本發(fā)明涉及的是一種柴油機(jī)排放監(jiān)測方法，具體地說是船用柴油機(jī)排放監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

柴油為船舶的動力的主要燃料，柴油在燃燒之后的排放的廢氣中有害氣體氮氧化物(nitrogen oxide,NOx)對環(huán)境的破壞尤為嚴(yán)重。氮氧化物被公認(rèn)為污染海洋環(huán)境的重要有害氣體之一。而SCR是一種NOx機(jī)外凈化的方式。由于SCR的低成本高經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢，被國際認(rèn)為是具有良好潛力的后處理技術(shù)。在SCR系統(tǒng)中，NOx脫除率和NH3逃逸率是衡量系統(tǒng)性能的主要參數(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和檢測研發(fā)過程中，對排放氣體中NH₃和NOx濃度進(jìn)行準(zhǔn)確測量極為重要。

實(shí)際工作中由于現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，需要對工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，傳感器所測得的數(shù)據(jù)會出現(xiàn)大幅度波動以及部分跳躍錯誤數(shù)據(jù)，并且NH₃和NOx傳感器對工作溫度有一定要求，所以需要將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，依溫度對NOx濃度測量值進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)際工作中能準(zhǔn)確快讀對排氣中的濃度變化進(jìn)行瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)測量。能保證測量方法整體的準(zhǔn)確性和靈敏性，以滿足實(shí)際工作需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)實(shí)時(shí)測量的溫度對NOx和NH3濃度測量數(shù)值進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償、實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的瞬時(shí)測量的一種適用于船用柴油機(jī)SCR系統(tǒng)NH3、NOx濃度及所處溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種適用于船用柴油機(jī)SCR系統(tǒng)NH3、NOx濃度及所處溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測方法，其特征是：

(1)尿素噴射點(diǎn)前設(shè)置NOx傳感器、溫度傳感器，催化劑前設(shè)置NOx傳感器、NH₃傳感器、溫度傳感器，催化劑后設(shè)置NOx傳感器、NH₃傳感器、溫度傳感器，所有傳感器實(shí)時(shí)采集所在位置的信號；

(2)采用環(huán)路供電型4mA-20mA的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將每個(gè)傳感器采集的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號；

(3)將轉(zhuǎn)換的電流信號進(jìn)行濾波處理，剔除錯誤數(shù)據(jù)的影響；

(4)將濾波處理后的信號依量程進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)和信號修正，以彌補(bǔ)數(shù)字信號與真實(shí)值間的誤差，將得到的數(shù)據(jù)存儲并繪制圖像，最終在顯示終端上顯示準(zhǔn)確數(shù)字及圖像結(jié)果。

本發(fā)明還可以包括：

1、將電流信號進(jìn)行濾波處理的具體過程為：

依序采集一個(gè)傳感器連續(xù)的10點(diǎn)信號，取其平均值，在下一信號進(jìn)入時(shí)將其與平均值做比較，若出現(xiàn)巨大偏差，即超出設(shè)定的允許偏差范圍±20％，則將該數(shù)據(jù)剔除，選擇下一數(shù)據(jù)，若連續(xù)10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)出現(xiàn)±20％偏差，則剔除原始全部數(shù)據(jù)，重新采集該傳感器連續(xù)的10點(diǎn)信號作為新的原始數(shù)據(jù)；若在允許偏差范圍內(nèi)±20％，則將上一組信號值的第一個(gè)點(diǎn)值剔除，將新取得的信號值加入重新取平均值，得到所預(yù)期的新的數(shù)值，作為對應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的測量值。

2、對每個(gè)NOx傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償以消除NOx傳感器受溫度影響產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)偏差：

采用低溫區(qū)400攝氏度以下的溫度補(bǔ)償經(jīng)驗(yàn)公式：

其中Nr為實(shí)際值，Nm為測量值，T為測量點(diǎn)溫度。

3、所有傳感器的探頭面積為10平方厘米。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明能準(zhǔn)確快讀對排氣中的濃度變化進(jìn)行瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)測量。能保證對應(yīng)測量裝置整體的準(zhǔn)確性和靈敏性，以滿足實(shí)際工作需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所對應(yīng)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所對應(yīng)裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所對應(yīng)裝置的功能示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

圖1為本發(fā)明所對應(yīng)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。其中包括CPU模塊1、NOx信號錄入端2、氨氣信號錄入端3、溫度信號錄入端4、NOx信號轉(zhuǎn)化器5、氨氣信號轉(zhuǎn)化器6、電源模塊7(將220V AC外電源轉(zhuǎn)變?yōu)?6V DC電源為其他模塊供電)、空氣開關(guān)8、固定機(jī)架9、外手提把手10、共用220V AC外接電源11。

圖2為本發(fā)明所對應(yīng)裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖。包括共用220V AC外部電源11、實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置主體12、外接計(jì)算機(jī)13(用以收集顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置傳輸?shù)男盘?、NOx傳感器14、氨氣傳感器15、熱電偶傳感器16、待測SCR管路17。

圖3為本發(fā)明所對應(yīng)裝置的功能示意圖.

