除 掉 ， 排 烟 温 度 就 会 升 高 1 ， 并 形 成 高 的 烟 气 压 力 降 ， 从 而 影 响 加 热 炉 的 有 效 抽 力 ， 及 时 对 加 热 炉 吹 灰 ， 可 以 提 高 加 热 炉 的 热 效 率 2 ， 减 小 燃 料 油 的 浪 费 。 在 中 石 化 魏 荆 管 道 沿 线 广 泛 使 用 的 是 由 江 苏 生 产 的 气 动 旋 转 吹 灰 器 ， 配 套 使 用 C K Q 型 气 动 吹 灰 控 制 器 进 行 控 制 ， C K Q 型 气 动 吹 灰 存 在 产 品 结 构 复 杂 ， 损 坏 后 不 易 修 理 、 控 制

3、器 体 积 大 、 操 作 繁 琐 等 问 题 ， 不 易 在 生 产 现 场 安 装 使 用 。 为 此 ， 本 文 设 计 了 一 种 基 于 A T 8 9 C 5 2 单 片 机 的 新 型 加 热 炉 吹 灰 控 制 器 。 与 传 统 控 制 器 相 比 ， 该 新 型 控 制 器 具 有 结 构 简 单 、 可 靠 性 高 、 成 本 低 和 方 便 移 植 等 特 点 。 1 控 制 器 硬 件 结 构 一 般 情 况 用 于 加 热 炉 吹 灰 的 气 动 旋 转 吹 灰 器 设 有 三 个 吹 灰 通 道 ， 从 上 至 下 依 次 等 距 安 装 在 对 流 室 上 ，

4、每 一 个 吹 灰 通 道 独 立 使 用 一 个 气 动 电 磁 阀 控 制 。 在 气 源 压 力 一 定 的 情 况 下 3 ， 通 过 对 三 个 气 动 电 磁 阀 的 开 关 控 制 即 可 实 现 对 旋 转 吹 灰 器 三 个 吹 灰 通 道 的 控 制 ， 控 制 器 还 要 求 具 有 自 动 记 录 吹 灰 时 间 功 能 。 A T 8 9 C 5 2 单 片 机 内 置 定 时 器 、 中 断 源 、 片 内 数 据 存 储 器 等 丰 富 的 硬 件 资 源 ， 加 之 片 外 数 据 存 储 器 、 L E D 显 示 和 固 态 继 电 器 等 的 使 用 ，

5、完 全 可 以 满 足 吹 灰 器 的 控 制 要 求 。 图 1 是 本 吹 灰 器 控 制 器 的 硬 件 结 构 图 ， 吹 灰 器 控 制 器 主 要 由 单 片 机 系 统 、 电 源 模 块 、 L E D 显 示 器 和 固 态 继 电 器 等 部 分 组 成 。 A T 8 9 C 5 2 单 片 机 是 控 制 器 的 控 制 核 心 ， 将 由 键 盘 设 定 的 系 统 时 间 参 数 和 吹 灰 时 间 参 数 存 储 在 E 2 P R O M 中 ， 并 将 相 关 运 行 参 数 显 示 在 L E D 数 码 显 示 器 上 ， 经 过 驱 加 热 炉 吹 灰

6、器 控 制 器 的 设 计 与 实 现 寇 广 增 ， 李 学 军 ， 夏 云 生 （ 中 石 化 管 道 储 运 公 司 襄 阳 输 油 处 ， 湖 北 襄 阳 4 4 1 0 0 2 ） 摘 要 ： 针 对 加 热 炉 传 统 吹 灰 器 控 制 器 结 构 复 杂 、 不 易 维 修 的 问 题 ， 设 计 了 一 种 基 于 A T 8 9 C 5 2 单 片 机 的 新 型 加 热 炉 吹 灰 控 制 器 ， 描 述 了 电 路 硬 件 结 构 和 工 作 原 理 ， 并 给 出 了 硬 件 电 路 。 在 一 定 气 源 压 力 下 ， 控 制 器 程 序 驱 动 三 路 固 态

