毕业设计电除尘器.docx

1、毕业设计电除尘器 单片机实际上是微型计算机的一种，自从它问世以来，人们对它不断地改进，以应用于现代化社会的各方各面。单片机体积小，价格低廉，开发较为容易，可根据需要制作成各种智能控制器以代替人工的操作，实现自动化。在我国，由于ASIC（专用集成电路）的生产还跟不上，单片机的作用更加地重要，在智能仪器仪表、工业设备过程控制、家用电器中，都可以见到它的踪迹。单片机也称为微控制器MCU，但实际上并不是每种单片机都是真正的“单片”，而是需要外接扩展的程序存储器等才能工作，程序存储器一般用EPROM（紫外线可擦除只读存储器），也有用EEPROM的（电可擦除只读存储器-586以上电脑的BIOS芯片也用它）

2、。通常见到的8031单片机（MCS-51中的一种）就需要外接EPROM和RAM，它的特点是系统设计灵活，扩展性好，但总体成本较高，印刷电路板设计也较复杂。此外还有8096/98系列，速度更快，功能更强。8031除CPU外，还包括128字节的RAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行输入输出口、1个全双工串行口，2个16位的定时器计数器，但内部没有程序存储器，需要在芯片外扩展EPROM芯片。8051包含了8031，芯片内又集成了4K字节的ROM，用作程序存储器，并且8051是掩膜型单片机，不超过4K字节的程序是厂家制作芯片时，代用户烧制的，用户不能修改。所以8051在国内很少见到。与8

3、051功能相同的是8751，但是它的4K字节的程序存储器采用了EPROM，用户可以其中反复修改程序。但是8751价格教贵，甚至比8031外加一片4K字节的EPROM还贵，而且经常擦写的EPROM也较易损坏，8751的EPROM一旦损坏，整个片子就费了。MCS一51单片机应用系统功能较强、价格较低，较早应用，目前应用广泛。MCS-51系列的三个基本产品是8031、8751、8051。它们本是同根生，引脚与指令完全兼容，核心是一个8位的CPU，但内部结构有所不同。Intel还在MCS-51系列三种基本型产品的基础上，推出了各类增强型产品，主要有803280528752：它们的内部RAM增到256字

4、节，87528052片内的程序存储器容量增到8K字节，定时器计数器增至3个16位计数器，有6个中断源。另外还有低功耗的CHMOS工艺芯片的80C3187C5180C51：有二种掉电工作方式，其一是让CPU停止工作，其它部分仍继续工作，其二是除片内卫RAM继续保持数据外，其它部分都停止工作。还有一种可用BASIC语言编程的BASIC52单片机，其芯片内固化有BASIC解释程序，而且BASIC52语言能和MCS一51汇编语言混合使用。一个自动控制系统大致必须具备三项功能：（1）能输出一些控制信号，用以改变被控对象的状态，使被控对象回到我们所设定的状态中来；（2）能测试被控对象的状态，了解被控对象的

5、状态与预定状态的差别；（3）能对输入的状态进行判别、比较并作出控制的决策，向执行机构发出控制命令。只有三项功能结合起来才能完成对被控对象进行自动控制，以达到预定的控制目标。而单片机就是一种很好的控制器，因为它具有上述三项功能：具有输出口，可以输出控制信号；具有输入口，能接受外部的状态信息；可以对这些信息进行数字或逻辑运算，并作出比较判断再给出控制信号。用单片机（计算机）进行的控制与用传统控制器进行的控制的不同之处是：传统控制器的控制功能完全由硬件电路来完成，而单片机则需要硬件和软件结合起来，除KK了要设计好硬件电路外还要编写程序,硬件电路在程序的控制下才能完成控制功能。 右图所示为MCS-51

6、子系列引脚配置图。按其功能分为四部分叙述如下： 1.主电源引脚Vcc和Vss Vcc(40脚)接+5V电压; Vss(20脚)接地。 2.外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 3.控制或与其他电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP (1)RST/VPD(9脚):当振荡器运行时,在此脚上出现两个机器周期的高电平使单片机复位。 (2)ALE/PROG(30脚):当访问外部存储器时，ALE(允许地址锁存)的输出用于所存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率出现正脉冲信号，次品率为振荡频率的1/6。当访问外部存储器时将丢失一个ALE脉冲。它可以驱动8个

