CN117379946B - 一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数据采集、智能机器人技术领域，提出了一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法，具体为：在废气排放管布置流量传感器和pH传感器,通过流量传感器和pH传感器实时采集时效流量和酸碱位差，再根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值，最后根据非适调风险值对喷嘴进行适应性调节。利用获得的废气流量实测值和pH实测值对液相环境与待吸收的废气量之间匹配适应度的异样性进行计算，高效地识别利用主机负荷对脱硫系统进行线性分析控制引起的偏差，降低废气量与洗涤系统的液相环境无法自适应的风险，大大提高了脱硫系统或者脱硫装置对海水法或者海水洗涤应用的精确性和安全性。
Description
技术领域
本发明属于废气脱硫、智能控制技术领域，具体涉及一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法。
背景技术
海上运输业是经济社会发展的重要支撑，然而船舶燃料燃烧产生的大量硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）对环境造成了严重污染。根据国际海事组织（IMO）的相关要求，全球船舶使用燃油的含硫量须降至0.5%以下。
当今脱硫技术多用海水法，将海水吸入洗涤塔，通过喷淋设备将海水喷洒到废气排放管中，海水中的碱性成分与废气中的硫氧化物发生反应，并将其转化为硫酸盐，达到脱硫的目的。然而，船舶废气产生量并非是固定的，海上工况往往变化多样，船舶的载荷、行驶速度、环境条件等因素变化都会使产生的废气量发生变化，主机负荷变化范围很大，会覆盖20%到100%的负荷工况，具体场景中包括靠岸船舶只有辅机运行、应对海流或者逆风的航行环境、部分码头还能提供岸电电源等场景，船舶产生废气量较正常运行时大幅度减少或增多。但是在这样废气量骤变的情况下，由于喷嘴的限制，海水喷淋量却无法随工况适应性调节，因为减小或增加喷淋量的同时无法维持稳定的喷淋压力，即无法保证脱硫效果并造成了大量且不必要的能量浪费。针对以上技术问题，中国专利CN114377528A提出了一种适用于船舶脱硫的节能型喷嘴及其喷淋系统，根据船舶主机负荷分级调节喷嘴流量，然而主机负荷通常并不与产生的废气量完全匹配，例如燃料燃烧不完全、主机寿命较大以及分级调节的间隙都会导致废气量与洗涤系统无法适应的问题，从而引发使废气脱硫不完全以及造成环境污染的风险，因此亟需一种对分级调节喷嘴流量进行适应性调节的脱硫处理方法，降低脱硫不完全引起的污染风险。
发明内容
本发明的目的在于提出一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法，所述方法包括以下步骤：
S100，在废气排放管布置流量传感器和pH传感器；
S200，通过流量传感器和pH传感器实时采集时效流量和酸碱位差；
S300，根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值；
S400，根据非适调风险值对喷嘴进行适应性调节。
进一步地，在步骤S100中，在废气排放管布置流量传感器和pH传感器的方法是：在通向洗涤塔的废气排放管侧壁布置流量传感器，流量传感器为热式质量流量计、涡街流量计或者差压流量计中的任意一种；在喷淋塔顶部和底部分别布置第一pH传感器和第二pH传感器，通过第一pH传感器测量海水pH值，通过第二pH传感器测量脱硫液中的pH值，传感器包括玻璃电极传感器和离子传感器中的任意一种。
进一步地，在步骤S200中，通过流量传感器和pH传感器实时采集时效流量和酸碱位差的方法是：流量传感器实时测量获得流量值，设定一个时间段作为时效区间ETZone，ETZone∈[5,20]分钟，并实时地获得时效区间内各个测量值的平均值作为时效流量；实时地将第二pH传感器测量获得的值与第一pH传感器测量获得的值作差并将该差值记作该时刻的酸碱位差。
进一步地，在步骤S300中，根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值的方法是：将同一时刻下的酸碱位差和时效流量构建成的二元组作为管道测组，设定一个整数变量为周期敏数TN，TN∈[10,30]个，取当前时刻及其前TN个管道测组构成一个序列作为临值序列；临值序列中所有元素的酸碱位差的平均值为位差基值GSTF_Bs；把时效流量记为XQA，将一个时刻与其前一个时刻的酸碱位差的差值记为点位差GDS；将临值序列中各个元素的时效流量提取并构成序列记为流量向临值序列；截取流量向临值序列中任一元素到流量向临值序列的最后一个元素的序列作为该元素的流量向临值子序列；
