一种真空泵节能控制方法、系统和脱水真空系统

技术领域

本发明涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种真空泵节能控制方法、系统和脱水真空系统。

背景技术

随着大气污染物排放新标准的颁布，烟气中二氧化硫、粉尘排放标准进一步提高，电力行业、冶金行业等大型重点排污企业都已经安装了有效的治理设备。目前烟气治理的主要工艺路线是湿法脱硫，尤其是电力行业90％以上为湿法脱硫工艺。传统的湿法脱硫工艺对应的湿法脱硫设备的各系统都存在能源浪费的问题，特别是脱水真空系统，脱水真空系统的工作原理如下：

来自于石膏旋流器底流的石膏浆液平铺于脱水机的滤布上，滤饼测厚仪安装于脱水机上，采集石膏滤饼的厚度数值并将其传送至计算控制中心，脱水机与汽水分离器相连，通过汽水分离器将抽吸过来的气水混合物进行气液分离，液体进入滤液池，气体进入真空泵，这样滤布上的浆液在真空抽吸的作用下进行过滤形成石膏滤饼，滤饼的厚度会因石膏旋流器底流量及密度的变化而不同，脱水真空系统中的真空泵是水环式的真空泵，只有一种工频运行方式，这样无论石膏滤饼厚度怎么变，真空泵的抽吸量及压力不变，真空泵设备厂家就会按最大的滤饼厚度进行设计，从而造成能源的浪费，因此传统的脱硫系统节能减排迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，具体针对能源浪费等问题，具体提供了一种真空泵节能控制方法、系统和脱水真空系统，以降低能耗，具体如下：

1)第一方面，本发明提供一种真空泵节能控制方法，具体技术方案如下：

测量当前石膏滤饼的厚度，其中，脱水真空系统中的脱水机将来自于石膏旋流器的浆液进行浓缩，得到石膏滤饼；

计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速，其中，脱水机、脱水真空系统中的汽水分离器和真空泵依次通过管道连接，将脱水真空系统中原有的水环式真空泵替换为具有转速调节功能的真空泵。

本发明提供的一种真空泵节能控制方法的有益效果如下：

不同厚度的石膏滤饼对应真空泵的不同的抽吸量和抽吸压力，真空泵的抽吸量和抽吸压力通过调整真空泵的转速实现，根据实际的石膏滤饼的厚度，能够实时对湿法脱硫设备的脱水真空系统中的真空泵的转速进行调整，达到降低能耗的目的。

在上述方案的基础上，本发明的一种真空泵节能控制方法还可以做如下改进。

进一步，测量当前石膏滤饼的厚度，包括：通过滤饼测厚仪测量当前石膏滤饼的厚度。

进一步，具有转速调节功能的真空泵为磁悬浮真空泵，脱水机为真空皮带脱水机。

2)第二方面，本发明还提供一种真空泵节能控制系统，具体技术方案如下：

数据采集模块用于：测量当前石膏滤饼的厚度，其中，脱水真空系统中的脱水机将来自于石膏旋流器的浆液进行浓缩，得到石膏滤饼；

数控模块用于：计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速，其中，脱水机、脱水真空系统中的汽水分离器和真空泵依次通过管道连接，将脱水真空系统中原有的水环式真空泵替换为具有转速调节功能的真空泵。

在上述方案的基础上，本发明的一种真空泵节能控制系统还可以做如下改进。

进一步，数据采集模块为滤饼测厚仪。

进一步，具有转速调节功能的真空泵为磁悬浮真空泵，脱水机为真空皮带脱水机。

3)第三方面，本发明还提供一种脱水真空系统，具体技术方案如下：

包括脱水真空系统本体、数据采集模块和数控模块；

数据采集模块测量当前石膏滤饼的厚度，其中，脱水真空系统本体中的脱水机将来自于石膏旋流器的浆液进行浓缩，得到石膏滤饼；

数控模块计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速，其中，脱水机、脱水真空系统本体中的汽水分离器和真空泵依次通过管道连接，将脱水真空系统本体中原有的水环式真空泵替换为具有转速调节功能的真空泵。

在上述方案的基础上，本发明的一种脱水真空系统还可以做如下改进。

进一步，数据采集模块为滤饼测厚仪。

进一步，具有转速调节功能的真空泵为磁悬浮真空泵，脱水机为真空皮带脱水机。

4)第四方面，本发明还提供一种湿法脱硫设备，包括上述任一项的一种脱水真空系统。

需要说明的是，本发明的第二方面至第四方面的技术方案及对应的可能的实现方式所取得的有益效果，可以参见上述对第一方面及其对应的可能的实现方式的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的一种真空泵节能控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例的一种真空泵节能控制方法的实现架构示意图；