7、LS型的TTL输入电路。 对于EPROM型的单片机(如8751)，在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲(PROG)。 (3)PSEN(29脚)：此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。它同样可以驱动8个LS型的TTL输入电路。 (4)EA/VPP(31脚)：当EA/VPP端保持高电平时，访问内部程序存储器，当PC值超过0FFFF(8051/8751/80C51)或1FFFF(8052)时，将自动转到外部程序存储器。当EA/VPP端保持低电平时，只访问外部程序存储器。 对于EPROM型单片机在EPROM编程期间，此引脚使加21V的编程电源(VPP)。 4.输入输出(I/O)引脚P0、P1

8、、P2、P3(共32根) (1)P0口(3932脚)：双向8位三态I/O口，与地址总线的低8位及数据总线复用。8个LS型TTL负载。 (2)P1口(18脚)：8位准双向I/O口。4个LS型TTL负载。 (3)P2口(2128脚)：8位准双向I/O口，可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。4个LS型TTL负载。 (4)P3口(1017脚)：8位准双向I/O口。4个LS型TTL负载。它还具有第二功能，如下表所示：口线引脚第二功能P3.010RxD(串行输入口)P3.111TxD(串行输出口)P3.212INT0(外部中断0)P3.313INT1(外部中断1)P3.414T0(定时器0外部输

9、入)P3.515T1(定时器1外部输入)P3.616WR(外部数据存储器写脉冲)P3.717RD(外部数据存储器读脉冲)cc:+5V电源电压。ss:电路接地端。 P0.0P0.7:通道0，它是8位漏极开路的双向I/O通道，当扩展外部存贮器时，这也是低八位地址和数据总线，在编程和校验期间，它输入和输出字节代码，通道吸收/发出二个TTL负载。 P1.0P1.7:通道是位拟双向I/O通道，在编程和校验时，它发出低位地址。 通道吸收/发出一个TTL负载。 P2.0P2.7:通道是位拟双向I/O通道，当访问外部存贮器时，用作高位地址总线。通道能吸收/发出一个TTL负载。 P3.0P3.7:通道准双向I/

10、O通道。通道能吸收/发出一个TTL负载，P3通道的每一根线还有另一种功能： P3.0:RXD，串行输入口。 P3.1:TXD，串行输出口。 P3.2:INT0，外部中断输入口。 P3.3:INT1，外部中断输入口。 P3.4:T0，定时器/计数器外部事件脉冲输入端。 P3.5:T1，定时器/计数器外部事件脉冲输入端 P3.6:WR，外部数据存贮器写脉冲。 P3.7:RD，外部数据存贮器读脉冲。 RST/VpD:引脚，复位输入信号，振荡器工作时，该引脚上个机器周期的高电平可以实现复位操作，在掉电情况下（Vcc降到操作允许限度以下）， 后备电源加到此引脚，将只给片内RAM供电。 ALE/PROG:

11、引脚，地址锁存有效信号， 其主要作用是提供一个适当的定时信号，在它的下降沿用于外部程序存储器或外部数据存贮器的低位地址锁存，使总线 P0输出/输入口分时用作地址总线（低位）和数据总线， 此信号每个机器出现次，只是在访问外部数据存储器期间才不输出ALE。所以， 在任何不使用外部数据存贮器的系统中，ALE以/振荡频率的固定速率输出，因而它能用作外部时钟或定时，8751内的EPROM编程时，此端输编程脉冲信号。 PSEN:引脚，程序选通有效信号，当从外部程序存贮器读取指令时产生， 低电平时，指令寄存器的内容读到数据总线上。EA/VPP:引脚，当保持TTL高电平时，如果指令计数器小于4096，8051

