CN106909698B - 一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法 - Google Patents

一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其采集烟气参数和设备运行参数后采用无线网络进行数据传输数据服务中心，能够实时获取除尘器内的各项参数，高效快捷，最短时间内获悉除尘器运行情况；通过参数监控模块检测并报送异常事件，除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果与运维经验数据库进行对比分析及专家人员分析，实现除尘器对参数的监控报警、综合诊断分析；本发明分别在除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果与运维经验数据库进行对比分析后，以及专家人员分析后给出分析报告及解决方案，真正实现风险预估，预防故障的发生，为科学合理使用除尘器提供依据。

Description

一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法
技术领域
本发明涉及除尘器监控管理技术领域，特别是一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法。
背景技术
近年来雾霾现象越来越严重，工业粉尘排放是重要的原因之一，袋式除尘器作为控制粉尘排放的主要设备，得到了大力普及，但长期以来，袋式除尘器及其滤袋的运行与维护一直是使用过程的薄弱环节，企业受到袋式除尘器阻力高、滤袋使用寿命短、粉尘排放不达标等诸多问题的困扰。
目前定期计划检修仍旧是我国袋除尘器设备普遍应用的检修策略，这种检修方法主要依靠巡检人员定期到现场进行检查、定期停机检修或者故障停机检修，不仅浪费大量的人力及物力，而且设备整体故障率增加。
而作为袋式除尘器的核心部件的滤袋，处于除尘器内部，表面难以观测，并且对于滤袋寿命信息只能通过停机时抽取样袋送专业的检测机构测试才能得到。这样的方法耗时长，不能及时的了解滤袋的使用情况，也就无法指导除尘器的运行，导致滤袋的使用寿命远远低于设计寿命，增加了设备维护成本，加之企业环保人才短缺在面对除尘器阻力高、滤袋使用寿命短、粉尘排放不达标等问题时难以及时获得技术支持，小故障逐渐恶化，最终造成维护所花费的人力、资金都大大增加，给企业带来了巨大压力。
虽然，目前出现了针对袋式除尘器进行监测报警的工控软件，但其不能进行综合的诊断和分析，普通的技术人员难以从这些数据中预先发现问题和提出解决问题的措施，只能在故障发生后寻找问题的原因，在运行维护工作中长期处于被动状态。
发明内容
本发明为解决上述问题，提出一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其实现对袋式除尘器的自动检测，通过模型分析获取除尘器运行状况和滤袋剩余寿命，及时预估故障、风险，提高设备运行效率，降低维护成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其采用除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理的***包括由相互关联的工业数据库、关系数据库和集成有参数监控模块的数据接收软件，集成了除尘器状态分析模块、滤袋寿命管理模块、运维诊断模块和运维经验数据库的应用层，以及客户端，该应用层分别与客户端和数据服务中心连接，由以下步骤具体实施：
S1.采集除尘器中的烟气参数和设备运行参数，并通过无线网络将烟气参数和设备运行参数传输至数据服务中心；
S2.数据服务中心的数据接收软件接收到烟气参数和设备运行参数，参数监控模块监测并判断参数是否异常，出现异常则自动发起异常事件报送至应用层，数据接收软件接收的所有数据缓存于关系数据库中；
S3.应用层接收到异常事件的报送后，通过除尘器状态分析模块、滤袋寿命管理模块进行除尘器状态分析和滤袋寿命预估分析，除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果均存储于工业数据库中；
S4.应用层调取中除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果与运维经验数据库存储的数据进行对比分析，通过运维诊断模块判断运维经验数据库中是否存在应对策略，当“是”时，运维诊断模块生成异常事件分析报告和解决方案；当“否”时，应用层将该异常事件反馈至运维人员并执行步骤S5；
