CN109731690A - 一种多台高压静电除尘器电源的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多台高压静电除尘器电源的控制系统，包括：信息输入端，比较器，超标调控器，达标调控器和控制器。所述比较器分别与所述信息输入端、超标调控器、达标调控器和控制器相连，所述控制器还与所述达标调控器相连，所述信息输入端还分别与所述超标调控器和达标调控器相连。所述多台高压静电除尘器电源的控制系统接收粉尘浓度、工艺阶段控制信息和多台高压静电除尘器的电源运行状态，通过比较器判断排放是否超标，在排放超标时，通过超标调控器发出预设超标调控信号对电源进行控制，以达到排放达标；在排放达标时，达标调控器发出预设达标调控信号对电源进行控制，以实现降低能耗。

Description

一种多台高压静电除尘器电源的控制系统

技术领域

本发明涉及静电除尘技术领域，尤其涉及一种多台高压静电除尘器电源的控制系统。

背景技术

国家生态环境部对钢铁企业颗粒物实现超低排放的要求，受到全行业的空前重视。目前，静电除尘系统是我国钢铁企业冶炼工序应用最为广泛的除尘手段，而其中的高压电源则是它的关键设备，直接影响到静电除尘的效率和除尘效果。

目前，由于冶炼过程中复杂多变的工艺状态，导致烟气成分复杂，烟气颗粒比电阻等差异很大，现有高压电源缺乏有效控制手段，普遍超标排放严重。而且现有的高压静电除尘器所有电源都是终日满负荷运行，盲目送电，功耗很大，浪费严重。

发明内容

本发明目的是提供一种多台高压静电除尘器电源的控制系统，以解决上述问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种多台高压静电除尘器电源的控制系统，包括：

信息输入端，所述信号输入端用于输入粉尘浓度、工艺阶段控制信息和多台高压静电除尘器的电源运行状态；

比较器，所述比较器的一端与所述信息输入端相连，用于接收所述粉尘浓度，所述比较器的另一端输入预设粉尘浓度阈值，所述比较器用于判断所述粉尘浓度是否高于所述预设粉尘浓度阈值，如果是，则输出超标信号，如果否，则输出达标信号；

超标调控器，所述超标调控器分别与所述比较器和信息输入端相连，用于接收所述超标信号、工艺阶段控制信息和电源运行状态，在接收到所述超标信号时，所述超标调控器根据所述工艺阶段控制信息和电源运行状态发出预设超标调控信号；

达标调控器，所述达标调控器分别与所述比较器和信息输入端相连，用于接收所述达标信号、工艺阶段控制信息和电源运行状态，在接收到所述达标信号时，所述达标调控器根据所述工艺阶段控制信息和电源运行状态发出预设达标调控信号；

控制器，所述控制器分别与所述达标调控器和比较器相连，用于接收所述超标信号和达标信号，并在所述超标信号转换到达标信号后控制所述达标控制器暂停工作持续至预设时间，在所述预设时间后，控制所述达标控制器开始工作；

多台高压静电除尘器电源分别与所述超标调控器和达标调控器相连，用于接收所述预设超标调控信号和预设达标调控信号，根据所述预设超标调控信号或预设达标调控信号进行调整。

可选的，根据经验获得所述预设超标调控信号和预设达标调控信号。

可选的，根据历史调控数据和深度学习算法获得所述预设超标调控信号预设达标调控信号。

可选的，所述电源运行状态包括电源的电压和电流。

可选的，所述预设超标调控信号，包括：对电源运行模式的调整信号和对多个电源功率分配调整信号。

可选的，所述超标超标控制器，包括：

信息匹配单元，所述信息匹配单元与所述信息输入端相连，用于接收所述工艺阶段控制信息，并根据所述工艺阶段控制信息匹配相应的预设超标调控信号集合；

调控信号提取单元，所述调控信号提取单元分别与所述信息匹配单元、所述信息输入端和多台高压静电除尘器电源相连，用于接收所述电源运行状态和预设超标调控信号集合，并根据所述所述电源运行状态在所述预设超标调控信号集合内提取预设超标调控信号，并输出给相应的高压静电除尘器电源。