12、执行内部ROM的指令，8751执行内部EPROM的指令，当使TTL为低电平时， 从外部程序存贮器取出所有指令，在8751内的EPROM编程时，此端为编程电源输入端。 XTAL1:引脚，内部振荡器外接晶振的一个输入端，HMOS芯片使用外部振荡源时，此端必须接地。 XTAL2:引脚，内部振荡器外接晶振的另一个输入端，HMOS芯片使用外部振荡器时，此端用于输入外部振荡信号。带有RAM和定时器的并行口8155的引脚功能8155采用40脚双列直插式封装，单一电源。RESET:复位信号线，高电平有效，在该输入端加一脉冲宽度为600ns 的高电平信号，就可使8155可靠复位，复位时三个输入/输出口预置为输入

13、方式。CE:片选端，8155为低电平有效，8156为高电平有效，当8155 上加上一个低电平时，芯片被选中，可以与单片机交换信息。AD0AD7:三态地址/数据总线，在ALE 的下降沿把位地址锁存于内部地址锁存器，地址可代RAM或输入/输出用，由IO/M信号的极性而定，位数据的流向取决于RD或WR信号的状态。ALE:地址锁存器启用信号线，高电平有效，其下降沿把AD0AD7上的地址，片选信号、IO/M信号锁存起来。IO/M:IO和RAM选择信号线，高电平造反输入/输出，该线低电平选择存储器。RD:读信号线，低电平有效，当片选信号与RD有效时，开启AD0AD7缓冲器， 如果IO/M为低电平，则RAM

14、的内容读至AD0AD7，如果IO/M为高电平，则选中的输入/输出口的内容读到AD0AD7。WR:写信号线，低电平有效，当片选信号和WR信号有效时，AD0AD7 上的数据将根据IO/M极性写入RAM或I/O口。PA0PA7:输入/输出口A的信号线，通用位输入/输出口，输入/ 输出的方向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。PB0PB7:输入/输出口B的信号线，通用位输入/输出口，输入/ 输出的方向通过对命令/状态寄存器的编程来选择。PC0PC5:输入/输出口C的信号线，位可编程输入/输出口，也可用作A和B口的控制信号线，通过对命令/状态寄存器编程来选择。INT:定时/计数器输入信号线，定时/计数器

15、的时钟由此线输入。TOUT:定时/计数器的输出信号线，输出信号为方波还是脉冲则由定时/ 计数器的工作方式而定。VCC:电源线，接V直流电源。VSS:接地线，接到公用地线上。电除尘器的主要特点（一） 采用顶部电磁振打，结构新颖、合理，运行安全、可靠1、振打机构设置于除尘器顶部、提高内部空间的利用率，尤其在场地受到限制情况下，这种优势更得以发挥。2、振打机构设置于除尘器顶部，隔离于烟气之外，便于实现不停炉的情况下，对振打机构进行检修，提高设备的常运率。 3、由于振打力的传递是自上而下，符合除尘器清灰对振打的要求，即收尘极的积灰是上端细而薄、下端粗而厚，对振打力的要求是上端大、下端小。4、由于采用顶

16、部振打，其纵向刚性由成型的防风沟予以保证、横向不承担刚性的要求，所以在极板中间不须轧制加强筋。在振打时，极板面产生擅抖，使极板的积灰更易脱落，达到良好的清灰效果。5、阴极部分除采用小框架，同时也采用顶部振打，减少了阴极线的剪切力，避免了断线的现象。 6、阴、阳极采取刚性框架结构，实现部件出厂、提高了安装与除尘器的整体精度。7、阴、阳系统均采用上吊下垂，有效抑制由热产生的热延伸变形。8、采用顶部振打，实现化小振打单元，合理对每一单元的控制不仅达到有效清灰同时也有效抑制二次飞扬的产生。 （二）采用小分区供电，对改善电气性能，提高除尘器的运行电压，以及提高除尘效率均十分有利。 1、实行小分区供电，区

