一种布袋除尘器运行状态的评价方法与流程

1.本发明提供一种布袋除尘器运行状态的评价方法，属于除尘技术领域，本发明适用于电力，工业锅炉，水泥，垃圾焚烧、陶瓷，化工、钢铁、炭黑、涂料、轮胎制造企业、食品、医药等行业工艺过程需要利用固定床，如布袋除尘器、陶瓷管除尘器等对颗粒物进行脱除，其采用离线或者在线反吹方式对布袋除尘器、陶瓷管除尘器进行清灰的领域。


背景技术：

2.颗粒物依然是国内环保部门关注的主要污染物，各地陆续出台的工业大气污染物排放标准已将颗粒物排放限值定为10mg/m3。电力，工业锅炉，水泥，垃圾焚烧、陶瓷，化工、钢铁、炭黑、涂料、轮胎制造企业、食品、医药等行业工艺过程需要多个除尘器，目前大多除尘器都已经改为布袋除尘器。其中布袋除尘器清灰方式为离线反吹或在线反吹。所述的离线反吹为布袋除尘仓室配有提升阀，当仓室开始清灰时，提升阀关闭，开启脉冲阀，对布袋进行反吹，脉冲阀反吹结束后，打开提升阀；所述的在线反吹是指在仓室提升阀不关闭的情况下，直接开启脉冲阀对布袋进行反吹。
3.当前市场需要能对布袋运行状态进行数字化展示，用于显示布袋是否出现了泄露，并对泄露仓室的布袋进行定点维修。
4.交流耦合技术的颗粒物监测仪已经成熟，可以测量布袋反吹时的逃逸峰，但是大多只有实时在线数据，没有对数据进行运算、归纳、统计，并用结果展示布袋的状态。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明提供一种布袋除尘器运行状态的评价方法，包括布袋除尘器的基线值、仓室谷值、逃逸峰面积三种数据展示布袋状态；其中基线值用于评价整个除尘器是否存在持续性泄露，逃逸峰面积值用于评价当前仓室或者当前排是否存在泄露，谷值用于评价离线反吹方式的除尘器仓室是否存在泄露。
6.基线值的数据采集周期为一个或者多个布袋除尘器反吹周期内的秒数据。
7.基线值的计算采用改进的局部异常因子lof算法，局部性近邻k取值3-8，对一个或者多个布袋除尘器反吹周期内采集的数据点p进行局部可达密度irdk(p)计算，并求数据点p的局部异常因子lofk(p)，筛选lofk(p)为0.1-1之间的数据点，选择数据数量最多的数据群，并对数据按由小到大排序，选取前50％-99％的数据进行平均得出基线值b(n),n为第n次，计算布袋除尘器的基线值。
8.仓室谷值是采集提升阀关闭期间交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据t(n1，n2)和基线值的差，n1表示第几仓室，n2为当前仓室提升阀关闭期间采集的数据个数，n2的数据长度不大于两个相邻仓室反吹的间隔时间；仓室谷值分为在线谷值和离线谷值。
9.在线谷值计算n1仓室的谷值g(n1)，t(n1，n2)和上一次布袋反吹周期内计算的布袋除尘器基线值b进行相减，并取绝对值，其中t(n1，n2)-b大于零时，g(n1)＝max(abs(t(n1，n2)-b))，t(n1，n2)-b小于零时，g(n1)＝-max(abs(t(n1，n2)-b))。
10.离线谷值采用基线值，也是离线仓室的谷值，记作g(m),m为当前关闭的第m号仓室。
11.逃逸峰面积包括仓室逃逸峰面积和脉冲阀逃逸峰面积。
12.仓室逃逸峰面积是基于根据提升阀时序信号，计算提升阀开启后延迟t秒，一般t取值在1-5秒，开始记录交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据f(n1，n2)，n1表示第几仓室，n2为当前仓室提升阀打开后逃逸峰数据采集个数，n2的数据长度不大于两个相邻仓室反吹的间隔时间；对第n1号布袋仓室，将f(n1，n2)，n2个有效数据进行积分，计算出当前布袋反吹后的逃逸量，记作l(n1)；
