CN114453136A - 一种静电除尘器自适应控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电除尘器自适应控制系统及其控制方法，智能控制器从脱硫分散控制系统和主机分散控制系统分别获取脱硫参数和主机运行参数，根据脱硫参数和主机运行参数计算粉尘参数，然后根据粉尘参数生成控制指令控制静电除尘器运行，因此，静电除尘器的运行参数能够根据粉尘参数进行自适应调节，避免了运行人员手动控制静电除尘器运行的粗放性，优化了静电除尘器运行的经济性，解决了现有的静电除尘器的运行由运行人员手动控制静电除尘器各电场的电流和/或充电比来运行，静电除尘器自行不能根据锅炉的粉尘参数自适应调整各电场的电流和/或充电比，无法对静电除尘器的电耗进行最优控制，节能效果差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉除尘技术领域，尤其涉及一种静电除尘器自适应控制系统及其控制方法。
背景技术
静电除尘器基于电极吸附荷电粉尘的原理，用于将锅炉燃烧后的飞灰从烟气中脱除。目前静电除尘器的运行主要由运行人员手动控制静电除尘器各电场的电流和/或充电比来运行，静电除尘器自行不能根据锅炉的粉尘参数自适应调整各电场的电流和/或充电比，无法对静电除尘器的电耗进行最优控制，节能效果差。
发明内容
本发明提供了一种静电除尘器自适应控制系统及其控制方法，用于解决现有的静电除尘器的运行由运行人员手动控制静电除尘器各电场的电流和/或充电比来运行，静电除尘器自行不能根据锅炉的粉尘参数自适应调整各电场的电流和/或充电比，无法对静电除尘器的电耗进行最优控制，节能效果差的技术问题。
有鉴于此，本发明第一方面提供了一种静电除尘器自适应控制系统，包括静电除尘器、智能控制器、脱硫分散控制系统和主机分散控制系统；
智能控制器连接静电除尘器和脱硫分散控制系统；
脱硫分散控制系统和主机分散控制系统连接；
脱硫分散控制系统用于从主机分散控制系统获取主机运行参数，将主机运行参数和脱硫参数发送给智能控制器；
智能控制器用于根据主机运行参数和脱硫参数计算粉尘参数，根据粉尘参数生成控制指令发送给静电除尘器，使得静电除尘器根据控制指令调整静电除尘器的运行参数，其中，控制指令包括静电除尘器的充电比控制指令和/或电流控制指令。
可选地，智能控制器还用于：
将粉尘参数和静电除尘器的运行参数经过脱硫分散控制系统传输给主机分散控制系统，使得主机分散控制系统在显示屏上显示粉尘参数和静电除尘器的运行参数。
可选地，主机运行参数包括负荷参数、各磨煤机运行参数、送风参数、烟气压力参数、烟气温度参数和烟气成分参数；
脱硫参数包括脱硫入口烟气量和氧气量；
粉尘参数包括飞灰浓度，飞灰浓度的计算公式为：
u1＝k1×L+k2×G+k3×T1+k4×T2+k5×Qpa+k6×O2+k7×Qy+k0
其中，u1为静电除尘器入口飞灰浓度，L为机组负荷，G为给煤量，T1为运行磨煤机入口热风温度的平均值，T2为运行磨煤机出口风粉温度的平均值，Qpa为运行磨煤机通风量之和，O2为锅炉运行氧气量，Qy为脱硫入口烟气量，k1～k7为权重系数，k0为常数。
可选地，主机分散控制系统和脱硫分散控制系统采用MODBUS通讯协议进行数据交换，脱硫分散控制系统和智能控制器采用MODBUS通讯协议进行数据交换。
可选地，智能控制器还用于：
获取静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间；
根据静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间，计算静电除尘器的电除尘节电率、累计节电量和累计效益。
可选地，电除尘节电率的计算公式为：
本发明第二方面提供了一种静电除尘器自适应控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、智能控制器通过脱硫分散控制系统和主机分散控制系统分别获取脱硫参数和主机运行参数；
S2、智能控制器根据主机运行参数和脱硫参数计算粉尘参数，根据粉尘参数生成控制指令发送给静电除尘器，使得静电除尘器根据控制指令调整静电除尘器的运行参数，其中，控制指令包括静电除尘器的充电比控制指令和/或电流控制指令。
可选地，步骤S2之后还包括：
