一种电除尘器自适应清灰控制方法与流程

本发明涉及工业含尘烟气电除尘器清灰控制，具体涉及一种用于干式电除尘器收尘极板振打清灰过程中、根据电场二次电流瞬态采样实时识别振打子阶段并自适应停振与跨分区调度的控制方法及其系统。

背景技术：

1、电除尘器是利用高压直流电场对烟气中带电粉尘颗粒进行吸附捕集的设备，广泛应用于燃煤电厂、烧结机机头、水泥窑、冶炼炉等含尘工业烟气治理场合，其除尘效率最高可达 99% 以上。粉尘在荷电后被吸附至接地的集尘极板表面形成灰层，灰层需要被周期性清除以维持电场效率，通常采用机械振打装置以重锤或电磁线圈冲击集尘极板使灰层成片脱落，落入设备底部的灰斗中由输灰系统外送。

2、围绕振打装置本身的机械结构，业内已发展出多种典型方案，包括侧部挠臂锤、顶部凸轮拨动、电磁脉冲式、声波清灰等。在振打装置的控制策略层面，主流的工程现状有以下几种路线：第一种是预设振打周期路线，以试验经验确定每一个振打分区的振打间隔时间与每次振打的振打时长，在运行过程中一直按该预设时长动作；第二种是阈值触发路线，在第一种路线基础上，加入对电场二次电流均值或火花放电频次的阈值监测，当监测量越过预设阈值时立即触发一次振打；第三种是历史数据驱动的智能预测路线，利用机器学习模型对长期运行数据进行训练，预测各时段的最优振打周期。

3、上述三种路线虽然在工程落地上各具优势，但都存在一个共同的、长期被业内观察到却始终未被工程化的问题。具体地，采用上述任何一种路线的电除尘器，其振打过程一旦被触发，均按预设的固定振打时长执行，在该振打时长之内振打机构持续输出冲击力，直至预设时长结束才停止。然而实际运行中，单次振打过程并非均匀单调：振打开始的初期，集尘极板表面累积的灰层在冲击力作用下成片脱落，这一阶段灰层等效电阻迅速下降，使所述振打分区所在电场的二次电流出现明显回升；主体灰层脱落之后，极板表面进入相对洁净的稳态，二次电流变化趋于平缓；若此时振打继续作用，已落入灰斗的细粉尘以及尚附着于极板下沿的残余灰会被持续的机械扰动重新扬起，在电场内形成局部弥散尘团，该现象即为业内俗称的二次扬尘。二次扬尘不仅会使本电场的二次电流出现反向抖动，还会随烟气流向下游电场，加重下游电场的清灰负担，严重时直接导致出口烟尘浓度短时超标。

4、业内对二次扬尘现象虽有长期观察，例如烧结机机头电除尘器末电场调试中运行人员常能听到振打末段二次电流出现抖动声并伴随出口浓度短时升高，但是该现象在电场二次电流时序中的瞬态特征始终未被工程化为停振判据。其根本原因在于，现有控制策略将单次振打视为不可继续细分的原子事件，在该事件内部不再做进一步识别；再加上现有电场二次电流采样普遍以 1 秒甚至数秒为步长，采样密度远不足以刻画振打瞬态过程中的电流变化曲线形状。具体而言，现有的电除尘器低压控制系统普遍以可编程逻辑控制器为执行机构，采样周期由可编程逻辑控制器的扫描周期决定，典型值在 50 毫秒至 1 秒之间；以 100 毫秒采样周期为例，单次振打动作总时长 400 毫秒仅产生 4 个采样点，这一采样密度即使用最先进的统计判据也无法在单次振打过程内部识别出主剥落-平台-扬尘前兆三种状态。即使有部分高端电除尘器配置了采样周期低于 50 毫秒的高速采样模块，所获得的密采样数据通常仅用于事后的运行分析与历史趋势统计，而不会被反馈到当下的振打动作控制回路中作为停振依据。换言之，业内多年来虽然具备产生密采样数据的硬件能力，但未将密采样数据用作振打过程实时停振的工程化判据。

5、此外，业内有少数研究尝试用机器学习方法对振打周期作历史数据驱动的预测，典型路径是收集长期运行的电场二次电流均值、出口烟尘浓度、负荷波动等数据训练神经网络模型，据此预测各时段的最优振打周期。这一路径的缺陷有三：第一，该路径仍然在"振打周期"粒度上作预测，不在"单次振打过程内部"作实时识别，无法解决二次扬尘的根本问题；第二，该路径强依赖于现场历史数据的积累，在新投运机组或工况短期波动剧烈的场合表现较差；第三，该路径需在低压控制系统中集成神经网络推理引擎，显著抬高了部署门槛与运行算力需求，使中小型电除尘器难以应用。