7、继 电 器 顺 次 导 通 ， 控 制 三 路 电 磁 阀 ， 使 吹 灰 器 对 加 热 炉 进 行 吹 灰 ， 控 制 器 自 动 记 录 吹 灰 时 间 。 实 验 和 工 程 应 用 测 试 结 果 均 表 明 了 该 控 制 器 较 传 统 控 制 器 具 有 结 构 简 单 、 可 靠 性 高 、 成 本 低 和 方 便 移 植 等 特 点 ， 可 广 泛 应 用 于 其 他 加 热 炉 系 统 中 。 关 键 词 ： 加 热 炉 ； 吹 灰 器 ； A T 8 9 C 5 2 ； 控 制 器 中 图 分 类 号 ： T N 0 8 1 3 4 ； T P 2 3 文 献 标 识

8、码 ： A 文 章 编 号 ： 1 0 0 4 3 7 3 X （ 2 0 1 3 ） 0 9 0 1 3 0 0 3 Design and implementation of soot blower controller used in reheating furnace K O U G u a n g z e n g ， L I X u e j u n ， X I A Y u n s h e n g （ X i a n g y a n g O i l T r a n s p o r t a t i o n D e p a r t m e n t ， P i p e l i n e T r

9、a n s p o r t a t i o n C o m p a n y o f S I N O P E C ， X i a n g y a n g 4 4 1 0 0 2 ， C h i n a ） A b s t r a c t ： A n o v e l A T 8 9 C 5 2 b a s e d s o o t b l o w e r c o n t r o l l e r u s e d i n r e h e a t i n g f u r n a c e w a s d e s i g n e d t o s o l v e t h e p r o b l e m s o

10、f s t r u c t u r a l c o m p l e x i t y a n d m a i n t e n a n c e d i f f i c u l t y o f c o n v e n t i o n a l s o o t b l o w e r c o n t r o l l e r f o r t h e r e h e a t i n g f u r n a c e . T h e h a r d w a r e s t r u c t u r e a n d w o r k i n g p r i n c i p l e a r e d e s c r i

11、b e d ， a n d t h e h a r d w a r e c i r c u i t i s o f f e r e d i n h i s p a p e r . I n t h e c a s e o f a i r p r e s s u r e ， t h e c o n t r o l l e r p r o g r a m d r i v e s t h r e e s o l i d s t a t e r e l a y s t o t u r n o n s e q u e n t i a l l y a n d c o n t r o l t h r e e

12、e l e c t r o m a g n e t i c v a l v e s ， s o t h a t t h e s o o t b l o w e r b e g a n t o b l o w o f f t h e s o o t i n r e h e a t i n g f u r n a c e ， a n d t h e c o n t r o l l e r r e c o r d s t h e b l o w i n g t i m e a u t o m a t i c a l l y . C o m p a r e d w i t h c o n v e n

13、t i o n a l s o o t b l o w e r c o n t r o l l e r f o r r e h e a t i n g f u r n a c e ， t h i s c o n t r o l l e r h a s a d v a n t a g e s o f s i m p l e r s t r u c t u r e ， h i g h e r r e l i a b i l i t y ， l o w e r c o s t a n d m o r e c o n v e n i e n t t r a n s p l a n t a t i o

14、n ， e t c . T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e s o o t b l o w e r c o n t r o l l e r c a n b e w i d e l y u s e d i n o t h e r r e h e a t i n g f u r n a c e s y s t e m s . K e y w o r d s ： r e h e a t i n g f u r n a c e ； s o o t b l o w e r ； A T 8 9 C 5 2 ；