S5.运维人员通过集成了人机交互界面的客户端提取异常烟气参数和设备运行参数，然后运维人员对参数分析后生成异常分析报告并发起专家会诊，由客户端通知相关领域的专家，专家通过客户端与运维人员建立联系，运维人员通过客户端将异常烟气参数和设备运行参数及异常参数分析报告报送至相关的专家人员，经专家人员分析后提出应对策略，并生成异常事件分析报告及解决方案反馈至运维人员。
所述步骤S1中，采用参数检测设备来获取烟气参数和设备运行参数，采用RTU设备上传参数至数据服务中心，RTU设备读取参数检测设备的信号，经内置的远程通讯***采用TCP/IP或modbus数据传输协议、通过GPRS、3G或4G无线网络传输至数据服务中心指定的IP地址；
所述采集的烟气参数包括二氧化硫浓度、氮氧化物浓度、进口粉尘浓度、出口粉尘浓度、烟气流速、进口氧含量、出口氧含量，进口烟气温度、出口烟气温度，采集的设备运行参数包括进口压力和出口压力。
所述数据服务中心的数据接收软件为KingSCADA，在KingSCADA中设置烟气参数阀值和设备运行参数阀值，KingSCADA接收的烟气参数和设备运行参数超出此阀值则自动发起事件报送至应用层。
所述客户端为电脑客户端、手机APP和浏览器中的一种或多种，客户端与应用层之间通过Internet通信。
所述步骤S3的滤袋寿命预估分析和除尘器状态分析均采用数学模型进行分析，其中滤袋寿命预估分析的数学模型依据相应的滤袋型号建立，在滤袋寿命预估分析模块中记录滤袋使用时间数据，将异常参数和滤袋使用时间数据代入数学模型中计算获得滤袋剩余使用寿命。
进一步，所述滤袋寿命预估分析的数学模型如下：
y≥35000－t－f(SO2)－f(O2)；
f(SO2)＝251+755.78(SO2×0.01)－108.9(SO2×0.01)2+6.16(SO2×
0.01)3；
f(O2)＝24.5－60.587×O2+29.406×O2 2－1.018×O2 3；
式中：y——滤袋剩余使用寿命，h；
t——已使用时间，h；
SO2——进口二氧化硫浓度，mg/m3；
O2——进口氧含量，％。
进一步：所述除尘器状态分析的数学模型如下：
Figure GDA0002326616210000041
式中：IRSi——控制因子i运行状态分指数，L≤i≤H；
Ci——控制因子i的监测值；
BH——与Ci相近的控制因子限值的高位值；
BL——与Ci相近的控制因子限值的低位值；
IRSH——与BH对应的运行状态分指数；
IRSL——与BL对应的运行状态分指数；
RS＝max(IRSTOT,IRSP,IRSy)；
式中：RS——运行状态指数；
IRSTOT——出口粉尘分指数；
IRSP——除尘器运行阻力分指数；
IRSy——滤袋剩余寿命分指数。
所述客户端为电脑客户端、手机APP和浏览器中的一种或多种，客户端与应用层之间通过Internet通信。
本发明的有益效果是：
一、本发明采用无线网络进行数据(参数)传输，能够实时获取除尘器内的各项参数，高效快捷，最短时间内获悉除尘器运行情况；
二、本发明通过设立三级参数检测机制，依次从参数监控模块检测并报送异常事件，到除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果与运维经验数据库进行对比分析，再到专家人员分析，实现除尘器对参数的监控报警、综合诊断分析；
三、本发明分别在除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果与运维经验数据库进行对比分析后，以及专家人员分析后给出分析报告及解决方案，真正实现风险预估，预防故障的发生，为科学合理使用除尘器提供依据。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明方法的流程简图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，包括由相互关联的工业数据库、关系数据库和集成有参数监控模块的数据接收软件，集成了除尘器状态分析模块、滤袋寿命管理模块、运维诊断模块和运维经验数据库的应用层，以及客户端，该应用层分别与客户端和数据服务中心连接，由以下步骤具体实施：
S1.采集除尘器中的烟气参数和设备运行参数，并通过无线网络将烟气参数和设备运行参数传输至数据服务中心；
S2.数据服务中心的数据接收软件接收到烟气参数和设备运行参数，参数监控模块监测并判断参数是否异常，出现异常则自动发起异常事件报送至应用层，数据接收软件接收的所有数据缓存于关系数据库中；
S3.应用层接收到异常事件的报送后，通过除尘器状态分析模块、滤袋寿命管理模块进行除尘器状态分析和滤袋寿命预估分析，除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果均存储于工业数据库中；