13.脉冲阀逃逸峰面积，当脉冲阀开启时，延迟t秒，一般t取值在1-5秒，开始记录交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据f(n3，n4)，n3代表第几排脉冲阀，n4为当前脉冲阀喷吹后逃逸峰采集个数，n4的数据长度不大于两个相邻脉冲阀工作的间隔时间；对第n3号脉冲阀，将f(n3，n4)有效数据进行积分，计算出当前布袋反吹后的逃逸峰面积，记作l(n5)。
14.本发明具有的技术效果：
15.本发明采用基线值、仓室谷值、逃逸峰面积三种数据展示布袋状态，基线值用于评价布袋除尘器是否存在泄露，逃逸峰面积和谷值用于评价布袋除尘器那一排，或者那个仓室出现了泄露。实现了布袋除尘器运行状态数字化，精确反应整个布袋除尘器的状态，以及泄露布袋的位置。
附图说明
16.图1是实施例1的逃逸峰实时监测数据；
17.图2是实施例2的泄露时仓室谷值展示；
18.图3是实施例3基线值上升，预示布袋泄露；
19.图4是实施例3，13个脉冲阀过去6小时逃逸峰面积均值。
具体实施方式
20.结合附图说明本发明的具体技术方案。
21.本发明采用交流耦合技术的颗粒物监测仪，实时监测布袋除尘器出口颗粒物的浓度，分别采用基线值、谷值，逃逸峰面积等三种数据展示布袋状态。其中基线值用于评价整个除尘器是否存在持续性泄露，逃逸峰面积值用于评价当前仓室或者当前排是否存在泄露，谷值用于评价离线反吹方式的除尘器仓室是否存在泄露。
22.其中，基线值是指布袋出现新建滤饼层无法堵塞孔隙或者漏洞时，颗粒物的持续性逃逸。布袋反吹后会出现逃逸峰或者提升阀关闭期间会出现下降的峰值持续的时间都不长，而且数值和基线值有明显区别。本发明采集一个或者多个布袋整个反吹周期内的所有数据p，计算数据点p局部可达密度irdk(p)，并求数据点p的局部异常因子lofk(p)，筛选lofk(p)为0.1-1之间的数据点，选择数据数量最多的数据群，并对数据按由小到大排序，剔除一定数量的最大值后，求平均得出布袋除尘器的基线值。
23.在线谷值是根据提升阀时序信号，实时监测提升阀关闭期间颗粒物浓度和基线值的比较所得绝对值最大值；当颗粒物浓度低于基线值时，采用负数表示，大于基线值时，采用正数表示；离线谷值是指在一个或者多个布袋除尘器反吹周期内，某一个仓室持续关闭，
得出关闭仓室的离线谷值，此时的离线谷值采用基线值代替。其中布袋除尘器反吹周期，对离线反吹布袋除尘器来说是指控制时序从第一个布袋仓室反吹开始到最后一个布袋仓室反吹结束；对在线反吹布袋除尘器来说是指从第一个脉冲阀反吹开始，到最后一个脉冲阀反吹结束。
24.逃逸峰面积是实时采集布袋除尘器反吹后颗粒物浓度信号，并对颗粒物浓度数据进行积分得出的数值；对于离线反吹，本发明根据提升阀的时序信号，监测提升阀打开后的颗粒物浓度，并对颗粒物浓度进行积分，积分数据作为当前布袋仓室反吹后的逃逸峰面积；对于在线反吹，根据脉冲阀反吹时序，实时采集布袋除尘器反吹后颗粒物浓度，并对颗粒物浓度数据进行积分，积分数据作为当前排布袋反吹后的逃逸峰面积；布袋除尘器的逃逸峰面积的大小代表当前布袋反吹后颗粒物逃逸的量。
25.基线值用于评价整个除尘器是否存在持续性泄露，逃逸峰面积用于评价当前仓室或者当前排是否存在泄露，谷值用于评价离线反吹方式的除尘器仓室是否存在泄露。
26.实时采集布袋除尘器反吹后颗粒物浓度的方式包括上位机软件通过modbusrtu、modubus tcp，modbus ascii协议读取交流耦合技术的颗粒物监测仪的实时数据；或者上位机软件通过modbusrtu、modubus tcp，modbus ascii协议读取4-20ma或0-5v等模拟量采集卡的数据，4-20ma或0-5v等模拟量采集卡采集交流耦合技术的颗粒物监测仪浓度输出的模拟量数据。当前提升阀或脉冲阀的时序信号的采集包括采用modbusrtu、modubus tcp，modbus ascii协议从布袋除尘器的控制单元读取。
27.具体的：
28.1、布袋除尘器的基线值