可选的，所述根据所述所述电源运行状态在所述预设超标调控信号集合内提取预设超标调控信号的过程，包括：

若所述电源运行状态波动超过阈值，则在所述预设超标调控信号集合内提取所述对电源运行模式的调整信号；

若所述电源停止运行，则在所述预设超标调控信号集合内提取所述对多个电源功率分配调整信号。

可选的，所述预设达标调控信号，包括：对电源状态的调节信号和对多个电源功率分配调整信号。

可选的，所述达标超标控制器，包括：

电源状态调整单元，所述电源状态调整单元分别与所述比较器和信息输入端相连，在接收到所述达标信号时，所述电源状态调整单元发出预设达标调控信号给相应的高压静电除尘器电源；

调整控制单元，所述调整控制单元分别与所述电源状态调整单元、比较器和控制器相连，用于在接收到所述控制器的启动指令时，控制所述电源状态调整单元开始工作，直至所述控制器接收到所述超标信号。

本发明具有如下有益效果：

本发明公开的多台高压静电除尘器电源的控制系统接收粉尘浓度、工艺阶段控制信息和多台高压静电除尘器的电源运行状态，通过比较器判断排放是否超标，在排放超标时，通过超标调控器发出预设超标调控信号对电源进行控制，以达到排放达标；在排放达标时，达标调控器发出预设达标调控信号对电源进行控制，以实现降低能耗。

附图说明

图1为本发明提供的一种多台高压静电除尘器电源的控制系统。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

本实施例提供了一种多台高压静电除尘器电源的控制系统，如图1所示，所述多台高压静电除尘器电源的控制系统包括：

信息输入端，所述信号输入端用于输入粉尘浓度、工艺阶段控制信息和多台高压静电除尘器的电源运行状态。其中，所述电源运行状态包括电源的电压和电流。

比较器，所述比较器的一端与所述信息输入端相连，用于接收所述粉尘浓度，所述比较器的另一端输入预设粉尘浓度阈值，所述比较器用于判断所述粉尘浓度是否高于所述预设粉尘浓度阈值，如果是，则输出超标信号，如果否，则输出达标信号。

超标调控器，所述超标调控器分别与所述比较器和信息输入端相连，用于接收所述超标信号、工艺阶段控制信息和电源运行状态，在接收到所述超标信号时，所述超标调控器根据所述工艺阶段控制信息和电源运行状态发出预设超标调控信号。

达标调控器，所述达标调控器分别与所述比较器和信息输入端相连，用于接收所述达标信号、工艺阶段控制信息和电源运行状态，在接收到所述达标信号时，所述达标调控器根据所述工艺阶段控制信息和电源运行状态发出预设达标调控信号。

控制器，所述控制器分别与所述达标调控器和比较器相连，用于接收所述超标信号和达标信号，并在所述超标信号转换到达标信号后控制所述达标控制器暂停工作持续至预设时间，在所述预设时间后，控制所述达标控制器开始工作。

多台高压静电除尘器电源分别与所述超标调控器和达标调控器相连，用于接收所述预设超标调控信号和预设达标调控信号，根据所述预设超标调控信号或预设达标调控信号进行调整。

本发明公开的多台高压静电除尘器电源的控制系统接收粉尘浓度、工艺阶段控制信息和多台高压静电除尘器的电源运行状态，通过比较器判断排放是否超标，在排放超标时，通过超标调控器发出预设超标调控信号对电源进行控制，以达到排放达标；在排放达标时，达标调控器发出预设达标调控信号对电源进行控制，以实现降低能耗，其中，再通过控制器对整个控制系统的工作进行控制，以实现超标调控器和达标调控器协调有序的工作。

在本发明实施例中，可以根据经验获得所述预设超标调控信号，也可以根据历史调控数据和深度学习算法获得所述预设超标调控信号。所述电源运行状态包括电源的电压和电流。

具体的，在粉尘排放超标时，所述预设超标调控信号，包括：对电源运行模式的调整信号和对多个电源功率分配调整信号。

所述超标超标控制器，包括：

信息匹配单元，所述信息匹配单元与所述信息输入端相连，用于接收所述工艺阶段控制信息，并根据所述工艺阶段控制信息匹配相应的预设超标调控信号集合；

调控信号提取单元，所述调控信号提取单元分别与所述信息匹配单元、所述信息输入端和多台高压静电除尘器电源相连，用于接收所述电源运行状态和预设超标调控信号集合，并根据所述所述电源运行状态在所述预设超标调控信号集合内提取预设超标调控信号，并输出给相应的高压静电除尘器电源。