S4.应用层调取中除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果与运维经验数据库存储的数据进行对比分析，通过运维诊断模块判断运维经验数据库中是否存在应对策略，当“是”时，运维诊断模块生成异常事件分析报告和解决方案；当“否”时，应用层将该异常事件反馈至运维人员并执行步骤S5；
S5.运维人员通过集成了人机交互界面的客户端提取异常烟气参数和设备运行参数，然后运维人员对参数分析后生成异常分析报告并发起专家会诊，由客户端通知相关领域的专家，专家通过客户端与运维人员建立联系，运维人员通过客户端将异常烟气参数和设备运行参数及异常参数分析报告报送至相关的专家人员，经专家人员分析后提出应对策略，并生成异常事件分析报告及解决方案反馈至运维人员，再由运维人员将解决方案通过客户端发送给客户。
所述步骤S1中，采用参数检测设备来获取烟气参数和设备运行参数，采用RTU设备上传参数至数据服务中心，RTU设备读取参数检测设备的信号，经内置的远程通讯***采用TCP/IP或modbus数据传输协议、通过GPRS、3G或4G无线网络传输至数据服务中心指定的IP地址；
所述采集的烟气参数包括二氧化硫浓度、氮氧化物浓度、进口粉尘浓度、出口粉尘浓度、烟气流速、进口氧含量、出口氧含量，进口烟气温度、出口烟气温度，采集的设备运行参数包括进口压力和出口压力。
所述数据服务中心的数据接收软件为KingSCADA，在KingSCADA中设置烟气参数阀值和设备运行参数阀值，KingSCADA接收的烟气参数和设备运行参数超出此阀值则自动发起事件报送至应用层。
所述客户端为电脑客户端、手机APP和浏览器中的一种或多种，客户端与应用层之间通过Internet通信。
所述步骤S3的滤袋寿命预估分析和除尘器状态分析均采用数学模型进行分析，其中滤袋寿命预估分析的数学模型依据相应的滤袋型号建立，在滤袋寿命预估分析模块中记录滤袋使用时间数据，将异常参数和滤袋使用时间数据代入数学模型中计算获得滤袋剩余使用寿命。
本实施例采用的滤袋寿命预估分析的数学模型如下：
y≥35000－t－f(SO2)－f(O2)；
f(SO2)＝251+755.78(SO2×0.01)－108.9(SO2×0.01)2+6.16(SO2×
0.01)3；
f(O2)＝24.5－60.587×O2+29.406×O2 2－1.018×O2 3；
式中：y——滤袋剩余使用寿命，h；
t——已使用时间，h；
SO2——进口二氧化硫浓度，mg/m3；
O2——进口氧含量，％。
本实施例采用的除尘器状态分析的数学模型如下：
Figure GDA0002326616210000081
式中：IRSi——控制因子i运行状态分指数，L≤i≤H；Ci——控制因子i的监测值；
BH——与Ci相近的控制因子限值的高位值；
BL——与Ci相近的控制因子限值的低位值；
IRSH——与BH对应的运行状态分指数；
IRSL——与BL对应的运行状态分指数；
RS＝max(IRSTOT,IRSP,IRSy)；
式中：RS——运行状态指数；
IRSTOT——出口粉尘分指数；
IRSP——除尘器运行阻力分指数；
IRSy——滤袋剩余寿命分指数。
表1：运行状态分指数及对应控制因子限值
Figure GDA0002326616210000082
Figure GDA0002326616210000091
表2：运行状态指数及相关信息
运行状态指数 类别 表示颜色
0～100 优 绿色
101～200 良 黄色
201～300 差 红色
从表1-2可以看出运行状态分指数IRS升高，出口粉尘浓度降低，除尘器运行阻力加大，滤袋使用寿命随着降低，得出的运行状态指数升高，最后得出的除尘器运行状况从优到良再到差，能够有效诊断出除尘器运行状况和滤袋使用寿命，为运维人员和专家提供分析依据，并作为异常分析报告和解决方案的重要参考。
下面以某电厂使用的袋式除尘器为例，袋式除尘器采用550g/m2纯PPS滤料，采集到的参数有除尘器进口温度124℃，进口氧含量7.95％，进口二氧化硫浓度1459mg/m3，进口氮氧化物浓度411mg/m3，滤袋已使用时间8640小时，代入滤袋寿命预估分析的数学模型得：
f(SO2)＝7228h；f(O2)＝890h，y＝18242h。
代入除尘器运行状态分析的数学模型得：
Figure GDA0002326616210000092
Figure GDA0002326616210000101
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其特征在于：包括由相互关联的工业数据库、关系数据库和集成有参数监控模块的数据接收软件，集成了除尘器状态分析模块、滤袋寿命管理模块、运维诊断模块和运维经验数据库的应用层，以及客户端，该应用层分别与客户端和数据服务中心连接，由以下步骤具体实施：