以j1作为流量向临值序列中元素的序号，其中j1∈[1，TN]；则流量向临值序列中第j1个元素的流量应变特性GSEQ(j1)为该元素与流量向临值子序列各元素平均值的比值；或者，流量应变特性的计算方法为：
；
其中， mean<>为算术平均值函数，Ls_XQAj1代表流量向临值序列中第j1个元素的流量向临值子序列；XQAj1和XQAj1-1为分别代表流量向临值序列中第j1个和第j1-1个元素；Rt(XQAj1)为残差权值函数，通过残差权值函数计算XQAj1与XQAj1-1的差值，将该差值与XQAj1的比值作为残差权值函数的返回值；
为流量向临值序列各个元素计算对应的流量应变特性并构成一个序列作为流量应变特性序列GSEQ_Ls，根据流量应变特性和酸碱位差计算非适调风险值EGR：
；
其中j2为累加变量，exp函数式以自然对数e为底数的指数函数；max<>为最大值函数，GSEQ(j2)代表流量向临值序列中第j2个元素的流量应变特性，GDSj2和代表流量向临值序列中第j2个元素对应时刻下的点位差。
由于上述的非适调风险值是结合时效流量和酸碱位差计算获得的， 该量化过程能够反映基于主机负荷进行喷嘴调节的喷淋过程与产生的废气量之间匹配适应度的异样性。但由于酸碱位差在喷淋级数切换的过程中容易出现数据灵敏度不足的问题，尤其是在管道测组中的酸碱位差持续获得较小数值的时段量化灵敏度不足的问题更加明显，为了解决这种量化灵敏度不足的问题并提高对调节喷嘴流量控制的精确性，本发明提出了一个更优选的方案如下：
优选地，在步骤S300中，根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值的方法是：设定一个整数的数值区间作为位差参考量OFR,OFR∈[5,10]，定义任一时刻逆时间搜索的OFR个时刻为该时刻的流征参考点，若一个时刻下的时效流量较其各个流征参考点对应时效流量都大，或者较其各个流征参考点对应时效流量都小，则定义该时刻为过载时点，否则为稳载时点；设定一个时间段GTZone，GTZone∈[20,60]分钟；获取GTZone内各个时刻的时效流量并形成序列记作时效流征序列，若一个时刻为时效流征序列中的极大值且为过载时点则定义该时刻为过类极点；若一个时刻为时效流征序列中的极大值且为稳载时点则定义该时刻为稳类极点；定义任一时刻的前ETZone内的各个时刻的时效流量的平均值为该时刻的均调值；通过均调值和时效流量计算得到均调系数NOFV，其计算方法为：
；
其中i1，i2为累加变量，FTR和SDR分别为过载时点和稳载时点的数量，exp()为自然常数e为底数的指数函数，SD_NOFi1和MT_NOFi1分别代表第i1个稳载时点的均调值和时效流量，Ft_NOFi2和MT_NOFi2分别代表第i2个过载时点的均调值和时效流量, tds()和tdf()分别为稳载折损函数和过载折损函数，其中稳载折损函数的返回值为该稳载时点与逆时间搜索首个出现的稳类极点的之间的时间长度，过载折损函数的返回值为该过载时点与逆时间搜索首个出现的过类极点的之间的时间长度；
当均调系数计算过程中tds()或者tdf()无法识别首个出现的稳类极点以及过类极点，则默认返回ETZone中最后一个时刻与对应过载时点或稳载时点之间的时间长度。
获取在时间段GTZone内各个相邻过类极点之间的时间长度并以其中最大值作为类极参考时段SCT，将最近的SCT时段记作为当前参考时段SCTC；
其中相邻过类极点指的是满足两个过类极点之间不含任何过类极点的两个过类极点，若当前参考时段内不含过类极点，则将当前参考时段延长至逆时间搜索获得的首个过类极点。
将当前参考时段中各个酸碱位差的平均值记作回归偏距StDs；以当前时刻与其前一个时刻的酸碱位差的差值记为点位差GDS；将当前参考时段中过类极点和稳类极点下的酸碱位差分别写入两个序列并分别记为第一偏距序列和第二偏距序列，其中第一偏距序列和第二偏距序列中各元素的平均值分别记作SEFD和REFD；通过均调系数和酸碱位差构建适调预警模型，并计算非适调风险值EGR，适调预警模型的表现形式为：
ERG=NOFV·GDS·hs<(SEFD-StDs),(REFD-StDs)>-1；
其中hs<>为调和平均值函数。
有益效果：非适调风险值的量化过程是站位于主机负荷进行喷嘴调节的喷淋过程中，利用获得的废气流量实测值和pH实测值对液相环境与待吸收的废气量之间匹配适应度的异样性进行计算，将硫化物吸收过程中了喷淋压力或者喷淋作业的效用坍缩时点进行分类并标记，高效地识别利用主机负荷对脱硫系统进行线性分析控制引起的偏差，大大提高了脱硫系统或者脱硫装置对海水法或者海水洗涤应用的精确性和安全性，从而避免估算废气量不足进而导致的废气脱硫不完全引起环境污染的问题。