29.当前基于交流耦合技术的布袋除尘器泄露监测已经成熟，其原理是当脉冲阀对布袋进行有效清灰后，布袋细小的孔洞被吹开，新的滤饼层形成之前，会有一个快速的颗粒物逃逸峰；随着新的滤饼层的建立，细小孔洞逐渐被堵塞，颗粒物逃逸峰迅速下降。其实时监测数据如图1所示。
30.尖峰数据都是布袋脉冲阀反吹后，提升阀打开时颗粒物瞬间释放的逃逸峰，纵坐标为仪表测量的一次量和提升阀打开时颗粒物的逃逸浓度呈正相关。根据前面基线值的定义，产生脉冲阀反吹后逃逸峰的空隙会很快被新的滤饼层堵塞，不应该计算在基线值内。
31.基线值的计算采用改进的局部异常因子lof算法，局部性近邻k取值3-8，对一个或者多个布袋除尘器反吹周期内采集的数据点p进行局部可达密度irdk(p)计算，并求数据点p的局部异常因子lofk(p)，筛选lofk(p)为0.1-1之间的数据点，选择数据数量最多的数据群，并对数据按由小到大排序，选取前50％-99％的数据进行平均得出基线值b(n),n为第n次，计算布袋除尘器的基线值。
32.具体方法如下：
33.(1)实时读取交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据p(n),n为时间，一般以秒为单位，其中p(n)至少包括一个布袋反吹周期内的所有数据，计算数据点p局部可达密度irdk(p)，并求数据点p的局部异常因子lofk(p)，计算中的近邻k值选择为3-8；
34.(2)筛选局部异常因子lof为0.1-1之间的数据，并做数据数量统计，选择数据数量最多的数据群。
35.(3)对被选中的数据群内的数据按照由小到大排列，选择前50％-99％的数据进行
平均即为基线值，作为布袋反吹周期内布袋除尘器的基线值记作b(n),n为第n次计算布袋除尘器的基线值。
36.2、布袋除尘器谷值
37.布袋除尘器在线谷值根据提升阀时序信号，实时监测提升阀关闭期间颗粒物浓度和基线值的差的绝对值，绝对值最大值称为谷值；当颗粒物浓度低于基线值时，采用负数表示，大于基线值时，采用正数表示。
38.离线谷值是指在一个或者多个布袋除尘器整个反吹周期内，某一个仓室的提升阀持续关闭，得出关闭仓室的离线谷值，此时的离线谷值采用基线值代替。其中布袋除尘器整个反吹周期是指控制时序从第一个布袋仓室反吹开始到最后一个布袋仓室反吹结束。如图2所示，出现周期性下降的峰值是因为当前仓室有漏，当提升阀关闭后，仓室被隔离，测量数据下降。
39.对于在线谷值的检测具体做法如下：
40.(1)跟踪提升阀时序信号，当仓室的提升阀关闭时，开始记录交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据t(n1，n2)，n1代表仓室序号，n2当前仓室提升阀关闭期间采集的数据个数，n2的数据长度不大于提升阀关闭的时间；
41.(2)在仓室n1提升阀关闭周期数据采集结束后，计算n1仓室的谷值g(n1)，t(n1，n2)和上一轮布袋除尘器基线值b相减，并取绝对值，其中t(n1，n2)-b大于零时，g(n1)＝max(abs(t(n1，n2)-b))，t(n1，n2)-b小于零时，g(n1)＝-max(abs(t(n1，n2)-b))。
42.对于离线谷值的检测具体做法如下：
43.(1)实时读取交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据，p(n),n为时间，一般以秒为单位，其中p(n)至少包括一个布袋反吹周期内的所有数据,求数据点p局部可达密度irdk(p)，并求数据点p的局部异常因子lofk(p)，筛选lofk(p)为0.1-1之间的数据点，局部异常因子lof(local outlier factor)计算中的近邻k值选择为3-8；
44.(2)筛选局部异常因子lof为0.1-1之间的数据，并做数据数量统计，选择数据数量最多的数据群。
45.(3)对被选中的数据群内的数据按照由小到大排列，选择前50％-99％的数据进行平均，得出平均值即为基线值，此时的基线值也是当前布袋仓室关闭时的仓室谷值，记作g(m),m为当前关闭的第m号仓室。
