电除尘系统在线控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电除尘技术领域，具体地涉及一种电除尘系统在线控制方法及一种电除尘系统在线控制系统。

背景技术

电除尘系统是火电机组中重要的环保系统，其主要是将烟气中的固体灰尘颗粒进行吸附去除，减少排出烟气中的灰尘，保证火电机组的清洁排放。电除尘系统中影响电除尘效率的存在多种，想要实现电除尘效率的精准控制，往往需要对这些影响因素进行同步调整。但是，因为现有方案进行电除尘效率调整时，往往极大依赖人工经验，需要人工基于当前运行效率进行调整项和调整量主观判断，使得调整精确度无法保证。且需要人工进行长时间的现场监管，人工投入成本也很大。进一步的，因为存在多种因素影响电除尘效率，所以进行电除尘效率调整时，可能存在多种组合调整方案，现有调整方案下往往因为监管人员的调整习惯进行单一模式的调整，使得系统整体调整智能性很差，无法找到最高效率的调整方案。针对现有方案存在的调整精度无法保证和智能性差的问题，需要创造一种新的电除尘系统控制方案。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种电除尘系统在线控制方法及系统，以至少解决针对现有电除尘系统控制方案存在的调整精度无法保证和智能性差的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种电除尘系统在线控制方法，所述方法包括：采集电除尘系统的实时运行参数，并基于所述实时运行参数进行运行工况模拟；基于所述模拟工况，确定各预设拟合路径的工况拟合参数；以除尘效率为优化目标，以各拟合路径为优化变量构建最优化问题；自适应调节各预设拟合路径的工况拟合参数，基于所述最优化问题的联动情况，确定优化路径，并基于所述最优化问题确定所述优化路径的目标参数；基于所述优化路径的目标参数，生成并执行对应的调控指令。

可选的，所述实时运行参数包括：机组负荷参数、烟气量参数、脱硝效率参数、氨逃逸参数、烟气成分参数和烟道烟温参数。

可选的，在采集电除尘系统的实时运行参数，所述方法还对采集的实时运行参数进行预处理；所述预处理包括：数据清洗处理、缺失值处理和数据标准化处理。

可选的，所述预设拟合路径包括；二次电压拟合路径、二次电流拟合路径、振打周期拟合路径和充电比设置拟合路径。

可选的，所述基于所述模拟工况，确定各预设拟合路径的工况拟合参数，包括：对所述模拟工况进行拟合路径拆分，获得各拟合路径下一级节点的参数值，作为对应各预设拟合路径的工况拟合参数；其中，每个拟合路径均包括一个一级节点和多个二级节点；各二级节点均包括多个三级节点；各三级节点均包括多个四级节点，各司机节点对应为各实时运行参数节点。

可选的，所述以除尘效率为优化目标，以各拟合路径为优化变量构建最优化问题，包括：基于预设期望除尘效率，确定最优化问题目标；基于当前除尘效率和预设期望除尘效率之间的差值，确定优化方向和优化量；进行各拟合路径任意组合，获得多个多元数组；基于所述最优化问题目标和获得的多个多远数组，构建最优化问题，并将所述优化防线和优化量作为最优化问题的截止收敛条件。

可选的，所述自适应调节各预设拟合路径的工况拟合参数，基于所述最优化问题的联动情况，确定优化路径，并基于所述最优化问题确定所述优化路径的目标参数，包括：依次选择多元数组，动态调整每一个多元数组下的预设拟合路径的工况拟合参数，并判断是否存在满足收敛条件的情况；若满足，则将当前多元数组中的优化路径作为待优化路径，并基于预设期望除尘效率下的优化路径工况拟合参数获得对应待优化路径的目标参数；若不满足，则选择下一多元数组，知道获得满足收敛条件的多元数组。