其中，所述根据所述所述电源运行状态在所述预设超标调控信号集合内提取预设超标调控信号的过程，包括：

若所述电源运行状态波动超过阈值，则在所述预设超标调控信号集合内提取所述对电源运行模式的调整信号；

若所述电源停止运行，则在所述预设超标调控信号集合内提取所述对多个电源功率分配调整信号。

本发明以转炉冶炼作为一个更加具体的实施例，转炉冶炼是典型的粉尘浓度大，粉尘比电阻变化大，冶炼周期短的冶炼工艺。在具体的工艺实施过程中，转炉冶炼过程分为兑铁，加料，吹氧，出钢，溅渣护炉等阶段，各阶段比电阻变化不同。在兑铁和加料阶段，粉尘颗粒结构复杂(比电阻为10^13-14Ω·cm)，比电阻较高，温度较低。此时，所述多台高压静电除尘器电源的控制系统的信号输入端输入粉尘浓度、工艺阶段控制信息和多台高压静电除尘器的电源运行状态。如果，粉尘排放超标，比较器判断所述粉尘浓度高于所述预设粉尘浓度阈值，则输出超标信号。超标调控器接收所述超标信号、工艺阶段控制信息和电源运行状态，确定此时工艺阶段状态，判断此电源对应电场的运行情况和电源运行情况，若此时电源运行状态波动超过阈值，即各电场电压电流明显波动，则超标调控器在接收到所述超标信号时，会根据所述工艺阶段控制信息和电源运行状态发出预设超标调控信号。此时的预设超标调控信号为对电源运行模式的调整信号，即给定脉冲控制模式，调整电源运行状态。调整后的电源运行状态为通过经验或历史调控数据结合深度学习算法获得的，能够完美的适应当前工艺下的电源运行状态，进而实现达标排放。

在吹氧阶段，粉尘中氧化铁含量在55％左右，且烟气浓度最大、温度最高、氧化还原反应加剧(比电阻为10^8-9Ω·cm)。同理，所述多台高压静电除尘器电源的控制系统的信号输入端输入粉尘浓度、工艺阶段控制信息和多台高压静电除尘器的电源运行状态。如果，比较器判断所述粉尘浓度高于所述预设粉尘浓度阈值，则输出超标信号。超标调控器接收所述超标信号、工艺阶段控制信息和电源运行状态，确定此时工艺阶段状态，判断此电源对应电场的运行情况和电源运行情况，若此时电源运行状态中的电压电流迅速下降并超过阈值，则超标调控器在接收到所述超标信号时，会根据所述工艺阶段控制信息和电源运行状态发出预设超标调控信号。此时的预设超标调控信号为对电源运行模式的调整信号，即给定最优功率模糊优化模式，调整电源运行状态。调整后的电源运行状态同样为通过经验或历史调控数据结合深度学习算法获得的，能够完美的适应当前工艺下的电源运行状态，进而实现达标排放。

在出钢、溅渣护炉阶段，此时温度逐渐下降，氧化还原反应结束，粉尘颗粒结构复杂，比电阻较高，(比电阻为10^13-14Ω·cm)。此工艺下，若电源运行状态中的电压电流波动超过阈值，粉尘排放超标，通过相同的运行方式，超标调控器发出预设超标调控信号。此时的预设超标调控信号为对电源运行模式的调整信号，即给定脉冲控制模式或最优功率模糊优化模式，调整电源运行状态，进而实现达标排放。

