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一种智能焊烟净化器设计方法

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-09-30 14:39:44

摘要:介绍了一种新型智能焊烟净化器的设计思想及工作原理,该净化器采用了先进的静电除尘技术,先进的脉冲离子直流电源,脉冲离子直流电源供电可得到比直流高得多的峰值电压而不引起火花放电,在一个脉冲周期内产生的密集电子、离子云空间电荷能大大改善粉尘颗粒荷电,而离子空间电荷又可以增加收尘极附近的电场强度,有利于提高粉尘的驱进速度仪器采用微机为中央控制单元,对脉冲频率和电压进行控制,从而使得该净化器具有效率高、性能稳定等特点。

关键词:静电除尘;脉冲;直流供电;焊烟净化器

焊烟净化器

工业生产过程应用电焊焊接金属,制造各种金属构件其中应用最广的是电弧焊在电焊操作过程中,电焊焊接处的温度高达4000℃左右,对涂有药层的焊条或者经过化学处理的金属进行焊接时,由于电弧的高温产生极细的不定型锰、硅、铁等残渣颗粒,这些尘粒和有害气体可导致长期从事焊接作业的人员患上各种疾病,特别是锰中毒职业病。因此,设计了一种净化效率≥98%,处理风量为28m³/h,整机功率≤100W的新型智能焊烟净化器,以便改善焊接工作人员的劳动条件。

1静电除尘器原理

当烟气进入除尘器进行净化时,烟气是不导电的,烟气中只有少量的自由电子,不足以形成电流,为使气体能电离,就要造成高压非均匀电场,一般的布置是在平行极板的中心线上或圆管中心线上设置放电极电晕极并在其上施加直流高电压,当施加的高压电为负极,并达到足够的电压时,放电极周围的小范围内半径仅为数毫米的电晕电压气体分子的外层电子由于受到自由电子的撞击而脱离,在较远的区域内,由于电子的能量不足以撞击其它分子的外层电子使其脱离,而是附着于中性分子烟气分子上形成大量负离子,正负离子及电子各向其异极方向流动,于是形成电流,负离子向阳极(收尘极)运动,达到了除尘的效果。

2设计思想

本装置在设计过程中,电源采用先进的脉冲离子直流电源,它可以提供5KV-80KV的直流、脉冲电源脉冲离子直流电源供电可得到比直流高得多的峰值电压而不引起火花放电,在一个脉冲周期内产生的密集电子、离子云空间电荷能大大改善粉尘颗粒荷电,而离子空间电荷又可以增加收尘极附近的电场强度,增加粉尘的荷电量和收尘极附近的场强,有利于提高粉尘的驱进速度,施加的短暂脉冲电压能产生均匀的电晕放电,有利于改善电场内部的电流分布,同时控制除尘器的电流大小不需改变电压,而通过改变脉冲频率来调节图脉冲离子直流电源的这种性能有利于提高捕集高比电阻粉尘的效率。

3软件设计

在软件设计的过程中,采用内存驻留程序技术和中断处理相结合的方法将实时控制程序作为中断处理程序驻留于内存中,而事务处理程序则作为前台运行程序处于DOS的管理之下,实现了实时控制与事务处理的并行运行。

焊烟净化器

3.1主程序

主程序可不驻留内存,执行完毕即释放内存空间、主程序由三个部分组成:

(1)用人机对话方式输入运行中需要的参数,该参数被作为文件保存起来,可随时调用。

(2)保存09H号(实时中断)中断向量,并把中断处理程序的入口地址放入向量中。

(3)加载中断处理程序必须驻留内存,其主要任务如下:保护前台程序的堆栈中的内容和寄存器内容,进行数据采集、滤波和处理,根据L/V值和火花强弱对电源进行控制并定时对除尘进行清灰,返回前台程序,若是键盘中断则执行组合键处理程序。

4主要设计参数计算

集尘面积的计算

A=-Q*ln(1-η)*k/ω(㎡)

式中:A-所需集尘面积(㎡),Q-处理烟气量(m³);η-除尘效率;ω-烟尘驱进速度(m/h);k-储备系数。

吸入的烟气首先经过均流过滤网,使烟气分布均匀,再经过放电极的除尘作用,使烟气得到净化,干净空气被排出烟尘被吸附在烟尘极上,定时除掉烟尘。为了吸入烟气,使用了风机,使管道里产生负压,一方面传感器检测电场中的电流、电压信号,A/D板输入计算机,计算机计算出电流与电压之比I/V,得到I/V特性曲线,如果特性曲线较陡,通过电流参数控制,如果曲线较平,则通过电压参数控制,使除尘器始终工作在最佳的工作效率(如图2)。另一方面根据电场中的工作情况变化,电场动态阻抗变化探测到电场中的小火花,精确地判断火花的强弱,分级处理,从而保证电除尘器基本无火花运行,节省能源和延长设备寿命。

焊烟净化器

已知条件:Q=28m³/h,η=98%,ω=0.042m/s=151m/h,k=1.08,将已知条件代入上式得

A=-28*ln(1-0.98)*1.08/151=0.783㎡

即所需除尘面积为0.783㎡。

电场面积计算:

F=Q/V(㎡)

式中:F-电场截面积(㎡);Q-处理烟气量(㎡/h);V电场方速(m/h);

已知条件;处理烟气量Q=28m³/h。电场方速v=0.18m/s=648m/h;则可得到:

F=Q/V=28/648=0.043㎡

电场长度计算:

L=A/(2*Z*n*h)(m)

式中:L-电场长度(m);集尘面积(㎡);n-电场个数;h-通道高度;Z-通道数;

已知:A=0.783㎡;n=1,;h=0.4m;Z=4,代入可得:

L=0.783/(2*1*4*0.4)=0.25m

5结论

本装置采用先进的脉冲离子直流电源,它可提供5KV-80KV的直流脉冲电源,大大提高粉尘驱进速度和粉尘收集能力,净化率≥98%。

采用微机为中央控制单元,对脉冲频率和电压进行控制,从而使该净化器效率高、性能稳定,并具有智能控制功能。