6、现有控制方法只关心何时开始振打以及振打多大力度，而不关心振打过程中何时应当停止；同时，现有控制以电场为最小控制单元，把同一电场内沿气流方向的多个振打分区视为同步同步动作，未在分区粒度上做差异化判定。

技术实现思路

1、本发明提供一种电除尘器自适应清灰控制方法，所述方法按以下五个步骤运行：

2、步骤 s0 即初始化，将电除尘器沿气流方向划分的若干振打分区按物理位置编号并绑定其二次电流采样源，设置初始的剥落期斜率阈值、平台期持续步数阈值和扬尘前兆抖动幅值阈值。

3、步骤 s1 即振打触发，对所述振打分区按预设触发判据排序，从首位开始执行单次振打动作，同时按不大于预设瞬态采样步长上限值对所述二次电流采样源采样得到二次电流序列。

4、步骤 s2 即三阶段实时识别，对所述二次电流序列按下述三种状态逐采样点判定；所述三种状态分别为主剥落期状态、平台期状态、二次扬尘前兆状态；在主剥落期状态下继续保持振打动作，在平台期状态下进入停振预备，在二次扬尘前兆状态下立即停止振打动作。

5、步骤 s3 即阈值自校准，本次振打结束后以滚动平均方式将实测的平台期持续步数与扬尘前兆抖动峰值合入相应阈值，使下一次振打的判据按现场粉尘特性自校准。

6、步骤 s4 即跨分区调度反馈，按所述步骤 s1 至所述步骤 s3 顺序遍历全部振打分区；每轮结束时，对仅识别到所述二次扬尘前兆状态而未识别到所述主剥落期状态的振打分区，将其下一轮振打加速度减小不少于一个预设档位，以避免再次过振。

7、本发明同时提供一种与所述方法对应的电除尘器自适应清灰控制系统，包括初始化模块、振打触发模块、三阶段实时识别模块、阈值自校准模块以及跨分区调度反馈模块，各模块与所述五个步骤一一对应。

8、本发明的有益效果包括：

9、第一，通过在单次振打过程内部识别主剥落期、平台期和二次扬尘前兆三个子阶段，使每次振打都能在主体灰层剥落完成而尚未引发二次扬尘的最佳时刻停止，显著降低末电场二次扬尘对出口烟尘浓度的短时冲击。

10、第二，通过振打分区级的阈值滚动平均自校准，使本发明所述方法在投运后无需人工调试，即可根据现场粉尘比电阻、灰层粘附特性等参数差异自适应收敛，适用于煤质波动较大的火电厂以及来料波动较大的烧结、水泥等场合。

11、第三，通过跨分区调度反馈中的"仅识别到二次扬尘前兆而未识别到主剥落"分区减档机制，实现对过振分区的自动定位与振打加速度自动下调，在长期运行中持续消除局部过振，降低能耗与极板磨损。

12、第四，本发明所述方法仅在现有电场二次电流采样硬件基础上提高采样密度并叠加一阶差分均值与二阶差分均值两类滚动量，计算复杂度为常数级，可直接部署于现役电除尘器的低压控制系统，工程改造成本极低。

1.一种电除尘器自适应清灰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述步骤 s1 中所述预设触发判据采用以下三种判据中的至少一种；

3.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述步骤 s0 中所述剥落期斜率阈值的初始值取自所述振打分区所在电场设计图册载明的基准电流值乘以预设比例系数，所述平台期持续步数阈值的初始值取不少于 6 个采样点，所述扬尘前兆抖动幅值阈值的初始值取自所述基准电流值乘以预设抖动比例系数；

4.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述步骤 s1 中所述预设瞬态采样步长上限值不大于 20 毫秒；

5.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述步骤 s3 中所述滚动平均方式采用指数加权移动平均，其衰减系数取值范围为不小于 0.1 且不大于 0.4；

6.根据权利要求 1 所述的方法，其特征在于，所述步骤 s4 中所述预设档位由不少于3 个的离散加速度档构成，所述全部振打分区的所述振打加速度的初始值统一取自最高档；

7.一种电除尘器自适应清灰控制系统，其特征在于，包括：初始化模块，用于将电除尘器沿气流方向划分的若干振打分区按物理位置编号并绑定其二次电流采样源，并设置初始的剥落期斜率阈值、平台期持续步数阈值和扬尘前兆抖动幅值阈值；

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求 1 至 6 中任一项所述方法的步骤。

9.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品被处理器执行时实现如权利要求 1 至 6 中任一项所述方法的步骤。

10.一种电除尘器自适应清灰控制装置，包括存储器与处理器，所述存储器存储有可由所述处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求 1 至 6 中任一项所述方法的步骤；