17、内含尘浓度梯度小，即供电装置与电场匹配的更好，提高运行电晕功率有利于提高除尘效率。 2、实行小分区供电，增加电场级数，提高跟踪效能。3、实行小分区供电，利于实施振打的计算机控制，提高振打的可靠性和稳定性，确保清灰效果。 4、实行小分区供电，便于实现保效节能。 (三)采用吊打分开式刚性阴极系统二、电除尘器的结构电除尘器结构包括：阳极系统、阴极系统、阴阳极系统振打装置、保温箱、气体均布装置、壳体、灰斗及排输灰装置等。电除尘器 电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒带电荷，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。当含尘粒子通过时瞬间即被带上

18、电荷，在电场的作用下带电荷的尘粒迅速到达阳极，释放电荷。电子尘粒的自重被收集于集尘室中，从而使气体净化。电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于：分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，这就决定了它具有分离粒子能耗少、气体阻力小等特点；由于作用在粒子上的静电力相对较大，所以即使对亚微米级的粒子也能有效地捕集。 的除尘器的主要优点是：压力损失小，一般为200500Pa；处理烟气量大，一般为10106m；能耗低，大约0.20.4Wh/1000m；对细粉尘有很高的捕集率，科高于99；可在高温或强腐蚀性气体下操作。电除尘器的收尘机理： 虽然在实践中电除尘器的种类和结构型式繁多，但

19、都基于相同的工作原理。其原理涉及悬浮粒子电荷，带电粒子在电场内迁移和捕集，以及将捕集物从集尘表面上清楚等三个基本过程。 高压电流电晕是使粒子带有电荷最有效的办法，广泛应用于静电除尘过程。电晕过程发生于活化的高压电极和接地极之间，电极之间的空间内形成高浓度的气体离子、含尘气流通过这个空间时，粉尘粒子在百分之几秒的时间里因碰撞俘获气体离子而导致带有电荷。粒子获得电荷的多少随粒子的大小而异。一般来说，直径1m的粒子大约获得30000个电子的电量。 电荷粒子的捕集是使其通过延续的电晕电场或光滑的不放电的电极之间的纯静电场而实现的。前者称单区电除尘器，后者因粒子荷电和捕集是在不同区域完成的，称为双区电除

20、尘器 通过振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗中，当粒子为液态时，比如硫酸雾或焦油，被捕集粒子会发生凝集并滴入下部容器内。 为保证电除尘器在高效率下运行，必须使粉尘粒子带电，并有效地完成粒子的捕集和清灰等过程。的除尘器的结构组成： 无论那种类型的的除尘器，其结构一般都由以下几个部分组成。1、 电晕电极：电晕电极型式很多，目前常用的有直径3mm左右的圆形线、星形线及锯齿线、芒棘线等，形状如图。电晕线固定方式有两种。一种为重锤悬吊式，重锤重量510kg。对电晕线的一般要求是；起晕电压低、电晕电流大、机械强度大、能维持准确的极距以及易清灰等。2、 集尘极：小型管式除尘器的集尘极为直径约15cm、

21、长3m左右的圆管，大型的直径可达40cm，长6m。每个集尘器所含集尘管的数目少则几个，多则可达100个以上。 板式电除尘器的集尘板垂直安装，电晕极置于相邻的两板之间。集尘极长一般为1020m，高1015m，板间距0.20.4m。处理气量1000m3/s以上，效率高达99.5的大型的除尘器含有上百对极板。 集尘极结构对粉尘的二次扬起，及除尘器金属消耗量（约占总耗量的4050）有很大影响。性能良好的集尘极应满足下述基本要求： 振打粉尘的二次扬起少； 单位集尘面积消耗金属量低；极板高度较大时，应有一定的刚性，不易变形；振打时易于清灰，造价低。集尘极结构型式很多，常用的几种型式如图。极板两侧通常设有沟

22、槽和挡板，既能加强板的刚性，又能防止气流直接冲刷板的表面，从而降低了二次扬尘。近年来板式除尘器一个引人注意的变化是发展宽间距超高压电除尘器。虽然它起源于欧洲，但是已经广泛应用于日本，我国已经开始研究和应用。现已公认，在某些情况下板间距可比通常增加50100，然而除尘性能并未改变。为了解释这一现象，已经提出了若干理论，但都还没有完全解释清楚。宽间距电除尘器可是制作、安装、维修等变得方便，而且设备小，能量消耗也少。3、 高压供电设备：高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流。为满足现场需要，供电设备操作必须十分稳定，希望工作寿命在20年之上。通常高压设备的输出峰值电压为70100kV