进一步地，在步骤S400中，根据非适调风险值对喷嘴进行适应性调节的方法是：将脱硫喷淋系统中正在执行喷淋作业的喷嘴数量记为喷淋级数，各个喷淋级数分别设定一个非适调序列，脱硫喷淋系统实时地将当前时刻的非适调风险值存储到当前时刻对应喷淋级数的非适调序列，通过正态分布的一元离群点检测方法判断当前时刻对应非适调风险值是否为异常点，若为异常点，则预测判断当前废气量与洗涤系统的液相环境匹配性不足，增加喷嘴的喷淋压力3%-5%，增加喷嘴的喷淋压力的持续时间为2-5分钟，向管理系统发送异常警告。
其中喷淋级数的非适调序列的样本空间默认为1小时内其对应的各个非适调风险值的集合；或者非适调序列的样本空间为：分别获取1小时内各个喷淋级数中获得非适调风险值的样本数量或者运算次数，将各个喷淋级数的样本数量中的最大值作为基础样本量N_SMP，将各个喷淋级数最近获得的N_SMP个非适调风险值作为对应非适调序列的样本空间。
优选地，其中，本发明中所有未定义的变量，若未有明确定义，均可为人工设置的阈值；本发明中关于最近若干个时刻的定义，若未有明确定义，即代表不包含当前时刻的逆时间顺序搜索的若干个时刻。
本发明还提供了一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统，所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法中的步骤，所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
喷淋环境布置单元，用于在废气排放管布置流量传感器和pH传感器；
数据采集单元，用于通过流量传感器和pH传感器实时采集时效流量和酸碱位差；
风险估算单元，用于根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值；
实时调控单元，用于根据非适调风险值对喷嘴进行适应性调节。
本发明的有益效果为：本发明提供一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法，站位于主机负荷进行喷嘴调节的喷淋过程，利用获得的废气流量实测值和pH实测值对液相环境与待吸收的废气量之间匹配适应度的异样性进行计算，将硫化物吸收过程中了喷淋压力或者喷淋作业的效用坍缩时点进行分类并标记，高效地识别利用主机负荷对脱硫系统进行线性分析控制引起的偏差，降低燃料燃烧不完全、主机性能偏差以及分级调节的间隙等场景中废气量与洗涤系统的液相环境无法自适应的风险，其中对分级调节的间隙的场景中喷淋负载不足的补偿效果更优，对分级调节中喷嘴数量变化时的喷淋压力进行提前预测并控制，大大提高了脱硫系统或者脱硫装置对海水法或者海水洗涤应用的精确性和安全性，从而避免估算废气量不足进而导致的废气脱硫不完全引起环境污染的问题。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，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的附图，在附图中：
图1所示为一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法的流程图；
图2所示为一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法的流程图，下面结合图1来阐述本发明的实施方式。
实施例1：
根据本发明的实施方式的一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法，所述方法包括以下步骤：
S100，在废气排放管布置流量传感器和pH传感器；
S200，通过流量传感器和pH传感器实时采集时效流量和酸碱位差；
S300，根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值；
S400，根据非适调风险值对喷嘴进行适应性调节。
进一步地，在步骤S100中，在废气排放管布置流量传感器和pH传感器的方法是：在通向洗涤塔的废气排放管侧壁布置流量传感器，流量传感器为热式质量流量计，在喷淋塔顶部和底部分别布置第一pH传感器和第二pH传感器，通过第一pH传感器测量海水pH值，通过第二pH传感器测量脱硫液中的pH值，传感器为玻璃电极传感器。