图3为本发明实施例的一种真空泵节能控制系统的结构示意图；

图4为数控模块的结构示意图；

图5为本发明实施例的一种脱水真空系统的结构示意图；

图6为本发明实施例的一种计算机设备的结构示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例的一种真空泵节能控制方法，包括如下步骤：

S1、测量当前石膏滤饼的厚度，其中：

1)脱水真空系统400中的脱水机将来自于石膏旋流器1的浆液进行浓缩，得到石膏滤饼；

2)具体通过有超声型、雷达型、激光型的滤饼测厚仪5测量当前石膏滤饼的厚度，也可根据实际情况选用其它类型的滤饼测厚仪5。

S2、计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速，其中，脱水机、脱水真空系统400中的汽水分离器3和真空泵依次通过管道连接，将脱水真空系统400中原有的水环式真空泵替换为具有转速调节功能的真空泵，

其中，对具有转速调节功能的真空泵、脱水机和滤饼测厚仪5的解释如下：

1)具有转速调节功能的真空泵为磁悬浮真空泵4，也可为各种具有真空抽吸功能的设备，脱水机为真空皮带脱水机2，也可替换为其它具有各种功能的脱水设备。

2)滤饼测厚仪5为数据采集元件，其功能是实时测量滤饼厚度，并将其传送给计算控制中心6，不限于其安装位置及形态特征。

S2具体包括：

S20、计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，具体通过如下两种方式实现：

1)第一种方式：

根据大量的历史数据及经验，确定每个石膏滤饼的厚度的具体值对应的磁悬浮真空泵4的最优转速，然后进行数据拟合，得到石膏滤饼厚度与最优转速之间的函数方程，将当前石膏滤饼的厚度带入该函数方程，计算得到当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速。

2)第二种方式：

根据大量的历史数据及经验，确定每个石膏滤饼的厚度的具体值对应的磁悬浮真空泵4的最优转速，将石膏滤饼的厚度作为输入，将磁悬浮真空泵4的最优转速作为输出，对预设深度学习模型进行训练，得到训练好的预设深度学习模型，将当前石膏滤饼的厚度输入训练好的预设深度学习模型，计算得到当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速。

其中，预设深度学习模型为卷积神经网络(CNN)，也可根据实际情况选用其它的深度学习模型。

S21、将当前石膏滤饼的厚度，结合函数关系计算得到当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，然后将下一步的指令发送给DCS真空泵变频控制装置，控制磁悬浮真空泵4变频运行，进而调整磁悬浮真空泵4的转速，直至使磁悬浮真空泵4以最优转速运行。

如图2所示，对磁悬浮真空泵4、真空皮带脱水机2、汽水分离器3、滤饼测厚仪5和石膏旋流器1的连接关系进行如下解释：

1)真空皮带脱水机2的出口与汽水分离器3的入口通过管道相连接，真空皮带脱水机2用于：将来自于石膏旋流器1的浆液进行浓缩，形成石膏滤饼，并将气水混合体输送至汽水分离器3；

2)磁悬浮真空泵4的入口端与汽水分离器3的出口通过管道相连，汽水分离器3用于：将来自于真空皮带脱水机2的气水混合体进行气水分离，分离出的气体进入磁悬浮真空泵4，分离的液体流入滤液池。

3)磁悬浮真空泵4的出口端与出口管道相连，以通过出口管道将气体排出。

4)滤饼测厚仪5安装于真空皮带脱水机2的机架上，测量当前石膏滤饼的厚度并发送至计算控制中心6，滤饼测厚仪5为一数据采集元件。

磁悬浮真空泵4有两个重要的参数：一是抽吸量，二是抽吸压力。这两个参数需要通过调整磁悬浮真空泵4的转速来实现，不同的石膏滤饼的厚度需要不同的抽吸量和抽吸压力与之对应，本发明是在传统的脱水真空系统400的基础上进行优化而成，具体地，本发明将传统的脱水真空系统400中的原有的水环式真空泵替换为具有转速调节功能的真空泵，运行转速、频率可以随石膏滤饼厚度的变化而调整，达到高效节能的目的。