23、，电流为1002000mA。目前已广泛应用可控硅高压硅整流设备。这类装置含有多重信号反馈回路，能够将电压、电流限制在一定水平上，设备运行稳定，能有效地控制火花率。整流设备的输出电压可以是半波或全波脉动电压。一、用途消烟除尘，保护环境，回收有用物资，发展综合利用，主要有如下几个方面。1、建材工业：大量用于水泥厂破碎生、熟料磨，烘干机，皮带输送机等所有有扬尘点的除尘和回收原材料，用于耐火材料工业、机砖瓦厂的除尘和回收原材料。2、冶金工业：用于各种金属炼除尘。尤其对于治理铅烟尘，具有很高的效率。亦可用于矿山开采，回收有用金属。3、化学工业：用于回收烟气中有价值的稀有元素，用于制取工业中消烟烟尘，除雾

24、。4、机械电力工业：用于锅炉、锻烧炉的消烟除尘。5、其它用于净化空气，物质分离等场所。Mcs51系列单片机具有功能强、体积小、结构紧凑、抗干扰能力强，有丰富的逻辑操作指令等特点，因而可方便的完成各种运算和控制，更适合于工业控制。在电路设计上采用超低阻抗电流环传输和高线性模拟量光电耦合传输，具有很高的可靠性与控制精度。设备除能单机运行外，还备有RS232串行通讯端口可与上位机通信联网，实现系统控制。电除尘器通入烟气启动运行后，配套高压自控整流设备的性能及质量的优劣，对电除尘器的总体运行效果，起到了极大的，甚至是决定性的影响。所以上述设备的设计必须以电除尘器实际运行时的负载特性为依据，才能使机电一

25、体，获得最佳收尘效果。电除尘器作为高压自控整流设备的负载，其负载特性很复杂，可能处于正常运行状态，也可能处于短路，开路故障状态，由于工况及粉尘特性的不同，其负载阻抗值、起晕电压、电晕状态、闪络电压。火花频率等均有很大差异。2、特性及控制方式：1、 主回路的高阻抗特性（采用高阻抗变压器、阻抗压降3540）。主回路阻抗压降的作用： 电除尘器由于断线或误操作造成负载短路，闪络击穿也类似于瞬时短路，设备必须有较强的限流特性，以免造成过流冲击。 高压自控整流设备，均采用可控硅实施调压和稳流等控制，其优点为响应速度快及精度高，设备重量轻。缺点是形成的电压波形峰值对平均值的比值过高。当导通角为90时，峰值已

26、达到正弦的最高点，而整流输出平均值只有一半。所以当除尘器击穿电压较低时，可控硅的导通角很难超过90，使输出电晕功率难以提高。为克服这一缺点，需要利用主回路总阻抗的积分特性，改善整流输出电压波形系数，以得到较低的峰值对平均值比，总阻抗值越高，则波形改善越明显，输出的电晕功率越高。 设备的总功率安国家专业标准中规定，不低于0.64。总阻抗值过高，功率因数降低，则总利用率降低。综上所述，设计的回路总阻抗为3540。 总阻抗值的获得方法：获得设计的总阻抗值，不外乎采用电抗器和变压器串联，或单独把变压器阻抗压降设计到总阻抗值两种方法。电抗器和一般阻抗值的变压器串联，这种方式的最大缺点，即整流装置被分解为