可选的，所述多元数组的选择规则为：优先选择多元数组中元数最少的多元数组；若存在多个元数最小且元数相同的多远数组，则任选一个多元数组。

本发明第二方面提供一种电除尘系统在线控制系统，所述系统包括：采集单元，用于采集电除尘系统的实时运行参数，并基于所述实时运行参数进行运行工况模拟；参数确定单元，用于基于所述模拟工况，确定各预设拟合路径的工况拟合参数；处理单元，用于以除尘效率为优化目标，以各拟合路径为优化变量构建最优化问题；路径确定单元，用于自适应调节各预设拟合路径的工况拟合参数，基于所述最优化问题的联动情况，确定优化路径，并基于所述最优化问题确定所述优化路径的目标参数；执行单元，用于基于所述优化路径的目标参数，生成并执行对应的调控指令。

另一方面，本发明提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的电除尘系统在线控制方法。

通过上述技术方案，本发明方案将除尘效率作为优化目标构建最优化问题，为各影响因素构建对应的拟合路径，通过拟合路径获得拟合结果的方式判断各拟合路径在当前场景下对电除尘效率的影响情况，从而筛选出最佳的调整路径。进一步通过最优化问题确定调整路径的调整量，生成对应路径下的调整规则，实现电除尘系统的自调控方案，无需人工参数，便能找到最佳的调控方案，实现电除尘系统自调控。保证客观性提高精准度的同时，提高了系统的智能性。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式提供的电除尘系统在线控制方法的步骤流程图；

图2是本发明一种实施方式提供的拟合路径设置示意图；

图3是本发明一种实施方式提供的电除尘系统在线控制系统的系统结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

电除尘系统是火电机组中重要的环保系统，其主要是将烟气中的固体灰尘颗粒进行吸附去除，减少排出烟气中的灰尘，保证火电机组的清洁排放。电除尘系统中影响电除尘效率的存在多种，想要实现电除尘效率的精准控制，往往需要对这些影响因素进行同步调整。但是，因为现有方案进行电除尘效率调整时，往往极大依赖人工经验，需要人工基于当前运行效率进行调整项和调整量主观判断，使得调整精确度无法保证。且需要人工进行长时间的现场监管，人工投入成本也很大。进一步的，因为存在多种因素影响电除尘效率，所以进行电除尘效率调整时，可能存在多种组合调整方案，现有调整方案下往往因为监管人员的调整习惯进行单一模式的调整，使得系统整体调整智能性很差，无法找到最高效率的调整方案。

针对现有方案存在的调整精度无法保证和智能性差的问题，本发明方案提出了一种电除尘系统在线控制方法及系统，本发明方案将除尘效率作为优化目标构建最优化问题，为各影响因素构建对应的拟合路径，通过拟合路径获得拟合结果的方式判断各拟合路径在当前场景下对电除尘效率的影响情况，从而筛选出最佳的调整路径。进一步通过最优化问题确定调整路径的调整量，生成对应路径下的调整规则，实现电除尘系统的自调控方案，无需人工参数，便能找到最佳的调控方案，实现电除尘系统自调控。保证客观性提高精准度的同时，提高了系统的智能性。

图1是本发明一种实施方式提供的电除尘系统在线控制方法的方法流程图。如图1所示，本发明实施方式提供一种电除尘系统在线控制方法，所述方法包括：

步骤S10：采集电除尘系统的实时运行参数，并基于所述实时运行参数进行运行工况模拟。

具体的，所述实时运行参数包括：机组负荷参数、烟气量参数、脱硝效率参数、氨逃逸参数、烟气成分参数和烟道烟温参数。

在一种可能的实施方式中，由除尘器控制系统或DCS控制系统将所需的数据通过485串口转出，采用比如Modbus Rtu或Fbox支持的通讯协议进行通讯，优化软件系统采用Modbus TCP协议直接采集控制器里的数据，包括数据的名称、地址等。

优选的，本发明方案想要实现在线控制，需要进行采集数据汇总，各数据在对应设备端采集后，需要执行数据远传汇总，基于MQTT消息队列遥测传输协议，将采集到以及优化过的数据进行周期推送或变化推送。支持基于MQTT协议的物联网平台，可快捷高效的完成数据远程的对接。支持以太网、2G、3G、4G、WiFi信号，具有极强的环境适宜能力。