在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号S1、S2等，但只是本发明给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。

如图3所示，本发明实施例的本发明还提供一种真空泵节能控制系统200，包括数据采集模块201和数控模块202；

数据采集模块201用于：测量当前石膏滤饼的厚度，其中，脱水真空系统400中的脱水机将来自于石膏旋流器1的浆液进行浓缩，得到石膏滤饼；

数控模块202用于：计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速，其中，脱水机、脱水真空系统400中的汽水分离器3和真空泵依次通过管道连接，将脱水真空系统400中原有的水环式真空泵替换为具有转速调节功能的真空泵。

可选地，在上述技术方案中，数据采集模块201为滤饼测厚仪5。

可选地，在上述技术方案中，具有转速调节功能的真空泵为磁悬浮真空泵4，脱水机为真空皮带脱水机2。

其中，数控模块202具体包括：数据建模模块2020、数据分析模块2021和频率控制模块2022，如图4所示，具体地：

1)数据建模模块2020用于：根据大量的历史数据及经验，确定每个石膏滤饼的厚度的具体值对应的磁悬浮真空泵4的最优转速，然后进行数据拟合，得到石膏滤饼厚度与最优转速之间的函数方程，或者，根据大量的历史数据及经验，确定每个石膏滤饼的厚度的具体值对应的磁悬浮真空泵4的最优转速，将石膏滤饼的厚度作为输入，将磁悬浮真空泵4的最优转速作为输出，对预设深度学习模型进行训练，得到训练好的预设深度学习模型。

2)数据分析模块2021用于：将当前石膏滤饼的厚度带入该函数方程，计算得到当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，或者，将当前石膏滤饼的厚度输入训练好的预设深度学习模型，计算得到当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速。

3)频率控制模块2022用于：通过DCS真空泵变频控制装置控制磁悬浮真空泵4变频运行，进而调整磁悬浮真空泵4的转速，直至使磁悬浮真空泵4以最优转速运行。

需要说明的是，本发明的一种真空泵节能控制系统200是一种智慧运行平台，上述实施例提供的一种真空泵节能控制系统200的有益效果与上述一种真空泵节能控制方法的有益效果相同，在此不再赘述。此外，上述实施例提供的系统在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统根据实际情况划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，在此不再赘述。

如图5所示，本发明实施例的一种脱水真空系统400，包括脱水真空系统本体401、数据采集模块201和数控模块202；

数据采集模块201测量当前石膏滤饼的厚度，其中，脱水真空系统本体401中的脱水机将来自于石膏旋流器1的浆液进行浓缩，得到石膏滤饼；

其中，脱水真空系统本体401为现有的脱水真空系统400，即传统的脱水真空系统400。

数控模块202计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速，其中，脱水机、脱水真空系统本体401中的汽水分离器3和真空泵依次通过管道连接，将脱水真空系统本体401中原有的水环式真空泵替换为具有转速调节功能的真空泵。

可选地，在上述技术方案中，数据采集模块201为滤饼测厚仪5。

可选地，在上述技术方案中，具有转速调节功能的真空泵为磁悬浮真空泵4，脱水机为真空皮带脱水机2。

本发明实施例的一种脱水真空系统400的具体实现过程详见方法实施例，在此不再赘述。

本发明实施例的一种湿法脱硫设备，包括上述任一项的一种脱水真空系统400。

如图6所示，本发明实施例的一种计算机设备300，计算机设备300包括处理器320，处理器320与存储器310耦合，存储器310中存储有至少一条计算机程序330，至少一条计算机程序330由处理器320加载并执行，以使计算机设备300实现上述“计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速”的步骤，具体地：

计算机设备300可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或多个处理器320(Central Processing Units，CPU)和一个或多个存储器310，其中，该一个或多个存储器310中存储有至少一条计算机程序330，该至少一条计算机程序330由该一个或多个处理器320加载并执行，以使该计算机设备300实现上述“计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速”的步骤。当然，该计算机设备300还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该计算机设备300还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。

本发明实施例的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机实现上述“计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速”的步骤。

可选地，计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。

在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述“计算当前石膏滤饼的厚度对应的最优转速，并将具有转速调节功能的真空泵的转速调节至最优转速”的步骤。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、等是用于区别类似的对象，而代表对特定的顺序或先后次序进行限定。在适当情况下对于类似的对象的使用顺序可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了图示或描述的顺序以外的顺序实施。

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品，因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。