另外，对于粉尘浓度大，粉尘比电阻相对稳定的冶炼工艺，以烧结机头系统为例，该除尘系统多用四电场结构，烟气量依据一二三四电场逐步降低，烟气成分一二电场烟气量最大且粗灰量大，此时一二电场负荷最大，引起电源的电压电流较低，三四电场细灰量大，易引起反电晕。此工艺下，若粉尘排放超标，通过相同的运行方式，超标调控器发出预设超标调控信号。此时的预设超标调控信号为对电源运行模式的调整信号，即固定一二电场为最优功率模糊优化模式，三四给定为脉冲控制模式，调整电源运行状态，在保证功率不变的情况下，实现最优功率模糊优化模式与脉冲控制模式的切换，进而实现达标排放。

此外，在静电除尘器生产运行中，经常有个别电场内部发生机械故障(内部短路，极线断裂，振打脱落等)，使得电源无法正常送电。此时，若粉尘排放超标，通过相同的运行方式，超标调控器发出预设超标调控信号。此时的预设超标调控信号为对多个电源功率分配调整信号，即提高其他几个电场的输出功率，以弥补该电场由于无法正常升压导致的除尘效率低情况，进而实现达标排放。

在本发明实施例中，可以根据经验获得所述预设达标调控信号，也可以根据历史调控数据和深度学习算法获得所述预设达标调控信号。

在粉尘排放达标时，所述预设超标调控信号，包括：对电源状态的调节信号和对多个电源功率分配调整信号。

所述达标超标控制器，包括：

电源状态调整单元，所述电源状态调整单元分别与所述比较器和信息输入端相连，在接收到所述达标信号时，所述电源状态调整单元发出预设达标调控信号给相应的高压静电除尘器电源；

调整控制单元，所述调整控制单元分别与所述电源状态调整单元、比较器和控制器相连，用于在接收到所述控制器的启动指令时，控制所述电源状态调整单元开始工作，直至接收到所述超标信号。

对于粉尘浓度大，粉尘比电阻相对稳定的冶炼工艺，以烧结机头系统为例，该除尘系统多用四电场结构，为保证除尘效率，现有静电除尘电源多采用电压电流满负荷运行，不仅增加了电耗，也降低了设备使用寿命。本发明实施例所公开的多台高压静电除尘器电源的控制系统的信号输入端输入粉尘浓度、工艺阶段控制信息和多台高压静电除尘器的电源运行状态。如果，粉尘排放不超标，则比较器判断所述粉尘浓度不高于所述预设粉尘浓度阈值，则输出达标信号。达标调控器接收所述达标信号、工艺阶段控制信息和电源运行状态，确定此时工艺阶段状态，判断此电源对应电场的运行情况和电源运行情况，达标调控器在接收到所述达标信号时，会根据所述工艺阶段控制信息和电源运行状态发出预设达标调控信号。此时的预设达标调控信号为对电源状态的调节信号，对多台电源的电压、电流在线调节，降低电耗，实现在保证除尘效率的同时低功率运行的效果。

同上例，若得到粉尘排放超标信号，则超标控制器开始工作，调整电源的运行模式，满足其除尘效率，持续至预设时间，在预设的时间后，调整控制单元，接收到所述控制器的启动指令，控制所述电源状态调整单元开始工作，直至再接收到所述超标信号。

另外，针对各种冶炼工艺，可以利用工艺阶段控制信息确定此时阶段状态(或冶炼工艺类型)，电源运行状态信号确定此电场电源运行情况，比较器确定除尘系统是否在此阶段超标，若此时粉尘浓度不超标，电源运行正常，则达标控制器发出预设达标调控信号。此时的预设达标调控信号为对多个电源功率分配调整信号，停止某电场运行并重新分配各电场功率，可降低设备耗电。

在本发明中，所述多台高压静电除尘器电源的控制系统可以针对在不同的粉尘排放阶段下粉尘比电阻的变化采取不同的控制模式，如在转炉冶炼初期的加料、兑铁过程中，粉尘颗粒结构复杂，比电阻大小在10^13-14Ω·cm，在电场内部易产生反电晕现象，导致电源除尘功率降低，采用脉冲控制模式结合机械振打装置，可以消除反电晕对除尘效率的影响；吹氧过程是一个氧化还原过程，粉尘温度在1700℃左右，粉尘中氧化铁含量在55％左右，比电阻大小在10^8-9Ω·cm，且烟气浓度最大，此时采用最优功率模糊优化模式可以取得吹炼全程电晕功率最优的效果，相比传统的全阶段、单一控制该切换控制模式优势明显。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多台高压静电除尘器电源的控制系统，其特征在于，包括：