优选的，在采集电除尘系统的实时运行参数之后，所述方法还对采集的实时运行参数进行预处理；所述预处理包括：数据清洗处理、缺失值处理和数据标准化处理。

在本发明实施例中，环保除尘部分在采集过程中由于采集环境的变化，测量方式和传感器网络不稳定等因素的影响，常出现数据缺失，数据失真等现象，这些包含噪声与失真的数据会对数据分析与建模过程产生较大影响，进而劣化最终的模型结果。在数据的预处理阶段使用合适的方法对测点数据进行标准化，并将其映射到同一数域空间是十分必要的。在数据的分析与建模过程之前，针对特定的模型进行特征筛选或参数降维是保证模型准确性，减少模型计算成本的重要步骤之一，而合理的使用特征提取算法将会有效的减少特征提取的工作量。

步骤S20：基于所述模拟工况，确定各预设拟合路径的工况拟合参数。

具体的，如图2，所述预设拟合路径包括：二次电压拟合路径、二次电流拟合路径、振打周期拟合路径和充电比设置拟合路径。对所述模拟工况进行拟合路径拆分，获得各拟合路径下一级节点的参数值，作为对应各预设拟合路径的工况拟合参数；其中，每个拟合路径均包括一个一级节点和多个二级节点；各二级节点均包括多个三级节点；各三级节点均包括多个四级节点，各四级节点对应为各实时运行参数节点。

优选的，本发明方案包括的拟合路径具体内容为：

1)一级节点：二次电压限制、二次电流限制、振打周期和充电比设置；

2)二级节点：二次电压波形变化、二次电流波形变化、火花值变化、出口烟道浊度变化、极板粉尘情况变化和极线分城变化；

3)三级节点：电场烟气流速变化、粉尘荷点率变化、粉尘比电阻变化和粉尘其他特性变化；

4)四级节点：机组负荷参数、烟气量参数、脱硝效率参数、氨逃逸参数、烟气成分参数和烟道烟温参数。

在一种可能的实施方式中，针对于二次电压拟合路径，首先基于机组负荷参数、烟气量参数、脱硝效率参数、氨逃逸参数、烟气成分参数和烟道烟温参数分别拟合出电场烟气流速变化、粉尘荷点率变化、粉尘比电阻变化和粉尘其他特性变化。然后基于电场烟气流速变化、粉尘荷点率变化、粉尘比电阻变化和粉尘其他特性变化拟合出二次电压波形变化、二次电流波形变化、火花值变化、出口烟道浊度变化、极板粉尘情况变化和极线分城变化。最后通过二次电压波形变化、二次电流波形变化、火花值变化、出口烟道浊度变化拟合出二次电压限制变化。

步骤S30：以除尘效率为优化目标，以各拟合路径为优化变量构建最优化问题。

具体的，基于预设期望除尘效率，确定最优化问题目标；基于当前除尘效率和预设期望除尘效率之间的差值，确定优化方向和优化量；进行各拟合路径任意组合，获得多个多元数组；基于所述最优化问题目标和获得的多个多远数组，构建最优化问题，并将所述优化防线和优化量作为最优化问题的截止收敛条件。

在本发明实施例中，上述已经说明，对于除尘效率，可能存在多种调控方案，例如仅调控二次电压和二次电流，保持振打周期和充电比不变。再比如同时调整二次电压、二次电流和振打周期，保持充电比不变。理论上调整的参数越少，调整精度和调整效率越高，对应的执行难度最低。为了实现整体方案的调整，组合多种数组，包括二元数组、三元数组和四元数组。对应的二元数组即任意两个拟合路径的组合关系，存在四个拟合路径，则生成6个二元数组、3个三元数组和1个四元数组。

步骤S40：自适应调节各预设拟合路径的工况拟合参数，基于所述最优化问题的联动情况，确定优化路径，并基于所述最优化问题确定所述优化路径的目标参数。

具体的，依次选择多元数组，动态调整每一个多元数组下的预设拟合路径的工况拟合参数，并判断是否存在满足收敛条件的情况；若满足，则将当前多元数组中的优化路径作为待优化路径，并基于预设期望除尘效率下的优化路径工况拟合参数获得对应待优化路径的目标参数；若不满足，则选择下一多元数组，知道获得满足收敛条件的多元数组。

