本發(fā)明屬于靜電除塵器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種靜電除塵器火花跟蹤控制方法。

背景技術(shù)：

靜電除塵器(Electrostatic Precipitators,ESPs)通過高壓電下氣體的電場力和電暈放電現(xiàn)象將粉塵從廢氣中分離出來，進(jìn)而達(dá)到粉塵過濾的效果。被廣泛運(yùn)用于火電廠、冶金廠、化工廠的煙氣排放除塵，是治理霧霾、凈化空氣的重要環(huán)保設(shè)備。

通常說來，靜電除塵器除塵效率極大地取決于電場電壓輸出，電場電壓值越高，除塵效率也越高。然而，當(dāng)電壓值過大時(shí)，除塵器內(nèi)部極板間會(huì)產(chǎn)生放電通道，形成火花放電，即發(fā)生閃絡(luò)故障，不僅浪費(fèi)大量能源，同時(shí)也會(huì)極大降低設(shè)備的除塵效率，并對(duì)電氣設(shè)備造成損壞。

ESPs的控制思路在于將電場電壓控制在臨界閃絡(luò)電壓附近。靜電除塵器通常采用最佳火花率法進(jìn)行控制，其思路是讓電場在具有適當(dāng)火花放電頻率的條件下運(yùn)行。電場穩(wěn)定運(yùn)行并偶爾發(fā)生閃絡(luò)，意味著電場電壓必然處于介質(zhì)擊穿的臨界點(diǎn)附近。其控制關(guān)鍵在于當(dāng)電場發(fā)生閃絡(luò)故障后如何進(jìn)行電壓恢復(fù)。

經(jīng)典的閃絡(luò)故障恢復(fù)方法有三線法(阿爾斯通為代表)、二線法(國電環(huán)保為代表)。前者通過設(shè)定電場的可靠運(yùn)行時(shí)間實(shí)現(xiàn)火花頻率的控制，電壓恢復(fù)過程中，電壓提升速率緩慢，多數(shù)時(shí)間處于低電壓區(qū)間運(yùn)行，平均電場電壓過低；后者通過設(shè)置電場電壓的運(yùn)行上限值實(shí)現(xiàn)火花率的控制，其平均電場電壓較前者有顯著提升，但后者對(duì)電場特性的變化缺乏足夠的適應(yīng)能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種靜電除塵器火花跟蹤控制方法，克服現(xiàn)有三線法、二線法的缺陷，提高電場平均電壓，同時(shí)提升自適應(yīng)能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種靜電除塵器火花跟蹤控制方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)靜電除塵器電場能夠承受的最高電壓為U_max，以U_start＝kU_max作為起始電壓，并每秒提升電壓ΔU＝0.05U_max，直至檢測(cè)到發(fā)生閃絡(luò)故障，重復(fù)前述操作n次，記錄每次閃絡(luò)時(shí)的故障電壓值，形成數(shù)據(jù)集Y_f＝{U_f1,U_f2,...,U_fn}；其中，k∈[0.4,0.6]，n∈[6,10]；

(2)采用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)GRNN對(duì)樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)，令樣本輸入集為X＝[x₁,x₂,...,x_n]，其中x_i＝i，i＝1,2,...,n，x_i表示Y_f中n個(gè)元素的序號(hào)，樣本目標(biāo)集為Y_f，則廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)GRNN擬合出輸入輸出間滿足的關(guān)系式：

其中，Y′_f為Y_f的函數(shù)逼近值，w_i為權(quán)重矢量，b為偏置；

(3)計(jì)算電壓恢復(fù)起始值U′_start：

其中，min(*)表示最小值函數(shù)，std(*)表示標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)；

并利用步驟(2)得到的關(guān)系式，計(jì)算下一次發(fā)生閃絡(luò)時(shí)的故障電壓預(yù)測(cè)值U_predict：

U_predict＝G(x_n+1)＝G(n+1)；

(4)根據(jù)步驟(3)計(jì)算的參數(shù)，對(duì)閃絡(luò)發(fā)生后電壓做如下處理：

當(dāng)發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，立刻停止向靜電除塵器輸送電壓，給予靜電除塵器電場一定時(shí)間熄滅電火花，當(dāng)電場介質(zhì)重新恢復(fù)后，恢復(fù)電壓輸送，進(jìn)入第一階段：

從起始電壓U′_start開始，令電壓由U′_start提升至βU_predict，設(shè)每秒提升電壓50次，則每次提升電壓其中，β∈[0.65,0.75]，t1為第一階段所需時(shí)間；

之后進(jìn)入第二階段，將電壓由βU_predict提升至U_predict，設(shè)每秒提升電壓50次，則每次提升電壓其中，t2為第二階段所需時(shí)間；若在第二階段發(fā)生閃絡(luò)故障，直接進(jìn)入步驟(5)；

之后進(jìn)入第三階段，繼續(xù)提升電壓，每秒提升電壓50次，并加大每次提升電壓的幅度，每次提升電壓直至再次發(fā)生閃絡(luò)故障；

(5)記錄當(dāng)前閃絡(luò)的故障電壓U_fnew，對(duì)數(shù)據(jù)集Y_f進(jìn)行更新，更新方法如下：將Y_f中第1個(gè)元素刪除，在將U_fnew作為新的第n個(gè)元素補(bǔ)充進(jìn)Y_f；