进一步地，在步骤S200中，通过流量传感器和pH传感器实时采集时效流量和酸碱位差的方法是：流量传感器实时测量获得流量值，设定一个时间段作为时效区间ETZone，其取值为10分钟，并实时地获得时效区间内各个测量值的平均值作为时效流量；实时地将第二pH传感器测量获得的值与第一pH传感器测量获得的值作差并将该差值记作该时刻的酸碱位差。
进一步地，在步骤S300中，根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值的方法是：将同一时刻下的酸碱位差和时效流量构建成的二元组作为管道测组，设定周期敏数TN的值为10，取当前时刻及其前TN个管道测组构成一个序列作为临值序列；临值序列中所有元素的酸碱位差的平均值为位差基值GSTF_Bs；把时效流量记为XQA，将一个时刻与其前一个时刻的酸碱位差的差值记为点位差GDS；将临值序列中各个元素的时效流量提取并构成序列记为流量向临值序列；截取流量向临值序列中任一元素到流量向临值序列的最后一个元素的序列作为该元素的流量向临值子序列；
以j1作为流量向临值序列中元素的序号，其中j1∈[1，TN]；则流量向临值序列中第j1个元素的流量应变特性的计算方法为：
；
其中， mean<>为算术平均值函数，Ls_XQAj1代表流量向临值序列中第j1个元素的流量向临值子序列；XQAj1和XQAj1-1为分别代表流量向临值序列中第j1个和第j1-1个元素；Rt(XQAj1)为残差权值函数，通过残差权值函数计算XQAj1与XQAj1-1的差值，将该差值与XQAj1的比值作为残差权值函数的返回值；
为流量向临值序列各个元素计算对应的流量应变特性并构成一个序列作为流量应变特性序列GSEQ_Ls，根据流量应变特性和酸碱位差计算非适调风险值EGR：
；
其中j2为累加变量，exp函数式以自然对数e为底数的指数函数；max<>为最大值函数，GSEQ(j2)代表流量向临值序列中第j2个元素的流量应变特性，GDSj2和代表流量向临值序列中第j2个元素对应时刻下的点位差。
进一步地，在步骤S400中，根据非适调风险值对喷嘴进行适应性调节的方法是：将脱硫喷淋系统中正在执行喷淋作业的喷嘴数量记为喷淋级数，各个喷淋级数分别设定一个非适调序列，脱硫喷淋系统实时地将当前时刻的非适调风险值存储到当前时刻对应喷淋级数的非适调序列，通过正态分布的一元离群点检测方法判断当前时刻对应非适调风险值是否为异常点，若为异常点，则预测判断当前废气量与洗涤系统的液相环境匹配性不足，增加喷嘴的喷淋压力5%，增加喷嘴的喷淋压力的持续时间为5分钟，向管理系统发送异常警告。
实施例2:
采用在实施例1的一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法进行脱硫控制，其中实施例2与实施例1的区别在于，在步骤S300中，根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值的方法是：
设定一个整数的数值区间作为位差参考量OFR,其取值为10，定义任一时刻逆时间搜索的OFR个时刻为该时刻的流征参考点， 若一个时刻下的时效流量较其各个流征参考点对应时效流量都大，或者较其各个流征参考点对应时效流量都小，则定义该时刻为过载时点，否则为稳载时点；设定一个时间段GTZone，其取值为20分钟；获取GTZone内各个时刻的时效流量并形成序列记作时效流征序列，若一个时刻为时效流征序列中的极大值且为过载时点则定义该时刻为过类极点；若一个时刻为时效流征序列中的极大值且为稳载时点则定义该时刻为稳类极点；定义任一时刻的前ETZone内的各个时刻的时效流量的平均值为该时刻的均调值；通过均调值和时效流量计算得到均调系数NOFV，其计算方法为：
；
其中i1，i2为累加变量，FTR和SDR分别为过载时点和稳载时点的数量，exp()为自然常数e为底数的指数函数，SD_NOFi1和MT_NOFi1分别代表第i1个稳载时点的均调值和时效流量，Ft_NOFi2和MT_NOFi2分别代表第i2个过载时点的均调值和时效流量, tds()和tdf()分别为稳载折损函数和过载折损函数，其中稳载折损函数的返回值为该稳载时点与逆时间搜索的首个稳类极点的之间的时间长度，过载折损函数的返回值为该过载时点与逆时间搜索的首个过类极点的之间的时间长度；
获取在时间段GTZone内各个相邻过类极点之间的时间长度并以其中最大值作为类极参考时段SCT，将最近的SCT时段记作为当前参考时段SCTC；
将当前参考时段中各个酸碱位差的平均值记作回归偏距StDs；以当前时刻与其前一个时刻的酸碱位差的差值记为点位差GDS；将当前参考时段中过类极点和稳类极点下的酸碱位差分别写入两个序列并分别记为第一偏距序列和第二偏距序列，其中第一偏距序列和第二偏距序列中各元素的平均值分别记作SEFD和REFD；通过均调系数和酸碱位差构建适调预警模型，并计算非适调风险值EGR，适调预警模型的表现形式为：