15、c o n t r o l l e r 收 稿 日 期 ： 2 0 1 3 0 1 1 1 1 3 0 1 3 0第 9 期 寇 广 增 ， 等 ： 加 热 炉 吹 灰 器 控 制 器 的 设 计 与 实 现 动 三 个 固 态 继 电 器 控 制 电 磁 阀 通 断 ， 从 而 实 现 对 吹 灰 器 的 控 制 。 由 于 采 用 固 态 继 电 器 控 制 电 磁 阀 ， 实 现 了 控 制 电 源 与 工 作 电 源 侧 的 电 隔 离 ， 保 证 了 安 全 控 制 的 目 的 。 图 1 控 制 器 硬 件 结 构 2 控 制 器 工 作 原 理 气 动 旋 转 吹 灰 器 的 三

16、 个 吹 灰 通 道 ， 不 妨 假 设 为 C H A 、 C H B 和 C H C 三 个 通 道 ， 控 制 每 个 通 道 的 电 磁 阀 相 对 应 的 控 制 固 态 继 电 器 分 别 为 K M 1 ， K M 2 和 K M 3 。 控 制 时 序 图 如 图 2 所 示 。 其 中 S P 为 气 源 的 压 力 开 关 ， 由 时 序 图 可 知 仅 当 S P 闭 合 式 ， 即 气 源 达 到 预 定 压 力 ， 吹 灰 器 控 制 才 具 备 工 作 条 件 ， 否 则 固 态 继 电 器 K M 1 、 K M 2 和 K M 3 均 处 于 断 开 状 态 ，

17、 吹 灰 器 不 工 作 。 C H T 和 J G T 分 别 表 示 单 通 道 吹 灰 时 间 和 吹 灰 间 隔 时 间 ， 控 制 器 默 认 单 通 道 吹 灰 时 间 为 3 s ， 吹 灰 间 隔 时 间 为 3 s ， 最 大 单 通 道 吹 灰 时 间 和 时 间 间 隔 均 为 1 2 s 。 键 盘 模 块 设 有 “ S E T ” 、 “ ” 、 “ ” 和 “ E X I T ” 四 个 按 键 。 按 下 “ S E T ” 键 约 2 s ， 进 入 参 数 设 置 状 态 ， 调 节 “ ” 和 “ ” 键 可 依 次 对 系 统 时 间 和 吹 灰 时 间

18、 参 数 进 行 更 改 ， 吹 灰 时 间 参 数 单 位 以 秒 记 ， 再 次 点 击 “ S E T ” 键 保 存 设 置 ， 如 取 消 设 置 点 击 “ E X I T ” 键 即 可 。 按 下 控 制 器 “ S E T ” 键 约 4 s ， 进 入 系 统 查 阅 状 态 ， 调 节 “ ” 和 “ ” 键 可 查 询 近 期 的 吹 灰 记 录 。 图 2 吹 灰 时 序 图 吹 灰 器 控 制 器 有 工 作 和 待 机 两 种 模 式 ， 同 时 按 下 “ ” 和 “ ” 键 可 以 实 现 控 制 器 工 作 模 式 和 待 机 模 式 的 切 换 。 工 作

19、 模 式 下 ， 控 制 器 将 以 图 2 的 时 序 驱 动 三 个 固 态 继 电 器 控 制 吹 灰 器 的 三 个 电 磁 阀 依 次 动 作 ， 从 而 实 现 吹 灰 器 三 个 气 道 循 环 对 加 热 炉 吹 灰 。 L E D 数 码 管 显 示 器 实 时 显 示 当 前 吹 灰 通 道 和 剩 余 吹 灰 时 间 ， 并 且 系 统 自 动 记 录 吹 灰 时 间 。 待 机 模 式 下 ， 控 制 器 进 入 低 功 耗 状 态 ， 三 个 固 态 继 电 器 处 于 断 开 状 态 ， 数 码 管 显 示 “ S T O P ” 字 样 。 3 控 制 器 硬 件