信息输入端，所述信号输入端用于输入粉尘浓度、工艺阶段控制信息和多台高压静电除尘器的电源运行状态；

比较器，所述比较器的一端与所述信息输入端相连，用于接收所述粉尘浓度，所述比较器的另一端输入预设粉尘浓度阈值，所述比较器用于判断所述粉尘浓度是否高于所述预设粉尘浓度阈值，如果是，则输出超标信号，如果否，则输出达标信号；

超标调控器，所述超标调控器分别与所述比较器和信息输入端相连，用于接收所述超标信号、工艺阶段控制信息和电源运行状态，在接收到所述超标信号时，所述超标调控器根据所述工艺阶段控制信息和电源运行状态发出预设超标调控信号；

达标调控器，所述达标调控器分别与所述比较器和信息输入端相连，用于接收所述达标信号、工艺阶段控制信息和电源运行状态，在接收到所述达标信号时，所述达标调控器根据所述工艺阶段控制信息和电源运行状态发出预设达标调控信号；

控制器，所述控制器分别与所述达标调控器和比较器相连，用于接收所述超标信号和达标信号，并在所述超标信号转换到达标信号后控制所述达标控制器暂停工作持续至预设时间，在所述预设时间后，控制所述达标控制器开始工作；

多台高压静电除尘器电源分别与所述超标调控器和达标调控器相连，用于接收所述预设超标调控信号和预设达标调控信号，根据所述预设超标调控信号或预设达标调控信号进行调整。

2.根据权利要求1所述多台高压静电除尘器电源的控制系统，其特征在于，根据经验获得所述预设超标调控信号和预设达标调控信号。

3.根据权利要求1所述多台高压静电除尘器电源的控制系统，其特征在于，根据历史调控数据和深度学习算法获得所述预设超标调控信号预设达标调控信号。

4.根据权利要求1所述多台高压静电除尘器电源的控制系统，其特征在于，所述电源运行状态包括电源的电压和电流。

5.根据权利要求4所述多台高压静电除尘器电源的控制系统，其特征在于，所述预设超标调控信号，包括：对电源运行模式的调整信号和对多个电源功率分配调整信号。

6.根据权利要求5所述多台高压静电除尘器电源的控制系统，其特征在于，所述超标超标控制器，包括：

信息匹配单元，所述信息匹配单元与所述信息输入端相连，用于接收所述工艺阶段控制信息，并根据所述工艺阶段控制信息匹配相应的预设超标调控信号集合；

调控信号提取单元，所述调控信号提取单元分别与所述信息匹配单元、信息输入端和多台高压静电除尘器电源相连，用于接收所述电源运行状态和预设超标调控信号集合，并根据所述所述电源运行状态在所述预设超标调控信号集合内提取预设超标调控信号，并输出给相应的高压静电除尘器电源。

7.根据权利要求6所述多台高压静电除尘器电源的控制系统，其特征在于，所述根据所述所述电源运行状态在所述预设超标调控信号集合内提取预设超标调控信号的过程，包括：

若所述电源运行状态波动超过阈值，则在所述预设超标调控信号集合内提取所述对电源运行模式的调整信号；

若所述电源停止运行，则在所述预设超标调控信号集合内提取所述对多个电源功率分配调整信号。

8.根据权利要求4所述多台高压静电除尘器电源的控制系统，其特征在于，所述预设达标调控信号，包括：对电源状态的调节信号和对多个电源功率分配调整信号。

9.根据权利要求8所述多台高压静电除尘器电源的控制系统，其特征在于，所述达标超标控制器，包括：

电源状态调整单元，所述电源状态调整单元分别与所述比较器和信息输入端相连，在接收到所述达标信号时，所述电源状态调整单元发出预设达标调控信号给相应的高压静电除尘器电源；

调整控制单元，所述调整控制单元分别与所述电源状态调整单元、比较器和控制器相连，用于在接收到所述控制器的启动指令时，控制所述电源状态调整单元开始工作，直至所述控制器接收到所述超标信号。