Программируемый импульсный контроллер для управления клапанами очистки фильтров

Автор: Дмитрий Слесарев Время прочтения: 13 мин.

В процессе работы промышленных фильтров на поверхности картриджей или рукавов постепенно накапливается пыль. Из-за этого увеличивается аэродинамическое сопротивление фильтрующих элементов, снижается производительность аспирационной системы и возрастает нагрузка на вентилятор.

Для восстановления пропускной способности фильтра осевшую пыль необходимо периодически удалять. В фильтрах с пневматической очисткой для этого используют кратковременные импульсы сжатого воздуха. Электромагнитные клапаны поочередно открываются и направляют воздух на отдельные группы фильтрующих элементов.

Последовательность срабатываний задает импульсный контроллер. Он определяет длительность каждого сигнала, паузу между каналами и интервал перед началом нового цикла.

Для автоматизации такой системы можно использовать программируемые импульсные контроллеры XSON. Они позволяют организовать циклическое управление электромагнитными клапанами без разработки программы для ПЛК.

Как работает импульсная продувка

При запуске цикла устройство подает управляющий сигнал на первый канал. Электромагнитная арматура кратковременно открывается, и накопленный в ресивере воздух поступает в продувочную трубку. Воздушный импульс воздействует на определенную группу фильтрующих элементов и сбрасывает налипшую пыль в бункер.

После завершения импульса автоматика выдерживает заданную паузу и включает следующий канал. Когда отработает последний выход, начинается межцикловый интервал, после которого последовательность повторяется.

Схематично цикл выглядит так:

импульс на первый клапан → пауза → импульс на второй клапан → пауза → следующие каналы → межцикловый интервал

Последовательное открытие клапанов позволяет очищать фильтр отдельными секциями. Если открыть все клапаны одновременно, системе потребуется значительно больший мгновенный объем воздуха, а давление в пневматической сети может резко снизиться.

Почему для управления очисткой подходит импульсный контроллер

Пользователь задает:

• продолжительность управляющего импульса;
• паузу между переключениями каналов;
• интервал перед началом следующего цикла.

Параметры задаются непосредственно на плате с помощью переключателей. Текущие значения параметров отображаются на сегментном дисплее.

В линейке представлены исполнения на 8–64 канала. Это позволяет подобрать устройство как для компактной установки, так и для разветвленной пневмосистемы.

Устройство последовательно активирует подключенные каналы и автоматически повторяет установленный цикл. Для реализации такого алгоритма не требуется писать программу, устанавливать отдельную панель оператора или настраивать сложную систему автоматизации.

Что дает точная настройка импульсов

Эффективность пневмоочистки зависит не только от давления воздуха, но и от продолжительности импульсов и интервалов между ними.

Слишком частые срабатывания увеличивают расход сжатого воздуха и нагрузку на компрессор. При этом постоянная продувка не обязательно повышает эффективность удаления пыли. Избыточное воздействие также может ускорить механический износ фильтрующих элементов.

Если импульсы подаются слишком редко, слой пыли успевает уплотниться. Аэродинамическое сопротивление растет, производительность системы снижается, а вентилятор работает с повышенной нагрузкой.

Правильно настроенный алгоритм позволяет расходовать воздух дозированно – только при обработке очередной секции.

Это помогает:

• уменьшить средний расход сжатого воздуха;
• сократить количество включений компрессора;
• снизить нагрузку на пневматическую сеть;
• уменьшить уровень производственного шума;
• сократить расход электроэнергии;
• поддерживать стабильную пропускную способность фильтра;
• увеличить интервалы между ручным обслуживанием оборудования.

Контролируемый запуск также полезен при использовании пневмовибраторов и пневматических молотов. Удары с заданной частотой помогают плавно выгружать продукт из силоса, предотвращать образование сводов и уменьшать продолжительность вибрационного воздействия на стенки оборудования и сварные соединения.