20、 电 路 控 制 器 硬 件 电 路 图 使 用 P r o t e l 9 9 专 业 绘 图 软 件 绘 制 ， 如 图 3 所 示 。 图 3 控 制 器 硬 件 电 路 原 理 图 1 3 1现 代 电 子 技 术 2 0 1 3 年 第 3 6 卷 U 9 为 A T 8 9 C 5 2 单 片 机 与 1 2 M H z 晶 振 和 起 振 电 容 及 4 个 按 键 组 成 单 片 机 最 小 系 统 ， 其 中 A T 8 9 C 5 2 单 片 机 片 内 含 8 K B 的 F L A S H 程 序 存 储 器 ， 2 5 6 B 的 R A M ， 具 有 3 2 根

21、可 编 程 I / O 口 线 。 单 片 机 内 部 的 1 6 位 定 时 器 也 是 可 编 程 的 ， 通 过 相 关 寄 存 器 的 的 设 置 可 以 实 现 精 确 时 基 中 断 4 。 U 4 为 外 部 存 储 器 型 号 为 2 4 C 0 4 ， 可 以 满 足 数 据 的 存 储 需 要 。 L E D 显 示 器 主 要 由 7 4 L S 1 5 6 串 行 驱 动 芯 片 和 八 段 数 码 管 组 成 。 输 出 电 路 使 用 过 零 光 电 驱 动 M O C 3 0 6 3 和 双 向 可 控 硅 B T 1 3 6 构 成 固 态 继 电 器 5 ，

22、其 主 要 特 点 是 工 作 可 靠 ， 寿 命 长 ， 无 噪 声 ， 无 火 花 ， 无 电 磁 干 扰 ， 开 关 速 度 快 ， 抗 干 扰 能 力 强 ， 能 与 T T L ， D T L ， H T L 等 逻 辑 电 路 兼 容 ， 能 够 以 微 小 的 控 制 信 号 达 到 直 接 驱 动 大 电 流 负 载 的 目 的 。 4 控 制 器 应 用 实 例 在 2 5 0 0 k W 加 热 炉 吹 灰 器 控 制 系 统 中 ， 吹 灰 器 控 制 器 的 典 型 应 用 电 路 如 图 4 所 示 。 电 源 为 2 2 0 V 交 流 电 ， 主 要 为 控 制

23、器 和 三 个 电 磁 阀 提 供 电 源 。 其 中 S P 为 气 动 压 力 开 关 ， 它 的 一 组 常 开 触 点 接 至 控 制 器 的 输 入 端 。 Y V 1 Y V 3 为 三 个 气 动 电 磁 阀 ， 它 们 的 线 圈 一 端 接 至 2 2 0 V 交 流 电 的 零 线 上 。 K M 1 K M 3 是 分 别 具 有 两 个 端 子 的 输 出 端 ， 其 中 一 个 端 子 接 至 2 2 0 V 交 流 电 的 火 线 上 ， 另 一 个 端 子 分 别 接 至 电 磁 阀 线 圈 的 另 一 个 端 。 图 4 控 制 器 典 型 应 用 电 路 当

24、加 热 炉 要 进 行 吹 灰 时 ， 首 先 打 开 气 源 ， 如 果 气 源 压 力 达 到 了 压 力 开 关 S P 的 设 定 值 ， 压 力 开 关 S P 的 常 开 触 点 闭 合 ， 控 制 器 接 收 到 信 号 后 ， 具 备 工 作 条 件 等 待 。 此 时 ， K M 1 K M 3 继 电 器 始 终 处 于 断 开 状 态 。 控 制 器 的 运 行 模 式 如 图 5 所 示 。 当 按 下 控 制 器 启 动 键 后 ， 控 制 器 进 入 工 作 模 式 ， 按 照 既 定 的 程 序 驱 动 K M 1 K M 3 继 电 器 依 次 闭 合 断 开

25、， 与 之 连 接 的 Y V 1 Y V 3 三 个 气 动 电 磁 阀 顺 序 动 作 ， 压 缩 空 气 从 三 个 通 道 依 次 对 炉 内 吹 灰 ， 与 此 同 时 控 制 器 将 吹 灰 的 时 间 和 日 期 记 录 并 存 储 到 存 储 器 中 。 如 图 5 （ a ） 所 示 的 工 作 状 态 ， 显 示 吹 灰 器 b 通 道 正 在 吹 灰 ， 且 吹 时 间 还 剩 余 1 s 。 当 按 下 停 止 键 后 ， 控 制 器 进 入 待 机 状 态 ， 此 时 ， K M 1 K M 3 继 电 器 处 于 断 开 状 态 。 如 图 5 （ b ） 所 示