在本发明实施例中，分别判断每一个多元数组，找到适应于当前运行工况的调整路径，以便于针对路径进行参数调整，以实现除尘效率调整。若找到满足收敛条件的多元数组，则表示多元数组中包含的拟合路径能够组合实现将除尘效率调整到期望效率的条件。

优选的，所述多元数组的选择规则为：优先选择多元数组中元数最少的多元数组；若存在多个元数最小且元数相同的多远数组，则任选一个多元数组。

在本发明实施例中，为了提高调整效率，保证响应速度，本发明方案优选进行参数调整更少的方案进行除尘效率调整。所以首先进行多元数组中元数最少的多远数据进行收敛条件判断，若满足收敛条件了，则无须进行后续判断，直接进行最少路径调整。

步骤S50：基于所述优化路径的目标参数，生成并执行对应的调控指令。

具体的，确定了目标参数后，便可以针对目标参数进行对应选择的拟合路径进行参数调整，只要保证了拟合路径的目标参数达到预期，对应最终耦合效果(即除尘效率)便能达到预期。

图3是本发明一种实施方式提供的电除尘系统在线控制系统的系统结构图。如图3所示，本发明实施方式提供一种电除尘系统在线控制系统，所述系统包括：

采集单元，用于采集电除尘系统的实时运行参数，并基于所述实时运行参数进行运行工况模拟。

所述实时运行参数包括：机组负荷参数、烟气量参数、脱硝效率参数、氨逃逸参数、烟气成分参数和烟道烟温参数。

在一种可能的实施方式中，由除尘器控制系统或DCS控制系统将所需的数据通过485串口转出，采用比如Modbus Rtu或Fbox支持的通讯协议进行通讯，优化软件系统采用Modbus TCP协议直接采集控制器里的数据，包括数据的名称、地址等。

优选的，本发明方案想要实现在线控制，需要进行采集数据汇总，各数据在对应设备端采集后，需要执行数据远传汇总，基于MQTT消息队列遥测传输协议，将采集到以及优化过的数据进行周期推送或变化推送。支持基于MQTT协议的物联网平台，可快捷高效的完成数据远程的对接。支持以太网、2G、3G、4G、WiFi信号，具有极强的环境适宜能力。优选的，数据采集模块内部集成RS232、RS485等串口，支持modbus RTU、CAN总线及多种plc系统内部通讯协议；集成的以太网口支持modbus TCP，S7-300Network、AB Compactlogix_Ciptag、GERX3i_SRTP等300+工业通讯协议。

可利用边缘软件对采集到的数据进行边缘优化处理，可对开关量信号状态记录、报警组态等；可对模拟量数据进行线性换算、量程设定、上下限报警设置、历史记录和历史报警记录处理。

数据采集模块支持以太网或4G网，可在边缘网关管理平台上远程进行工程的组态设计及数据监控。

优选的，在采集电除尘系统的实时运行参数之后，所述方法还对采集的实时运行参数进行预处理；所述预处理包括：数据清洗处理、缺失值处理和数据标准化处理。

在本发明实施例中，环保除尘部分在采集过程中由于采集环境的变化，测量方式和传感器网络不稳定等因素的影响，常出现数据缺失，数据失真等现象，这些包含噪声与失真的数据会对数据分析与建模过程产生较大影响，进而劣化最终的模型结果。在数据的预处理阶段使用合适的方法对测点数据进行标准化，并将其映射到同一数域空间是十分必要的。在数据的分析与建模过程之前，针对特定的模型进行特征筛选或参数降维是保证模型准确性，减少模型计算成本的重要步骤之一，而合理的使用特征提取算法将会有效的减少特征提取的工作量。

参数确定单元，用于基于所述模拟工况，确定各预设拟合路径的工况拟合参数。

具体的，所述预设拟合路径包括：二次电压拟合路径、二次电流拟合路径、振打周期拟合路径和充电比设置拟合路径。对所述模拟工况进行拟合路径拆分，获得各拟合路径下一级节点的参数值，作为对应各预设拟合路径的工况拟合参数；其中，每个拟合路径均包括一个一级节点和多个二级节点；各二级节点均包括多个三级节点；各三级节点均包括多个四级节点，各四级节点对应为各实时运行参数节点。

