本實用新型涉及脫硝控制技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，火電機組的總裝機量不斷增加，導(dǎo)致排放的氮氧化物和硫氧化物越來越多，近幾年來華北地區(qū)出現(xiàn)的大面積霧霾有很大一部分原因就是電廠尾氣的排放，“十二五”期間我國首次提出對氮氧化物的約束標(biāo)準(zhǔn)，這給火電廠的煙氣處理提出了更高的要求，所以煙氣脫硝是必不可少的一個環(huán)節(jié)。

一般的脫硝控制系統(tǒng)采用的是串級控制，需要知道被控對象確切的數(shù)學(xué)模型，然后進(jìn)行控制。近些年來，隨著智能控制理論的發(fā)展，越來越多的系統(tǒng)都在向智能方向發(fā)展，如專利申請?zhí)枮?01410527517.6、201320134939.8或201610608270.X公開的智能脫硝系統(tǒng)所示。智能控制方法用到的建模方法是實驗建模法，就是通常說的“黑盒法”，黑盒法不需要知道被控對象內(nèi)部的原理，只需要知道輸入和輸出信號，只觀察系統(tǒng)的輸入和輸出之間的關(guān)系，想象有一個復(fù)雜的模型可以滿足這個關(guān)系，通過大量的實驗數(shù)據(jù)得到的，這種方法適應(yīng)于任何復(fù)雜的系統(tǒng)，實驗建模的數(shù)據(jù)應(yīng)該有全面的試驗數(shù)據(jù)，否則達(dá)不到想要的輸出結(jié)果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提出一種智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足。

為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、運算處理模塊和控制模塊；

所述數(shù)據(jù)采集模塊包括分別與運算處理模塊相連的SCR脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物采集模塊、機組負(fù)荷采集模塊、總風(fēng)媒比采集模塊、一次風(fēng)媒比采集模塊、SCR脫硝系統(tǒng)入口溫度采集模塊、SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物設(shè)定值采集模塊；

所述運算處理模塊包括模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊和SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊，所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊和SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊對所述數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到當(dāng)前時刻的SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物值和噴氨量，并將計算得到的SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物值和噴氨量發(fā)送給控制模塊；

所述控制模塊為DCS系統(tǒng)，用于控制SCR脫硝系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，還包括PLC通信系統(tǒng)，所述PLC通信系統(tǒng)包括殼體和設(shè)于所述殼體上的SCR脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物信號端、機組負(fù)荷信號端、總風(fēng)媒比信號端、一次風(fēng)媒比信號端、噴氨量信號端、SCR脫硝系統(tǒng)入口溫度信號端和SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物設(shè)定值信號端，所述信號端通過設(shè)于所述殼體內(nèi)的CPU依次與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊和SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊相連。

進(jìn)一步的，所述DCS系統(tǒng)也設(shè)于所述殼體內(nèi)。

進(jìn)一步的，還包括計算機，所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊和SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊均設(shè)于所述計算機內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述PLC通信系統(tǒng)設(shè)有通信系統(tǒng)開關(guān)。

本實用新型的有益效果：本實用新型克服了現(xiàn)有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模準(zhǔn)確性不高和速度慢的不足，并在此基礎(chǔ)上運用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代替了原來的控制方法，可以快速有效的進(jìn)行控制，是一種高度自動化的控制系統(tǒng)，大大減少工作人員的操作，計算的準(zhǔn)確性和實時性也能滿足實際的需要，并且可以適應(yīng)不同的工況。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)的功能模塊圖；

圖2是本實用新型所述的智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型所述的智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)的控制方法的流程圖。

圖中所示：

1-SCR脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物采集模塊；2-機組負(fù)荷采集模塊；3-總風(fēng)媒比采集模塊；4-一次風(fēng)媒比采集模塊；5-SCR脫硝系統(tǒng)入口溫度采集模塊；6-SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物設(shè)定值采集模塊；7-SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物設(shè)定值信號端；8-SCR脫硝系統(tǒng)入口溫度信號端；9-一次風(fēng)媒比信號端；10-總風(fēng)媒比信號端；11-機組負(fù)荷信號端；12-SCR脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物信號端；13-通信系統(tǒng)開關(guān)；14-輸出端；15-殼體；16-顯示器；17-鍵盤；18-主機；19-PLC通信系統(tǒng)；20-數(shù)據(jù)采集模塊；21-運算處理模塊；22-模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊；23-SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊；24-DCS系統(tǒng)；25-計算機。

具體實施方式

下面結(jié)合本實用新型的附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

首先需要說明的是：

SCR脫硝系統(tǒng)是一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)，反應(yīng)受到催化劑活性、反應(yīng)溫度、煙氣流速等因素的影響，根據(jù)機理法建立的數(shù)學(xué)模型在工況不變時還可以，但是工況發(fā)生變化時數(shù)學(xué)模型會發(fā)生較大的變化。

SCR的英文全稱是Selective Catalytic Reduction，SCR中文名稱是：選擇性催化還原技術(shù)。SCR催化還原技術(shù)是把煙氣中的NOx通過催化劑轉(zhuǎn)換成對人體沒有危害的N₂和H₂O，通常電廠中催化劑選用TiO₂作為載體的V₂O₂或MoO₂，溫度通常在300℃到420℃之間，因為催化劑所需的溫度，所以反應(yīng)器放在省煤器和空預(yù)器之間，選用液氨為還原劑，液氨蒸發(fā)以后與通過稀釋風(fēng)機后的空氣混合，而后經(jīng)分配格柵送到反應(yīng)器中與NOx進(jìn)行混合。

DCS的英文全稱是Distributed Control System，DCS中文名稱是分布式控制系統(tǒng)。由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機，通信、顯示和控制等技術(shù)，其核心思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。