Когда импульсный контроллер выгоднее ПЛК

ПЛК целесообразно использовать, если система должна обрабатывать большое количество входных сигналов, взаимодействовать со SCADA, выполнять сложные условные алгоритмы или управлять несколькими технологическими процессами.

Для простой последовательности «импульс – пауза – следующий канал» возможности ПЛК часто оказываются избыточными. Дополнительно могут потребоваться модули дискретных выходов, источник питания, программирование и пусконаладочные работы.

XSON уже содержит необходимый алгоритм. После подключения питания и клапанов специалисту остается установить временные параметры.

Такое решение помогает:

• уменьшить количество компонентов в шкафу;
• сократить время монтажа и настройки;
• отказаться от разработки программного обеспечения;
• упростить последующее обслуживание системы.

Подробнее об этом подходе можно прочитать в статье «Как автоматизировать пневмосистему без ПЛК: импульсные контроллеры XSON».

Подбор оборудования для системы пневмоочистки

Выходное напряжение должно соответствовать напряжению катушек. Также необходимо учитывать ток нагрузки, рабочее давление, условный проход, тип присоединения и пропускную способность клапана.

Как подобрать электромагнитные клапаны

Для систем с напряжением управления 24 В DC можно использовать, например:

• SM88632-КV2304;
• SM88634-КV2304;
• SM88635-КV2306.

Для цепей управления с напряжением 220 В AC можно рассмотреть:

• SB55926-T1404;
• SB55926-T1406;
• SB55928-T1404.

Модель подбирают с учетом выходного напряжения контроллера, давления воздуха, диаметра трубопровода и требуемого расхода на один импульс. Для такой системы следует выбирать нормально закрытое исполнение (NC): при отсутствии напряжения проход перекрыт, а открытие происходит только при подаче сигнала на катушку.

В режиме импульсной продувки открытое состояние занимает лишь небольшую часть рабочего цикла, поэтому катушка находится под напряжением кратковременно. Схема, при которой питание подается большую часть времени, может вызвать перегрев, сократить срок службы катушки и привести к ее преждевременному выходу из строя. При подборе также необходимо проверить допустимый режим работы катушки.

Перед выбором необходимо проверить:

• напряжение и мощность катушки;
• нормально закрытое или нормально открытое исполнение;
• условный проход;
• рабочий диапазон давления;
• присоединительную резьбу;
• допустимую частоту переключений;
• температуру окружающей среды;
• степень защиты оболочки.

Также учитывают ток катушки: он не должен превышать допустимую нагрузку выхода. При более высоком значении подключение выполняют через промежуточное реле или другой коммутационный аппарат.

Пример применения с фильтром WAMFLO

В качестве примера установки с импульсной продувкой рассмотрим фильтр FNB4J21RQ-1914025-1517603.

В такой конфигурации XSON последовательно управляет электромагнитной арматурой, установленной на ресивере.

Типовая схема имеет следующий вид:

компрессор → блок подготовки воздуха → ресивер → электромагнитные клапаны → продувочные трубки → фильтрующие элементы

Электрическая часть строится по схеме:

питание → импульсный контроллер → катушки электромагнитных клапанов

При поступлении команды контроллер открывает первый клапан, выдерживает установленную паузу и переходит к следующему. После очистки всех секций цикл повторяется через заданный интервал.

Такая схема позволяет организовать автоматическую очистку без постоянного участия оператора.

На что обратить внимание при проектировании

Перед выбором оборудования необходимо определить:

• количество продувочных клапанов;
• напряжение катушек;
• ток одного клапана;
• рабочее давление воздуха;
• необходимый объем ресивера;
• расход воздуха на один импульс;
• длительность управляющего импульса;
• паузу между соседними каналами;
• продолжительность межциклового интервала;
• условия запуска и остановки цикла.

Пауза между импульсами должна быть достаточной для восстановления давления в ресивере. Если каналы переключаются слишком быстро, каждый следующий импульс может оказаться слабее предыдущего.