S31、智能控制器获取静电除尘器的运行参数；
S41、智能控制器将粉尘参数和静电除尘器的运行参数经过脱硫分散控制系统传输给主机分散控制系统，使得主机分散控制系统在显示屏上显示粉尘参数和静电除尘器的运行参数。
可选地，步骤S2之后还包括：
S32、获取静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间；
S42、根据静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间，计算静电除尘器的电除尘节电率、累计节电量和累计效益。
从以上技术方案可以看出，本发明提供的静电除尘器自适应控制系统具有以下优点：
本发明提供的静电除尘器自适应控制系统，智能控制器从脱硫分散控制系统和主机分散控制系统分别获取脱硫参数和主机运行参数，根据脱硫参数和主机运行参数计算粉尘参数，然后根据粉尘参数生成控制指令控制静电除尘器运行，因此，静电除尘器的运行参数能够根据粉尘参数进行自适应调节，避免了运行人员手动控制静电除尘器运行的粗放性，优化了静电除尘器运行的经济性，解决了现有的静电除尘器的运行由运行人员手动控制静电除尘器各电场的电流和/或充电比来运行，静电除尘器自行不能根据锅炉的粉尘参数自适应调整各电场的电流和/或充电比，无法对静电除尘器的电耗进行最优控制，节能效果差的技术问题。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的一种静电除尘器自适应控制系统的结构示意图；
图2为本发明提供的一种静电除尘器自适应控制系统的控制方法的一个流程示意图；
图3为本发明提供的一种静电除尘器自适应控制系统的控制方法的另一个流程示意图；
图4为本发明提供的一种静电除尘器自适应控制系统的控制方法的再一个流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种静电除尘器自适应控制系统的实施例，包括静电除尘器、智能控制器、脱硫分散控制系统(即脱硫DCS)和主机分散控制系统(即主机DCS)；
智能控制器连接静电除尘器和脱硫分散控制系统；
脱硫分散控制系统和主机分散控制系统连接；
脱硫分散控制系统用于从主机分散控制系统获取主机运行参数，将主机运行参数和脱硫参数发送给智能控制器；
智能控制器用于根据主机运行参数和脱硫参数计算粉尘参数，根据粉尘参数生成控制指令发送给静电除尘器，使得静电除尘器根据控制指令调整静电除尘器的运行参数，其中，控制指令包括静电除尘器的充电比控制指令和/或电流控制指令。
需要说明的是，现有的锅炉燃烧系统用的静电除尘器中，静电除尘器的运行主要由运行人员手动控制各电场的电流和/或充电比，静电除尘器的电流和/或充电比不随粉尘参数进行自调整，运行方式极其粗放，难以达到节能的效果。为此，本发明提供了一种静电除尘器自适应控制系统，智能控制器从脱硫分散控制系统(即脱硫DCS，DistributedControl System)获得脱硫参数，如脱硫入口烟气量和氧气量等，脱硫分散控制系统从主机分散控制系统(即主机DCS)获取主机运行参数，主机运行参数例如负荷参数、各磨煤机运行参数、送风参数、烟气压力参数、烟气温度参数和烟气成分参数等，脱硫分散控制系统与主机分散控制系统的数据交换可通过MODBUS通讯协议完成，智能控制器与脱硫分散控制系统的数据交换也可通过MODBUS通讯协议完成。智能控制器和静电除尘器采用OPC或MODBUS通讯协议进行数据交换。智能控制器通过脱硫参数和主机运行参数计算粉尘参数，粉尘参数主要包括飞灰浓度，还可以包括飞灰流量。当智能控制器计算出粉尘参数之后，可根据粉尘参数确定所需要的静电除尘器的各电场电流大小和/或充电比大小，从而发送相应的控制指令给静电除尘器，使得静电除尘器根据控制指令调整运行参数，即电流和/或充电比。从而实现了对静电除尘器的自适应调整电流和/或充电比，提高了静电除尘器的电耗经济性能。智能控制器在计算出粉尘参数之后，还可以将粉尘参数和静电除尘器的运行参数经过脱硫分散控制系统传输给主机分散控制系统，使得主机分散控制系统在显示屏上显示粉尘参数和静电除尘器的运行参数。
智能控制器可设置两台，一台用于控制，一台作为备用。
具体地，在机组(即主机)不同负荷和入炉煤种灰分条件下，在静电除尘器入口进行飞灰浓度取样，得到飞灰浓度与主机运行参数和脱硫参数的一组数据，以飞灰浓度为因变量，脱硫参数和主机运行参数为自变量进行建模，得到关系式(及飞灰浓度的计算公式)：