27、三大件,难以在高位布置，低位布置增大土建面积，使工程造价提高。如把电抗器和整流变压器装在一个箱体内做成合体电抗型式，它和单独设计一个阻抗压降为35的高阻抗变压器比较，在额定容量内其等效电路参数完全相同，但箱体内结构较复杂，不利维修。 采用单独的高阻抗变压器，这种方式的优点是结构紧凑，方便于高位布置在满足总利用率的指标要求下可把总阻抗值作的更高些。此设计采用单独的高阻抗变压器，阻抗压降为3540。软启动及连锁控制特性： 本控制设备，不需要过多的操作归程要求，在外接线正确的前提下，可随意实施操作而不会造成设备损坏，不论设备原始设定状态及负载情况如何，软启动特性保证设备处于自动缓升压的渐进过程，避免

28、造成冲击，设备进行故障保护和正常停机时按照先闭锁可控硅，经过延时，以释放系统中储能，然后选择正弦零点进行分断的控制过程，避免系统中激起过电压而造成绝缘损坏。电流极限控制及稳流特性： 电除尘器在实际运行中，击穿电压是由极间距及粉尘特性等所限定的。使用者首先希望得到最高的运行电压，然后再追求最佳的电晕电流。除尘器的阻抗随不同的工况，不同的极距配合，不同的使用年限而异。所以要求自控高压整流设备，在自动搜索最高的运行电压时其电流不能超过容量，在负载短路时亦如此，这就意味着应具有电流极限控制特性。设备在预先设定的电流下运行，如除尘器阻抗变化，只允许电压随之变化，不应使电流偏离设定值，这才能保证设备运行稳

29、定。理想火花检测及能级控制方式： 电除尘器经常运行在火花状态，所以要求控制设备有理想的火花检测特性，以准确判断除尘器击穿点的时间位置及击穿电压值，并作为跟踪控制的起始点和恢复电压的依据：所谓“理想检测”，即指不能漏检也不能误检，连续漏检易引起拉弧，连续误检则使输出电压电流降低。本设计在实现“理想检测”的基础上，又能对火花的强度（幅值、宽度）进行区分，以选择跟踪控制参数，实现“能级”控制，使性能更佳。跟踪控制方式： “跟踪控制”这一名词的含义比较广泛，从电除尘器实际运行需要出发，从以下三方面进行程序设计和实施控制。 粉尘介质恢复曲线跟踪控制： 粉尘介质产生火花击穿后，其绝缘强度有一恢复过程，恢复

30、时间与原火花强度及电场风速有关，此恢复过程以介质绝缘强度与时间的函数描述则称为“介质恢复曲线”,火花产生后，由可控硅进行将压保护。此后的电压恢复过程应力求趋近于“介质恢复曲线”，以避免过早地引发第二次火花，此“电压恢复过程”既称为“火花跟踪曲线”如图：本设备的“火花跟踪曲线”设计了两种程序， 其一。由二折线近似，称为二折线跟踪。 其二，由阶跃近似，称为阶段恢复跟踪。 前者为实际运行中适应性最强的一种跟踪控制方式。峰值跟踪控制：在实际运行中以二次电压的平均值为目标的进行跟踪控制，也就是以最高电晕功率为目标的进行跟踪控制，实施中以自动调整恢复速率，既调整火花率为手段，在一段统计时间内计算平均值的方

31、法实施控制。闪频跟踪控制： 如希望除尘器运行在某一设定的火花频率下（此提结缺乏物理依据，因工况不断变化难以有不变的最佳火花率），此时以自动维持的某一设定火花率为目的，以自动调整恢复速率为手段实施跟踪控制。例如煤磨除尘，为防爆要求，火花率在10次/分以下，则采用定闪频控制。间歇供电和脉冲供电控制方式： 当粉尘比电阻过高时，除尘效率大幅降低。为此设计了特殊的供电特性，既间歇供电和工频半波脉冲式供电，以使极板上积尘电荷有足够的释放时间，实测波形如下：小波幅度在0100可调，间歇比可根据实际工况在1：2、1：4、1：6、1：8范围内调节。联网控制功能： 本设备设有标准RS232串行通讯接口，本机设有32位地址码。由通讯扩展箱可把32台设备汇总成两根通讯电缆送到上位机，通讯距离最远为1公里。通讯内容为：向上位机传送运行的一次电压、一次电流、二次电压、二次电流、可控硅导通角、火花率、除尘器故