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船舶焚烧炉PLC控制系统设计文献综述

 2020-04-29 15:18:37  

1.目的及意义

当前,全球航运业得到了空前的发展。在航运业飞速发展的同时,由于船舶数量的不断增加,船舶垃圾对海洋环境造成的污染日益加剧。由于船舶营运流动性大,周期长,靠岸时间短的现状存在,导致大量工作、生活所产生的垃圾和污油难以处理的问题出现。这些垃圾废料处理不当不仅会对海洋水质造成污染,而且会对海洋中动植物带来严重危害。因此国际海事规定:凡是大中型船舶必须配备船舶废料处理装置--船用焚烧炉。 焚烧炉作为船舶最重要的防污染设备之一,它既可处理固态废料,也可以处理污水油混合物。焚烧技术的应用不仅攻克了船舶废料处理难题,减轻了船舶的负担,而且降低了船舶的营运成本。所以现在焚烧炉被越来越多的船舶使用,其重要性不言而喻。虽然焚烧炉可以极大解决船舶废料处理难题,但它同样面临着如何提高焚烧炉监控水平、运行控制管理水平、燃烧稳定性等关键问题。随着现代科技的发展,PLC 控制的焚烧炉已逐渐普及,它不仅使焚烧炉工作效率提高,而且提高了焚烧炉工作过程的安全性和稳定性,又因其设计简单易行,设备成本和维护费用低,所以受到航运界的广泛欢迎。

与传统的焚烧炉相比,PLC控制的焚烧炉具有以下特点:

可靠性高,抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在软件中,还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。

配套齐全,功能完善,适用性强。PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

系统的设计建造工作量小,维护方便,容易改造。PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更能使同一设备经过改变程序来改变生产过程成为可能。

体积小,重量轻,能耗低。以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅有数瓦。由于体积小,很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。

对于国内的船舶PLC控制系统的相关研究报告。

2000年,宁波大学的胡志刚和王炳辉,就对基于PLC的船舶焚烧炉控制系统进行了实验。采用三菱FX2N系列PLC在改造船舶焚烧炉继电接触控制系统中的系统设计,并利用VFC转换器把模拟量转化成连续脉冲后由PLC内置高速计数器处理模拟量。

在2009年,辽宁石油化工大学的李志武,也进行了以基于PLC的一氧化碳焚烧炉控制系统的设计和应用的实验。针对一氧化碳焚烧炉的结构特点及一氧化碳焚烧的工艺要求,以西门子S7-300 PLC为核心控制设备 ,利用西门子 Step7 软件实现一氧化碳焚烧炉的温度控制和油、气燃料的全自动的燃烧控制。

在2015年,大连海事大学的王卓天,对“育鲲”轮上的焚烧炉也进行了一系列研究。“育鲲”轮采用的是丹麦生产的ATLAS 200SL WSP型多室式焚烧炉,配有1200SP型污油柜。在标定工况下,该焚烧炉的污油处理量为24L/h,垃圾的处理量为40kg/h,热容量180kcal/h,排烟温度350℃,功率11KW。焚烧炉控制系统使用的是法Schneider公司的Modicon MicroTSX3722型模块式PLC作为系统的控制核心,它体积小、功能强、可扩展性好。

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