u1＝k1×L+k2×G+k3×T1+k4×T2+k5×Qpa+k6×O2+k7×Qy+k0
其中，u1为静电除尘器入口飞灰浓度，单位mg/m3，L为机组负荷，单位为MW，G为给煤量，单位为t/h，T1为运行磨煤机入口热风温度的平均值，单位为℃，T2为运行磨煤机出口风粉温度的平均值，单位为℃，Qpa为运行磨煤机通风量之和，单位为t/h，O2为锅炉运行氧气量，单位为％，Qy为脱硫入口烟气量，单位为km3/h，k1～k7为权重系数，k0为常数。
各电场电流和/或充电比的控制指令根据设定的静电除尘器出口浓度和计算得到的静电除尘器入口浓度u1进行计算和控制，具体的计算过程本发明中不做详细赘述，只需要依据预设的出口浓度、入口浓度和电流和/或充电比的对应关系设置即可。
具体地，飞灰流量可根据飞灰浓度进行计算，计算模型为：
Qfh＝u1×Qy×0.001
其中，Qfh为静电除尘器入口飞灰流量，t/h。
具体地，智能控制器可以获取静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间，根据静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间，计算静电除尘器的电除尘节电率、累计节电量和累计效益。可以将静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间、各电场的电流、电压、充电比、火花率等运行参数通过上位机进行显示，以便于运行人员查阅，及时全面地了解静电除尘器的运行情况。
电除尘节电率的计算公式为：
累计节电量的计算公式为：
累计效益的计算公式为：
其中i为以秒计的当前时刻，H为运行时间(秒)。
本发明提供的静电除尘器自适应控制系统，智能控制器从脱硫分散控制系统和主机分散控制系统分别获取脱硫参数和主机运行参数，根据脱硫参数和主机运行参数计算粉尘参数，然后根据粉尘参数生成控制指令控制静电除尘器运行，因此，静电除尘器的运行参数能够根据粉尘参数进行自适应调节，避免了运行人员手动控制静电除尘器运行的粗放性，优化了静电除尘器运行的经济性，解决了现有的静电除尘器的运行由运行人员手动控制静电除尘器各电场的电流和/或充电比来运行，静电除尘器自行不能根据锅炉的粉尘参数自适应调整各电场的电流和/或充电比，无法对静电除尘器的电耗进行最优控制，节能效果差的技术问题。
为了便于理解，请参阅图1和图2，本发明中提供了一种静电除尘器自适应控制系统的控制方法，应用于上述实施例中的静电除尘器自适应控制系统，该控制方法包括：
步骤101、智能控制器通过脱硫分散控制系统和主机分散控制系统分别获取脱硫参数和主机运行参数；
步骤102、智能控制器根据主机运行参数和脱硫参数计算粉尘参数，根据粉尘参数生成控制指令发送给静电除尘器，使得静电除尘器根据控制指令调整静电除尘器的运行参数，其中，控制指令包括静电除尘器的充电比控制指令和/或电流控制指令。
在一个实施例中，如图3所示，步骤102之后还包括：
步骤103、智能控制器获取静电除尘器的运行参数；
步骤104、智能控制器将粉尘参数和静电除尘器的运行参数经过脱硫分散控制系统传输给主机分散控制系统，使得主机分散控制系统在显示屏上显示粉尘参数和静电除尘器的运行参数。
在一个实施例中，如图4所示，步骤102之后还包括：
步骤105、获取静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间；
步骤106、根据静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间，计算静电除尘器的电除尘节电率、累计节电量和累计效益。
本发明实施例提供的静电除尘器自适应控制系统的控制方法，其工作原理与前述的静电除尘器自适应控制系统相同，在此不再进行赘述。
本发明提供的静电除尘器自适应控制系统的控制方法，智能控制器从脱硫分散控制系统和主机分散控制系统分别获取脱硫参数和主机运行参数，根据脱硫参数和主机运行参数计算粉尘参数，然后根据粉尘参数生成控制指令控制静电除尘器运行，因此，静电除尘器的运行参数能够根据粉尘参数进行自适应调节，避免了运行人员手动控制静电除尘器运行的粗放性，优化了静电除尘器运行的经济性，解决了现有的静电除尘器的运行由运行人员手动控制静电除尘器各电场的电流和/或充电比来运行，静电除尘器自行不能根据锅炉的粉尘参数自适应调整各电场的电流和/或充电比，无法对静电除尘器的电耗进行最优控制，节能效果差的技术问题。