ERG=NOFV·GDS÷hs<(SEFD-StDs),(REFD-StDs)>；其中hs<>为调和平均值函数。
对比例：
对比例不采用本发明提出的一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法作为辅助系统，对同次船舶航行进行船舶废气的脱硫效果进行监测，监测过程每隔60分钟进行实施例1、实施例2和对比例的脱硫方法进行更替，通过连续排放监测系统（CEMS）实时获取脱硫前二氧化硫的浓度测量值Cini以及脱硫后二氧化硫的浓度测量值Cfin，计算硫含量降低率SRE，计算公式为 。
表1 硫含量降低率
如表1所示为硫含量降低率表现，其中平均硫含量降低率代表的是航程内所有时段硫含量降低率的平均值，调级阶段的时段定位为喷淋级数更替时刻的前2分钟与后2分钟之间的时段；调级阶段硫含量降低率代表喷淋系统中喷淋级数更替时刻的前2分钟与后2分钟之间的时段内硫含量降低率的平均值，调级效用增益率代表采用本发明实施例1或者实施例2与对比例中在调级阶段中硫含量降低率表现的提升效果；船舶主机功率指的是船舶上的主机引擎所产生的功率，若主机功率在3分钟内的负载增加率超过20%,则定义这样的时间点的前2分钟与后2分钟之间的时段为骤增负载阶段；其中负载增加率为当前时刻与主机功率3分钟内的最小值的差值与该最小值的比值；若主机功率在3分钟内的负载降低率超过20%，则定义这样的时间点的前2分钟与后2分钟之间的时段为骤减负载阶段；其中负载降低率为主机功率3分钟内的最大值与当前时刻的主机功率的差值与前时刻主机功率的比值；然而由于骤增负载拥有较强的前馈控制方法，所以骤增负载阶段硫含量降低率的优势并不明显，但是在其余主机负载差异性不强的调级阶段硫含量降低率均有明显提升效果，可见采用本发明方法作为脱硫喷淋系统中辅助方法，对船舶废气的脱硫控制有明显效果。
本发明的实施例提供的一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统，如图2所示为本发明的一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统结构图，该实施例的一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统实施例中的步骤。
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
喷淋环境布置单元，用于在废气排放管布置流量传感器和pH传感器；
数据采集单元，用于通过流量传感器和pH传感器实时采集时效流量和酸碱位差；
风险估算单元，用于根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值；
实时调控单元，用于根据非适调风险值对喷嘴进行适应性调节。
所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统的示例，并不构成对一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
Claims (3)
1.一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，在通向喷淋塔的废气排放管侧壁布置流量传感器，流量传感器为热式质量流量计、涡街流量计或者差压流量计中的任意一种；在喷淋塔顶部和底部分别布置第一pH传感器和第二pH传感器，通过第一pH传感器测量海水pH值，通过第二pH传感器测量脱硫液中的pH值，传感器包括玻璃电极传感器和离子传感器中的任意一种；
S200，通过流量传感器和pH传感器实时采集时效流量和酸碱位差；
S300，根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值；
S400，根据非适调风险值对喷嘴进行适应性调节；
其中，步骤S200中，通过流量传感器和pH传感器实时采集时效流量和酸碱位差的方法是：流量传感器实时测量获得流量值，设定一个时间段作为时效区间ETZone，ETZone∈[5,20]分钟，并实时地获得时效区间内各个测量值的平均值作为时效流量；实时地将第二pH传感器测量获得的值与第一pH传感器测量获得的值作差并将该差值记作当前时刻获得的酸碱位差；