(6)將新的Y_f作為樣本目標(biāo)集，返回步驟(2)。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，在步驟(1)中，k的取值為0.4。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，在步驟(1)中，n的取值為10。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，在步驟(4)中，β的取值為0.7。

基于上述技術(shù)方案的優(yōu)選方案，在步驟(4)中，第一階段時(shí)間t1＝9s，第二階段時(shí)間t2＝1.5s。

采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果：

本發(fā)明根據(jù)臨近時(shí)間點(diǎn)上的閃絡(luò)故障電壓值推測(cè)當(dāng)前的電場特性，進(jìn)而設(shè)置火花故障后，電場電壓恢復(fù)的起始電壓、恢復(fù)步驟及終止條件。本發(fā)明所提故障恢復(fù)策略不僅能有效提高電場的平均電壓，更對(duì)電場特性具備環(huán)境自我適應(yīng)能力，當(dāng)電場特性發(fā)生變化時(shí)，電壓恢復(fù)的步驟會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，適用于工程運(yùn)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基本流程圖。

圖2是本發(fā)明中閃絡(luò)發(fā)生后電壓恢復(fù)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種靜電除塵器火花跟蹤控制方法，包括以下步驟：

步驟1：設(shè)靜電除塵器電場能夠承受的最高電壓為U_max，以U_start＝kU_max作為起始電壓，并每秒提升電壓ΔU＝0.05U_max，直至檢測(cè)到發(fā)生閃絡(luò)故障，重復(fù)前述操作n次，記錄每次閃絡(luò)時(shí)的故障電壓值，形成數(shù)據(jù)集Y_f＝{U_f1,U_f2,...,U_fn}；其中，k∈[0.4,0.6]，n∈[6,10]。

步驟2：采用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)GRNN對(duì)樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)，令樣本輸入集為X＝[x₁,x₂,...,x_n]，其中x_i＝i，i＝1,2,...,n，x_i表示Y_f中n個(gè)元素的序號(hào)，樣本目標(biāo)集為Y_f，則廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)GRNN擬合出輸入輸出間滿足的關(guān)系式：

其中，Y′_f為Y_f的函數(shù)逼近值，w_i為權(quán)重矢量，b為偏置。

步驟3：計(jì)算電壓恢復(fù)起始值U′_start：

其中，min(*)表示最小值函數(shù)，std(*)表示標(biāo)準(zhǔn)差函數(shù)；

并利用步驟2得到的關(guān)系式，計(jì)算下一次發(fā)生閃絡(luò)時(shí)的故障電壓預(yù)測(cè)值U_predict：U_predict＝G(x_n+1)＝G(n+1)。

步驟4：根據(jù)步驟3計(jì)算的參數(shù)，對(duì)閃絡(luò)發(fā)生后電壓做如圖2所示的處理：

當(dāng)發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，立刻停止向靜電除塵器輸送電壓，給予靜電除塵器電場一定時(shí)間熄滅電火花，當(dāng)電場介質(zhì)重新恢復(fù)后，恢復(fù)電壓輸送，進(jìn)入第一階段：

從起始電壓U′_start開始，令電壓由U′_start提升至βU_predict，設(shè)每秒提升電壓50次，則每次提升電壓其中，β∈[0.65,0.75]，t1為第一階段所需時(shí)間；

之后進(jìn)入第二階段，將電壓由βU_predict提升至U_predict，設(shè)每秒提升電壓50次，則每次提升電壓其中，t2為第二階段所需時(shí)間；若在第二階段發(fā)生閃絡(luò)故障，直接進(jìn)入步驟(5)；

之后進(jìn)入第三階段，繼續(xù)提升電壓，每秒提升電壓50次，并加大每次提升電壓的幅度，每次提升電壓直至再次發(fā)生閃絡(luò)故障

步驟5：記錄當(dāng)前閃絡(luò)的故障電壓U_fnew，對(duì)數(shù)據(jù)集Y_f進(jìn)行更新，更新方法如下：將Y_f中第1個(gè)元素刪除，在將U_fnew作為新的第n個(gè)元素補(bǔ)充進(jìn)Y_f。舉例說明，在起始化時(shí)，目標(biāo)集Y_f＝{U_f1,U_f2,...,U_f10}，而進(jìn)行第一次火花故障恢復(fù)后，目標(biāo)集則更新為Y_f＝{U_f2,...,U_f10，U_fnew}。

步驟6：將新的Y_f作為樣本目標(biāo)集，返回步驟2。

在本實(shí)施例中，對(duì)上述步驟中的參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化限定，k＝0.4，n＝10，β＝0.7，t1＝9s，t2＝1.5s。

本發(fā)明提出一種基于廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障預(yù)測(cè)方法，通過對(duì)臨近閃絡(luò)故障電壓的分析，預(yù)測(cè)出當(dāng)前電場可能的故障電壓，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)三線法進(jìn)行改進(jìn)，給出更合理的故障起始電壓值設(shè)定策略及電壓提升速率計(jì)算方法，不僅保留了三線法對(duì)環(huán)境的自我適應(yīng)能力，更顯著提升了電場的平均運(yùn)行電壓，提高除塵效率。

以上實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。