以上所述，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 (10)
1.一种静电除尘器自适应控制系统，其特征在于，包括静电除尘器、智能控制器、脱硫分散控制系统和主机分散控制系统；
智能控制器连接静电除尘器和脱硫分散控制系统；
脱硫分散控制系统和主机分散控制系统连接；
脱硫分散控制系统用于从主机分散控制系统获取主机运行参数，将主机运行参数和脱硫参数发送给智能控制器；
智能控制器用于根据主机运行参数和脱硫参数计算粉尘参数，根据粉尘参数生成控制指令发送给静电除尘器，使得静电除尘器根据控制指令调整静电除尘器的运行参数，其中，控制指令包括静电除尘器的充电比控制指令和/或电流控制指令。
2.根据权利要求1所述的静电除尘器自适应控制系统，其特征在于，智能控制器还用于：
将粉尘参数和静电除尘器的运行参数经过脱硫分散控制系统传输给主机分散控制系统，使得主机分散控制系统在显示屏上显示粉尘参数和静电除尘器的运行参数。
3.根据权利要求1所述的静电除尘器自适应控制系统，其特征在于，主机运行参数包括负荷参数、各磨煤机运行参数、送风参数、烟气压力参数、烟气温度参数和烟气成分参数；
脱硫参数包括脱硫入口烟气量和氧气量；
粉尘参数包括飞灰浓度，飞灰浓度的计算公式为：
u1＝k1×L+k2×G+k3×T1+k4×T2+k5×Qpa+k6×O2+k7×Qy+k0
其中，u1为静电除尘器入口飞灰浓度，L为机组负荷，G为给煤量，T1为运行磨煤机入口热风温度的平均值，T2为运行磨煤机出口风粉温度的平均值，Qpa为运行磨煤机通风量之和，O2为锅炉运行氧气量，Qy为脱硫入口烟气量，k1～k7为权重系数，k0为常数。
4.根据权利要求1所述的静电除尘器自适应控制系统，其特征在于，主机分散控制系统和脱硫分散控制系统采用MODBUS通讯协议进行数据交换，脱硫分散控制系统和智能控制器采用MODBUS通讯协议进行数据交换。
5.根据权利要求4所述的静电除尘器自适应控制系统，其特征在于，智能控制器和静电除尘器采用OPC或MODBUS通讯协议进行数据交换。
6.根据权利要求1所述的静电除尘器自适应控制系统，其特征在于，智能控制器还用于：
获取静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间；
根据静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间，计算静电除尘器的电除尘节电率、累计节电量和累计效益。
7.根据权利要求6所述的静电除尘器自适应控制系统，其特征在于，电除尘节电率的计算公式为：
8.一种静电除尘器自适应控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、智能控制器通过脱硫分散控制系统和主机分散控制系统分别获取脱硫参数和主机运行参数；
S2、智能控制器根据主机运行参数和脱硫参数计算粉尘参数，根据粉尘参数生成控制指令发送给静电除尘器，使得静电除尘器根据控制指令调整静电除尘器的运行参数，其中，控制指令包括静电除尘器的充电比控制指令和/或电流控制指令。
9.根据权利要求8所述的静电除尘器自适应控制系统的控制方法，其特征在于，步骤S2之后还包括：
S31、智能控制器获取静电除尘器的运行参数；
S41、智能控制器将粉尘参数和静电除尘器的运行参数经过脱硫分散控制系统传输给主机分散控制系统，使得主机分散控制系统在显示屏上显示粉尘参数和静电除尘器的运行参数。
10.根据权利要求7所述的静电除尘器自适应控制系统的控制方法，其特征在于，步骤S2之后还包括：
S32、获取静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间；
S42、根据静电除尘器的基准功率、当前功率和运行时间，计算静电除尘器的电除尘节电率、累计节电量和累计效益。
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