优选的，本发明方案包括的拟合路径具体内容为：

1)一级节点：二次电压限制、二次电流限制、振打周期和充电比设置；

2)二级节点：二次电压波形变化、二次电流波形变化、火花值变化、出口烟道浊度变化、极板粉尘情况变化和极线分城变化；

3)三级节点：电场烟气流速变化、粉尘荷点率变化、粉尘比电阻变化和粉尘其他特性变化；

4)四级节点：机组负荷参数、烟气量参数、脱硝效率参数、氨逃逸参数、烟气成分参数和烟道烟温参数。

在一种可能的实施方式中，针对于二次电压拟合路径，首先基于机组负荷参数、烟气量参数、脱硝效率参数、氨逃逸参数、烟气成分参数和烟道烟温参数分别拟合出电场烟气流速变化、粉尘荷点率变化、粉尘比电阻变化和粉尘其他特性变化。然后基于电场烟气流速变化、粉尘荷点率变化、粉尘比电阻变化和粉尘其他特性变化拟合出二次电压波形变化、二次电流波形变化、火花值变化、出口烟道浊度变化、极板粉尘情况变化和极线分城变化。最后通过二次电压波形变化、二次电流波形变化、火花值变化、出口烟道浊度变化拟合出二次电压限制变化。

处理单元，用于以除尘效率为优化目标，以各拟合路径为优化变量构建最优化问题。

具体的，基于预设期望除尘效率，确定最优化问题目标；基于当前除尘效率和预设期望除尘效率之间的差值，确定优化方向和优化量；进行各拟合路径任意组合，获得多个多元数组；基于所述最优化问题目标和获得的多个多远数组，构建最优化问题，并将所述优化防线和优化量作为最优化问题的截止收敛条件。

在本发明实施例中，上述已经说明，对于除尘效率，可能存在多种调控方案，例如仅调控二次电压和二次电流，保持振打周期和充电比不变。再比如同时调整二次电压、二次电流和振打周期，保持充电比不变。理论上调整的参数越少，调整精度和调整效率越高，对应的执行难度最低。为了实现整体方案的调整，组合多种数组，包括二元数组、三元数组和四元数组。对应的二元数组即任意两个拟合路径的组合关系，存在四个拟合路径，则生成6个二元数组、3个三元数组和1个四元数组。

路径确定单元，用于自适应调节各预设拟合路径的工况拟合参数，基于所述最优化问题的联动情况，确定优化路径，并基于所述最优化问题确定所述优化路径的目标参数。

具体的，依次选择多元数组，动态调整每一个多元数组下的预设拟合路径的工况拟合参数，并判断是否存在满足收敛条件的情况；若满足，则将当前多元数组中的优化路径作为待优化路径，并基于预设期望除尘效率下的优化路径工况拟合参数获得对应待优化路径的目标参数；若不满足，则选择下一多元数组，知道获得满足收敛条件的多元数组。

在本发明实施例中，分别判断每一个多元数组，找到适应于当前运行工况的调整路径，以便于针对路径进行参数调整，以实现除尘效率调整。若找到满足收敛条件的多元数组，则表示多元数组中包含的拟合路径能够组合实现将除尘效率调整到期望效率的条件。

优选的，所述多元数组的选择规则为：优先选择多元数组中元数最少的多元数组；若存在多个元数最小且元数相同的多远数组，则任选一个多元数组。

在本发明实施例中，为了提高调整效率，保证响应速度，本发明方案优选进行参数调整更少的方案进行除尘效率调整。所以首先进行多元数组中元数最少的多远数据进行收敛条件判断，若满足收敛条件了，则无须进行后续判断，直接进行最少路径调整。

执行单元，用于基于所述优化路径的目标参数，生成并执行对应的调控指令。

具体的，确定了目标参数后，便可以针对目标参数进行对应选择的拟合路径进行参数调整，只要保证了拟合路径的目标参数达到预期，对应最终耦合效果(即除尘效率)便能达到预期。

本发明实施方式还提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的电除尘系统在线控制方法。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。