S1.采集除尘器中的烟气参数和设备运行参数，并通过无线网络将烟气参数和设备运行参数传输至数据服务中心；
S2.数据服务中心的数据接收软件接收到烟气参数和设备运行参数，参数监控模块监测并判断参数是否异常，出现异常则自动发起异常事件报送至应用层，数据接收软件接收的所有数据缓存于关系数据库中；
S3.应用层接收到异常事件的报送后，通过除尘器状态分析模块、滤袋寿命管理模块分别进行除尘器状态分析和滤袋寿命预估分析，除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果均存储于工业数据库中；
S4.应用层调取中除尘器状态分析结果和滤袋寿命预估分析结果与运维经验数据库存储的数据进行对比分析，通过运维诊断模块判断运维经验数据库中是否存在应对策略，当“是”时，运维诊断模块生成异常事件分析报告和解决方案；当“否”时，应用层将该异常事件反馈至运维人员并执行步骤S5；
S5.运维人员通过集成了人机交互界面的客户端提取异常烟气参数和设备运行参数，然后运维人员对参数分析后生成异常分析报告并发起专家会诊，由客户端通知相关领域的专家，专家通过客户端与运维人员建立联系，运维人员通过客户端将异常烟气参数和设备运行参数及异常参数分析报告报送至相关的专家人员，经专家人员分析后提出应对策略，并生成异常事件分析报告及解决方案反馈至运维人员。
2.如权利要求1所述的一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其特征在于：所述步骤S1中，采用参数检测设备来获取烟气参数和设备运行参数，采用RTU设备上传参数至数据服务中心，RTU设备读取参数检测设备的信号，内置的远程通讯***采用TCP/IP或modbus数据传输协议、通过GPRS、3G或4G无线网络传输至数据服务中心指定的IP地址；
所述采集的烟气参数包括二氧化硫浓度、氮氧化物浓度、进口粉尘浓度、出口粉尘浓度、烟气流速、进口氧含量、出口氧含量，进口烟气温度、出口烟气温度，采集的设备运行参数包括进口压力和出口压力。
3.如权利要求1所述的一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其特征在于：所述数据服务中心的数据接收软件为KingSCADA，在KingSCADA中设置烟气参数阀值和设备运行参数阀值，KingSCADA接收的烟气参数和设备运行参数超出此阀值则自动发起事件报送至应用层。
4.如权利要求1所述的一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其特征在于：所述步骤S3的滤袋寿命预估分析和除尘器状态分析均采用数学模型进行分析，其中滤袋寿命预估分析的数学模型依据相应的滤袋型号建立，在滤袋寿命预估分析模块中记录滤袋使用时间数据，将异常参数和滤袋使用时间数据代入数学模型中计算获得滤袋剩余使用寿命。
5.如权利要求4所述的一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其特征在于：所述滤袋寿命预估分析的数学模型如下：
y≥35000－t－f(SO2)－f(O2)；
f(SO2)＝251+755.78(SO2×0.01)－108.9(SO2×0.01)2+6.16(SO2×0.01)3；
f(O2)＝24.5－60.587×O2+29.406×O2 2－1.018×O2 3；
式中：y——滤袋剩余使用寿命，h；
t——已使用时间，h；
SO2——进口二氧化硫浓度，mg/m3；
O2——进口氧含量，％。
6.如权利要求4所述的一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其特征在于：所述除尘器状态分析的数学模型如下：
Figure FDA0002440794190000031
式中：IRSi——控制因子i运行状态分指数，L≤i≤H；
Ci——控制因子i的监测值；
BH——与Ci相近的控制因子限值的高位值；
BL——与Ci相近的控制因子限值的低位值；
IRSH——与BH对应的运行状态分指数；
IRSL——与BL对应的运行状态分指数；
RS＝max(IRSTOT,IRSP,IRSy)；
式中：RS——运行状态指数；
IRSTOT——出口粉尘分指数；
IRSP——除尘器运行阻力分指数；
IRSy——滤袋剩余寿命分指数。
7.如权利要求1所述的一种除尘器运维诊断和滤袋实时寿命管理方法，其特征在于：所述客户端与应用层之间通过Internet通信。
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