應(yīng)用裝置包括NOx傳感器(自帶可控加熱裝置)，NH₃傳感器溫度，溫度傳感器，信號轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)處理CPU，顯示終端。主要包括如下步驟：

1.將多個(gè)傳感器依序分布于管路前后的不同位置上，例如NOx傳感器步于尿素噴射點(diǎn)前，催化劑前，及催化劑后等不同位置，NH₃傳感器步于催化劑前，及催化劑后等不同位置，溫度傳感器步于尿素噴射點(diǎn)，催化劑前，及催化劑后等不同位置。通過NOx傳感器，NH₃傳感器和溫度溫度傳感器進(jìn)行環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集。傳感器探頭截面積為10平方厘米左右，根據(jù)現(xiàn)場工作環(huán)境可以選擇在排氣管路上開小孔方便測量，并可實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器并行使用，以測量管路內(nèi)部氣體分布，或催化劑前后濃度變化。傳感器選取反應(yīng)時(shí)間為50ms的傳感器以實(shí)現(xiàn)更快速地瞬態(tài)測量。

2.選用一款環(huán)路供電型4mA-20mA的數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將傳感器采集的電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號，以供下一步的CPU模塊進(jìn)行就算使用。通過調(diào)整環(huán)路電壓范圍，縮短滿量程建立時(shí)間及信號轉(zhuǎn)換時(shí)間，現(xiàn)滿量程建立時(shí)間為8ms。

3.錄入已編寫好的數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行濾波處理，剔除錯誤數(shù)據(jù)的影響，該程序迭代次數(shù)低，運(yùn)算時(shí)間短，可在50ms內(nèi)完成計(jì)算。其原理簡述為：

依序采集連續(xù)的10點(diǎn)信號，取其平均值，在下一信號進(jìn)入時(shí)將其與上一組的平均值做比較，若出現(xiàn)巨大偏差，超出設(shè)定的允許偏差范圍±20％，則認(rèn)為該點(diǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，將該數(shù)據(jù)剔除，選擇下一數(shù)據(jù)，若連續(xù)10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)出現(xiàn)±20％偏差則認(rèn)為是測量值出現(xiàn)變化，剔除原始全部數(shù)據(jù)，重新采集10點(diǎn)信號取平均值；若在允許偏差范圍內(nèi)±20％，則將上一組信號值得第一個(gè)點(diǎn)值剔除，將新取得的測量值加入重新取平均值，得到所預(yù)期的新的數(shù)值，作為對應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的測量值。以這樣的數(shù)據(jù)更替方式，避免出現(xiàn)大幅度的信號偏差，引起最終數(shù)據(jù)的錯誤。

4.在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)NOx傳感器會受溫度影響使得測量數(shù)據(jù)發(fā)生偏差，應(yīng)用大型不受溫度影響的激光測量儀進(jìn)行測量對比，利用不同溫度下的測量結(jié)果對比得到低溫區(qū)400攝氏度以下，對應(yīng)該傳感器的溫度補(bǔ)償經(jīng)驗(yàn)公式。

其中Nr為實(shí)際值，Nm為測量值，T為測量點(diǎn)溫度。

5.將采集到的NOx濃度，NH₃濃度及溫度信號依量程進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)及對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和信號修正，以彌補(bǔ)數(shù)字信號與真實(shí)值間的誤差，將得到的數(shù)據(jù)存儲并繪制圖像，最終在顯示終端上顯示準(zhǔn)確數(shù)字及圖像結(jié)果。整體測量過程總歷時(shí)不超過200ms,可以滿足對瞬態(tài)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

將6-8個(gè)傳感器均勻分布于排氣管道的同一截面內(nèi)，利用上述方式進(jìn)行同時(shí)測量，將得到多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，以得到管道內(nèi)不同位置的氣體分布情況，也可用于特殊形狀管路的局部氣體分布情況。