在步骤S300中，根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值的方法是：将同一时刻下的酸碱位差和时效流量构建成的二元组作为管道测组，设定一个整数变量为周期敏数TN，TN∈[10,30]个，取当前时刻及其前TN个管道测组构成一个序列作为临值序列；临值序列中所有元素的酸碱位差的平均值为位差基值GSTF_Bs；把时效流量记为XQA，将一个时刻与其前一个时刻的酸碱位差的差值记为点位差GDS；将临值序列中各个元素的时效流量提取并构成序列记为流量向临值序列；截取流量向临值序列中任一元素到流量向临值序列的最后一个元素的序列作为该元素的流量向临值子序列；
以j1作为流量向临值序列中元素的序号，其中j1∈[1，TN]；则流量向临值序列中第j1个元素的流量应变特性GSEQ(j1)为：
；
其中， mean<>为算术平均值函数，Ls_XQAj1代表流量向临值序列中第j1个元素的流量向临值子序列；XQAj1和XQAj1-1为分别代表流量向临值序列中第j1个和第j1-1个元素；Rt(XQAj1)为残差权值函数，通过残差权值函数计算XQAj1与XQAj1-1的差值，将该差值与XQAj1的比值作为残差权值函数的返回值；
为流量向临值序列各个元素计算对应的流量应变特性并构成一个序列作为流量应变特性序列GSEQ_Ls，根据流量应变特性和酸碱位差计算非适调风险值EGR：
；
其中j2为累加变量，exp函数式以自然对数e为底数的指数函数；max<>为最大值函数，GSEQ(j2)代表流量向临值序列中第j2个元素的流量应变特性，GDSj2代表流量向临值序列中第j2个元素对应时刻下的点位差；
或者，在步骤S300中，根据时效流量和酸碱位差计算非适调风险值的方法是：设定一个整数的数值区间作为位差参考量OFR,其取值为10，定义任一时刻逆时间搜索的OFR个时刻为该时刻的流征参考点， 若一个时刻下的时效流量较其各个流征参考点对应时效流量都大，或者较其各个流征参考点对应时效流量都小，则定义该时刻为过载时点，否则为稳载时点；设定一个时间段GTZone，其取值为20分钟；获取GTZone内各个时刻的时效流量并形成序列记作时效流征序列，若一个时刻为时效流征序列中的极大值且为过载时点则定义该时刻为过类极点；若一个时刻为时效流征序列中的极大值且为稳载时点则定义该时刻为稳类极点；定义任一时刻的前ETZone内的各个时刻的时效流量的平均值为该时刻的均调值；通过均调值和时效流量计算得到均调系数NOFV，其计算方法为：
；
其中i1，i2为累加变量，FTR和SDR分别为过载时点和稳载时点的数量，exp()为自然常数e为底数的指数函数，SD_NOFi1和MT_NOFi1分别代表第i1个稳载时点的均调值和时效流量，Ft_NOFi2和MT_NOFi2分别代表第i2个过载时点的均调值和时效流量, tds()和tdf()分别为稳载折损函数和过载折损函数，其中稳载折损函数的返回值为该稳载时点与逆时间搜索的首个稳类极点的之间的时间长度，过载折损函数的返回值为该过载时点与逆时间搜索的首个过类极点的之间的时间长度；
获取在时间段GTZone内各个相邻过类极点之间的时间长度并以其中最大值作为类极参考时段SCT，将最近的SCT时段记作为当前参考时段；
将当前参考时段中各个酸碱位差的平均值记作回归偏距StDs；以当前时刻与其前一个时刻的酸碱位差的差值记为点位差GDS；将当前参考时段中过类极点和稳类极点下的酸碱位差分别写入两个序列并分别记为第一偏距序列和第二偏距序列，其中第一偏距序列和第二偏距序列中各元素的平均值分别记作SEFD和REFD；通过均调系数和酸碱位差构建适调预警模型，并计算非适调风险值EGR，适调预警模型的表现形式为：
ERG=NOFV·GDS÷hs<(SEFD-StDs),(REFD-StDs)>；其中hs<>为调和平均值函数。
2.根据权利要求1所述的一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法，其特征在于，在步骤S400中，根据非适调风险值对喷嘴进行适应性调节的方法是：将脱硫喷淋系统中正在执行喷淋作业的喷嘴数量记为喷淋级数，各个喷淋级数分别设定一个非适调序列，脱硫喷淋系统实时地将当前时刻的非适调风险值存储到当前时刻对应喷淋级数的非适调序列，通过正态分布的一元离群点检测方法判断当前时刻对应非适调风险值是否为异常点，若当前时刻对应非适调风险值为异常点则预测判断当前废气量与洗涤系统的液相环境匹配性不足，增加喷嘴的喷淋压力3%-5%，增加喷嘴的喷淋压力的持续时间为2-5分钟，向管理系统发送异常警告。