46.3、布袋除尘器逃逸峰面积
47.逃逸峰面积是实时采集布袋除尘器反吹后颗粒物浓度信号，并对颗粒物浓度数据进行积分得出的数值；对于离线反吹，本发明根据提升阀的时序信号，监测提升阀打开后的颗粒物浓度，并对颗粒物浓度进行积分，积分数据作为当前布袋仓室反吹后的逃逸峰面积；对于在线反吹，根据脉冲阀反吹时序，实时采集布袋除尘器反吹后颗粒物浓度，并对颗粒物浓度数据进行积分，积分数据作为当前排布袋反吹后的逃逸峰面积；布袋除尘器的逃逸峰面积的大小代表当前布袋反吹后颗粒物逃逸的量。
48.对于离线反吹布袋仓室的逃逸峰面积具体做法如下：
49.(1)跟踪提升阀时序信号，当仓室的提升阀打开时，延迟t秒，根据交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的安装位置，t一般取值1-5s；开始记录交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据f(n1，n2)，n1第n1仓室，n2当前仓室提升阀打开后逃逸峰数据采集个数，n2的
数据长度不大于两个相邻仓室反吹的间隔时间；
50.(2)对第n1号布袋仓室，将f(n1，n2)，n2个有效数据进行积分，计算出当前布袋反吹后的逃逸峰面积，记作l(n1)。
51.对于在线反吹布袋仓室的逃逸峰面积具体做法如下：
52.(1)跟踪脉冲阀的时序信号，当脉冲阀开启时，延迟t秒，根据交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的安装位置，t一般取值1-5s；开始记录交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据f(n3，n4)，n3代表第几排脉冲阀，n4当前脉冲阀喷吹后逃逸峰采集个数，n4的数据长度不大于两个相邻脉冲阀工作的间隔时间；
53.(2)对第n3号脉冲阀，将f(n3，n4)，n4个有效数据进行积分，计算出当前排布袋反吹后的逃逸峰面积，记作l(n3)。
54.以下结合实施例具体说明：
55.实施例1
56.对于某离线布袋除尘器，有13个仓室，每个仓室反吹间隔时间为20s，基线值采用一个布袋反吹周期内260个数据进行局部异常因子lof(local outlier factor)计算，局部异常因子lof(local outlier factor)计算中的近邻k值选择为5，并计算每个数据点的局部异常因子lof，筛选局部局部异常因子lof在0.1-1之间的数据，并做数据数量统计，选择数据数量最多的数据群。对被选中的数据群内的数据按照由小到大排列，选择前80％的数据进行平均，得出平均值即为基线值，两个布袋反吹周期的基线值是8和10。如图1所示。其中积分时间去9s，计算各仓室的峰面积依次是，994，226，423，748，10，32，18，36，105，85，102，435，698。
57.实施例2
58.对于某离线反吹方式的除尘器，除尘器有9个室组成，每个室反吹间隔时间为12s。如图2所示，在一个布袋反吹周期内，对108个数据进行局部异常因子lof(local outlier factor)计算，筛选局部局部异常因子lof在0.1-1之间的数据，并做数据数量统计，选择数据数量最多的数据群。对被选中的数据群内的数据按照由小到大排列，选择前84％的数据进行平均，得出平均值即为基线值，计算得出的基线值为881，各仓室的在线谷值分别为-117，34，-84，1，-338，162，77，-833,-12；计算各仓室的峰值为2548，2098，2461，348，3066，2356，-1975，384，124。
59.基线值为881预示布袋出现严重泄露，从谷值上看，第5号和第8号谷值分别为-338和-833，图示明显看出有两个周期性下降明显的谷值，判定第5号和第8号存在泄露。
60.实施例3