26、的 待 机 状 态 ， 显 示 “ S T O P ” 字 样 。 图 5 控 制 器 运 行 模 式 5 结 语 设 计 了 一 种 基 于 A T 8 9 C 5 2 单 片 机 的 吹 灰 器 控 制 器 ， 描 述 了 其 硬 件 结 构 和 工 作 原 理 ， 给 出 了 硬 件 电 路 图 ， 并 结 合 实 际 应 用 介 绍 了 具 体 应 用 方 法 。 在 实 际 应 用 中 ， 该 吹 灰 器 控 制 器 能 够 正 确 按 照 既 定 程 序 控 制 吹 灰 器 对 加 热 炉 进 行 吹 灰 。 与 传 统 控 制 器 相 比 具 有 两 方 面 优 点 ： 一 是

27、该 控 制 器 采 用 性 价 比 较 高 的 单 片 机 作 为 核 心 器 件 ， 外 围 结 构 简 单 、 可 靠 性 高 ， 且 成 本 较 低 ； 二 是 该 控 制 器 采 用 固 态 继 电 器 代 替 传 统 触 点 式 继 电 器 ， 安 全 系 数 和 稳 定 性 得 到 提 高 。 三 是 在 设 计 中 适 当 的 增 加 控 制 通 道 ， 可 广 泛 应 用 于 其 他 加 热 炉 吹 灰 控 制 系 统 中 。 参 考 文 献 1 董 继 民 ， 柏 青 . P L C 在 电 站 锅 炉 炉 膛 吹 灰 系 统 中 的 应 用 J . 电 气 传 动 自 动

28、化 ， 2 0 0 1 ， 2 3 （ 1 ） ： 4 4 4 6 . 2 马 波 ， 王 新 ， 向 文 国 . 大 型 锅 炉 吹 灰 优 化 控 制 系 统 的 开 发 J . 能 源 研 究 与 利 用 ， 2 0 0 7 （ 6 ） ： 3 7 4 0 . 3 陈 裕 国 ， 谈 红 华 . 锅 炉 吹 灰 程 序 控 制 系 统 的 设 计 J . 武 汉 化 工 学 院 学 报 ， 2 0 0 6 ， 2 8 （ 1 ） ： 5 6 5 9 . 4 曹 建 树 ， 夏 云 生 ， 曾 林 春 . 5 1 单 片 机 实 用 教 程 M . 北 京 ： 中 国 石 化 出 版 社

29、， 2 0 0 8 . 5 史 延 龄 ， 邹 来 智 ， 闫 志 强 . 基 于 单 片 机 和 晶 闸 管 驱 动 器 的 灯 控 系 统 J . 电 气 应 用 ， 2 0 0 5 ， 2 4 （ 6 ） ： 9 4 9 6 . 6 李 琪 . 电 站 锅 炉 风 粉 计 算 机 在 线 监 测 系 统 J . 现 代 电 子 技 术 ， 2 0 1 1 ， 3 4 （ 3 ） ： 1 3 9 1 4 0 . 作 者 简 介 ： 寇 广 增 男 ， 1 9 6 9 年 出 生 ， 河 北 固 安 人 ， 助 理 工 程 师 。 主 要 从 事 金 属 腐 蚀 防 护 、 仪 表 自 动 化 研 究 工 作 。 1 3 2加热炉吹灰器控制器的设计与实现 作者： 寇广增， 李学军， 夏云生 作者单位： 中石化管道储运公司 襄阳输油处,湖北 襄阳 441002 刊名： 现代电子技术 英文刊名： Modern Electronics Technique 年，卷(期)： 2013(9)本文链接：http:/