3.一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统，其特征在于，所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-2中任一项所述的一种船舶废气自适应脱硫处理控制方法中的步骤，所述一种船舶废气自适应脱硫处理控制系统运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心的计算设备中。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202191840U (zh) * | 2011-02-17 | 2012-04-18 | 大连海事大学 | 镁基—海水法船用脱硫工艺中监测和自动控制系统 |
| JP2014069091A (ja) * | 2012-09-27 | 2014-04-21 | Yoshizawa Lime Industry | ドロマイト系焼成ダストの処理方法 |
| CN110302642A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-08 | 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 | 船舶废气脱硫系统的控制方法 |
| CN110368815A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-25 | 中船动力研究院有限公司 | 钠碱脱硫控制方法、控制装置及脱硫系统 |
| CN110681242A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-14 | 中国船舶电站设备有限公司 | 一种船舶海水脱硫系统及方法 |
| CN112933883A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-11 | 威海普益船舶环保科技有限公司 | 一种船舶烟气光电催化海水脱硫工艺及系统 |
| CN113769545A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-12-10 | 杭州鸿盛科技有限公司 | 船舶烟气脱硫控制方法、装置和系统 |
| CN113941233A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-01-18 | 国能神福(石狮)发电有限公司 | 一种脱硫控制方法及装置 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202191840U (zh) * | 2011-02-17 | 2012-04-18 | 大连海事大学 | 镁基—海水法船用脱硫工艺中监测和自动控制系统 |
| JP2014069091A (ja) * | 2012-09-27 | 2014-04-21 | Yoshizawa Lime Industry | ドロマイト系焼成ダストの処理方法 |
| CN110302642A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-08 | 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司 | 船舶废气脱硫系统的控制方法 |
| CN110368815A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-25 | 中船动力研究院有限公司 | 钠碱脱硫控制方法、控制装置及脱硫系统 |
| CN110681242A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-01-14 | 中国船舶电站设备有限公司 | 一种船舶海水脱硫系统及方法 |
| CN112933883A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-11 | 威海普益船舶环保科技有限公司 | 一种船舶烟气光电催化海水脱硫工艺及系统 |
| CN113769545A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-12-10 | 杭州鸿盛科技有限公司 | 船舶烟气脱硫控制方法、装置和系统 |
| CN113941233A (zh) * | 2021-10-19 | 2022-01-18 | 国能神福(石狮)发电有限公司 | 一种脱硫控制方法及装置 |
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