基于上述原理，如圖1所示，本實用新型實施例所述的一種智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊20、運算處理模塊21和控制模塊；

所述數(shù)據(jù)采集模塊20包括分別與運算處理模塊21相連的SCR脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物采集模塊1、機組負(fù)荷采集模塊2、總風(fēng)媒比采集模塊3、一次風(fēng)媒比采集模塊4、SCR脫硝系統(tǒng)入口溫度采集模塊5、SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物設(shè)定值采集模塊6；

所述運算處理模塊21包括模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊22和SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊23，所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊22和SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊23對所述數(shù)據(jù)采集模塊20采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到當(dāng)前時刻的SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物值和噴氨量，并將計算得到的SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物值和噴氨量發(fā)送給控制模塊；

所述控制模塊為DCS系統(tǒng)24，用于控制SCR脫硝系統(tǒng)。

如圖2所示，為一種能夠?qū)崿F(xiàn)如圖1所示的智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)功能的智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括PLC通信系統(tǒng)19，所述PLC通信系統(tǒng)19包括殼體15和設(shè)于所述殼體15上的與SCR脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物采集模塊1相連的SCR脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物信號端12、與機組負(fù)荷采集模塊2相連的機組負(fù)荷信號端11、與總風(fēng)媒比采集模塊3相連的總風(fēng)媒比信號端10、與一次風(fēng)媒比采集模塊4相連的一次風(fēng)媒比信號端9、噴氨量信號端(圖中未示)、與SCR脫硝系統(tǒng)入口溫度采集模塊5相連的SCR脫硝系統(tǒng)入口溫度信號端8和與SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物設(shè)定值采集模塊6相連的SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物設(shè)定值信號端7，所述信號端通過設(shè)于所述殼體15內(nèi)的CPU(圖中未示)依次與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊22和SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊23相連。

在本實施例中，所述DCS系統(tǒng)24也設(shè)于所述殼體15內(nèi)。

在本實施例中，所述模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊22和SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊23均設(shè)于所述計算機25內(nèi)，所述計算機25由顯示器16、鍵盤17和主機18構(gòu)成。

在本實施例中，所述PLC通信系統(tǒng)19設(shè)有通信系統(tǒng)開關(guān)13。

本實用新型還公開了一種如上所述的智能的SCR脫硝控制系統(tǒng)的控制方法，如圖3所示，包括如下步驟：

1)開啟PLC通信系統(tǒng)19、計算機25和DCS系統(tǒng)24；

2)將數(shù)據(jù)采集模塊20采集到的需要的SCR脫硝系統(tǒng)入口氮氧化物值、機組負(fù)荷、總風(fēng)煤比、一次風(fēng)煤比、SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物設(shè)定值和SCR脫硝系統(tǒng)入口溫度傳到PLC通信系統(tǒng)19的輸入端；

3)在PLC通信系統(tǒng)19中把輸入進(jìn)來的模擬量通過CPU轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；

4)得到的數(shù)字量經(jīng)過輸出端14進(jìn)入到計算機25，在計算機運算系統(tǒng)中通過模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識模塊22、SCR脫硝系統(tǒng)控制模塊23對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，得到當(dāng)前時刻的SCR脫硝系統(tǒng)出口氮氧化物值和噴氨量，并返回到PLC通信系統(tǒng)19，由PLC通信系統(tǒng)19把數(shù)值返回到DCS系統(tǒng)24中，實現(xiàn)脫硝系統(tǒng)的控制。

下面對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識塊的原理進(jìn)行簡要的介紹：

設(shè)r是輸入變量個數(shù)，y是系統(tǒng)的輸出，并且每個輸入變量x_i(i＝1,2...，r)有u個隸屬度函數(shù)A_ij(j＝1,2...,u)，每個隸屬度函數(shù)都是如下所示的高斯函數(shù)：

i＝1,2,...r,j＝1,2,...,u

其中：u_ij是x_i的第j個隸屬度函數(shù)，c_ij和σ_ij分別為x_i的第j個高斯隸屬度函數(shù)的中心和寬度，每個規(guī)則之間用乘法來計算，則有

其中：R_j是第j條規(guī)則的輸出，

最后系統(tǒng)的輸出結(jié)果為：

其中w_j是第j條規(guī)則對應(yīng)的權(quán)值，

w_j＝a_0j+a_1jx₁+...+a_rjx_r,j＝1,2,...,u

其中a_ij為x_ij所對應(yīng)的系數(shù)，

設(shè)第i個觀測數(shù)據(jù)(X_i,t_i)，其中X_i是輸入向量，t_i是期望的輸出，根據(jù)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算出輸出y_i，如果

|t_i-y_i|＞k_e

|ti-yi|＞ke

則增加一條模糊規(guī)則，其中k_e根據(jù)系統(tǒng)期望精度來預(yù)先選定的。C_j是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元的中心，

d_i(j)＝||X_i-C_j||,j＝1,2,...,u

u是現(xiàn)有的模糊規(guī)則數(shù)，d_i(j)是C_j和X_j之間的距離，||·||是歐式距離，歐氏距離是指m維空間上兩個點之間的真實距離，兩個點A＝(a[1]，a[2]，…，a[n])和B＝(b[1]，b[2]，…，b[n])之間的距離ρ(A，B)定義為下面的公式：

d_min＝min(d_i(j))，當(dāng)產(chǎn)生新規(guī)則以后，由以下公式確定初始的參數(shù)，

C_i＝X_i

σ_i＝k×d_min

其中C_i是第i個輸入高斯函數(shù)的中心，σ_i為第i個輸入高斯函數(shù)的寬度，k為預(yù)先設(shè)定的常數(shù)。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。