61.对于在线反吹方式，除尘器有13个脉冲阀，每个脉冲阀反吹时间间隔为20s。如图3所示，在一个布袋反吹周期内，对260个数据进行局部异常因子lof(local outlier factor)计算，计算得出的基线值，其中基线值由20上升到80左右，判定布袋存在物理泄露，根据每个脉冲阀的逃逸峰面积如图4所示，确定4-5-6-7号脉冲阀喷吹后逃逸峰面积1200，存在泄露。

技术特征：
1.一种布袋除尘器运行状态的评价方法，其特征在于，包括布袋除尘器的基线值、仓室谷值、逃逸峰面积三种数据展示布袋状态；其中基线值用于评价整个除尘器是否存在持续性泄露，逃逸峰面积值用于评价当前仓室或者当前排是否存在泄露，谷值用于评价离线反吹方式的除尘器仓室是否存在泄露。2.根据权利要求1所述的一种布袋除尘器运行状态的评价方法，其特征在于，所述的基线值的数据采集周期为一个或者多个布袋除尘器反吹周期内的秒数据；所述的基线值的计算采用改进的局部异常因子lof算法，局部性近邻k取值3-8，将一个或者多个布袋除尘器反吹周期内采集的数据点p的局部可达密度ird
k
(p)，并求数据点p的局部异常因子lof
k
(p)，选取lof
k
(p)为0.1-1之间的数据点，选择数据数量最多的数据群，并对数据按由小到大排序，选取前50％-99％的数据进行平均得出基线值b(n),n为第n次，计算布袋除尘器的基线值。3.根据权利要求1所述的一种布袋除尘器运行状态的评价方法，其特征在于，所述的仓室谷值是采集提升阀关闭期间交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据t(n1，n2)和基线值的差，n1表示第几仓室，n2为当前仓室提升阀关闭期间采集的数据个数，n2的数据长度不大于两个相邻仓室反吹的间隔时间。4.根据权利要求2或3所述的一种布袋除尘器运行状态的评价方法，其特征在于，所述的仓室谷值分为在线谷值和离线谷值：在线谷值计算n1仓室的谷值g(n1)，t(n1，n2)和上一次布袋反吹周期内计算的布袋除尘器基线值b进行相减，并取绝对值，其中t(n1，n2)-b大于零时，g(n1)＝max(abs(t(n1，n2)-b))，t(n1，n2)-b小于零时，g(n1)＝-max(abs(t(n1，n2)-b))；离线谷值采用基线值代替，也是离线仓室的谷值，记作g(m),m为当前关闭的第m号仓室。5.根据权利要求1所述的一种布袋除尘器运行状态的评价方法，其特征在于，所述的逃逸峰面积包括仓室逃逸峰面积和脉冲阀逃逸峰面积；仓室逃逸峰面积是根据提升阀时序信号，计算提升阀打开后延迟t秒，开始记录交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据f(n1，n2)，n1表示第几仓室，n2为当前仓室提升阀打开后逃逸峰数据采集个数，n2的数据长度不大于两个相邻仓室反吹的间隔时间；对第n1号布袋仓室，将f(n1，n2)，n2个有效数据进行积分，计算出当前布袋反吹后的逃逸量，记作l(n1)；脉冲阀逃逸峰面积，当脉冲阀开启时，延迟t秒，开始记录交流耦合技术的颗粒物浓度在线监测的数据f(n3，n4)，n3代表第几排脉冲阀，n4为当前脉冲阀喷吹后逃逸峰采集个数，n4的数据长度不大于两个相邻脉冲阀工作的间隔时间；对第n3号脉冲阀，将f(n3，n4)有效数据进行积分，计算出当前布袋反吹后的逃逸量，记作l(n5)。

技术总结
本发明提供一种布袋除尘器运行状态的评价方法，其特征在于，包括布袋除尘器的基线值、仓室谷值、逃逸峰面积三种数据展示布袋状态；其中基线值用于评价整个除尘器是否存在持续性泄露，逃逸峰值用于评价当前仓室或者当前排是否存在泄露，谷值用于评价离线反吹方式的除尘器仓室是否存在泄露。尘器仓室是否存在泄露。尘器仓室是否存在泄露。


技术研发人员：白勇
受保护的技术使用者：上海勃创环保科技有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/8/31