При этом не следует без необходимости увеличивать продолжительность открытия клапана. После определенного момента дополнительный воздух уже не усиливает очистку, а только увеличивает его расход.

Также желательно предусмотреть:

• автоматический выключатель;
• защиту цепей управления;
• ручное отключение очистки;
• аварийную остановку;
• контроль давления воздуха;
• разрешающий сигнал от работающей установки;
• защиту контроллера от пыли и влаги.

Другие варианты управления очисткой фильтров

XSON или FILCONTROL TIME

На оборудовании WAMGROUP применяется электропанель FILCONTROL TIME, предназначенная для управления процессом пневмоочистки.

Она позволяет регулировать продолжительность пауз и импульсов очистки. Панель может быть укомплектована датчиком, непрерывно измеряющим разницу давления между «грязной» и «чистой» зонами фильтра.

Контроль перепада давления помогает оценивать состояние фильтрующих элементов и выбирать более экономичный режим очистки. Это позволяет оптимизировать расход сжатого воздуха и электроэнергии, а также своевременно обнаруживать чрезмерное загрязнение фильтра.

FILCONTROL TIME прежде всего ориентирована на оборудование WAMGROUP и представляет собой специализированное решение для автоматизации продувки.

XSON целесообразно рассматривать, когда требуется:

• управлять восемью и более каналами;
• подобрать исполнение под определенное напряжение катушек;
• использовать контроллер в собственной пневматической системе;
• объединять несколько участков в общий рабочий цикл;
• автоматизировать пневмовибраторы или пневматические молоты;
• реализовать циклический алгоритм без ПЛК.

Таким образом, FILCONTROL TIME ориентирована на фильтры WAMGROUP, а XSON представляет собой более универсальный контроллер для различных циклических пневматических систем.

Управление фильтром с вибрационной очисткой

Не все промышленные фильтры очищаются сжатым воздухом. Например, в фильтре FNC3V22PH используется вибрационная очистка.

В такой модели фильтрующие элементы очищаются за счет механических колебаний, создаваемых электрическим вибратором. Для запуска вибратора требуется подать напряжение на его электродвигатель.

Пневмолиния и импульсные клапаны в этом случае не используются. Поэтому схема управления отличается от системы пневматической продувки.

Типовая цепь выглядит так:

таймер, реле или ПЛК → катушка контактора → силовые контакты → электровибратор

Контроллер или реле формирует управляющий сигнал, но питание двигателя коммутирует контактор. Подключать электровибратор непосредственно к маломощному управляющему выходу нельзя.

Запуск виброочистки может происходить:

• через заданные интервалы времени;
• после остановки фильтрационной установки;
• по сигналу датчика перепада давления;
• по команде оператора.

Для FNC3V22PH нужен шкаф управления, который будет включать вибратор через контактор и обеспечивать электрическую защиту двигателя.

Импульсный контроллер XSON наиболее естественно применять именно с фильтрами пневматической очистки, где его выходы управляют катушками электромагнитных клапанов.

Вывод

Программируемый импульсный контроллер позволяет автоматизировать последовательное управление клапанами пневмоочистки фильтров. Он задает продолжительность импульсов, интервалы между каналами и паузу перед началом нового цикла.

Правильно настроенная последовательность помогает поддерживать пропускную способность фильтра, уменьшать пиковый расход воздуха и снижать нагрузку на компрессор.

Контроллеры XSON поддерживают управление от 8 до 64 каналов и подходят для автоматизации фильтров, пневмовибраторов, пневматических молотов и других систем с повторяющимся циклом работы. При этом для реализации алгоритма не требуется разрабатывать программу для ПЛК.

Подобрать контроллер XSON, электромагнитную арматуру и другое оборудование для системы очистки можно в каталоге компании «РусАвтоматизация» или обратиться к инженерам за помощью в подборе.

Скачать статью в формате PDF