[发明专利]基于声波测量温度场、流场的喷氨装置及其工作方法

权利要求书

1.一种基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于：包括声波测量温度场、流场组件、智能前馈控制器、第一比较器、第二比较器、第三比较器、PI调节器、喷氨总阀、SCR反应器、不可预测扰动观测器、NO_X浓度预测控制器、多模型预测控制器，所述声波测量温度场、流场组件信号输出端与所述智能前馈控制器信号输入端电信号连接，所述智能前馈控制器信号输出端与所述第一比较器正相输入端电信号连接，所述多模型预测控制器信号输出端与所述第一比较器反相输入端电信号连接，所述第一比较器信号输出端与所述第二比较器正相输入端电信号连接，所述第二比较器信号输出端与所述第三比较器正相输入端电信号连接，所述第三比较器信号输出端与所述PI调节器信号输入端电信号连接，所述PI调解器信号输出端与所述喷氨总阀信号输入端电信号连接，所述喷氨总阀与所述SCR反应器通过管道连通，所述喷氨总阀信号输出端与所述第三比较器反相信号输入端电信号连接，所述SCR反应器信号输出端与所述不可预测扰动观测器信号输入端电信号连接，所述不可预测扰动观测器信号输出端与所述第二比较器反相输入端电信号连接，所述多模型预测控制器信号输入端与所述NO_X浓度预测控制器信号输出端电信号连接。

2.根据权利要求1所述的基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于：所述声波测量温度场、流场组件包括声波传感器、数据采集器、工业控制计算机，所述声波传感器信号输出端通过信号传输电缆与所述数据采集器信号输入端电信号连接，所述数据采集器信号输出端通过通讯电缆与所述工业控制计算机信号输入端电信号连接。

3.根据权利要求1所述的基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于：所述声波传感器共设置有16个，所述声波传感器分两组，每组8个，对应固定安装在烟道断面左壁与右壁上，所述声波传感器位于左壁与右壁上，呈正八边形分布。

4.根据权利要求1所述的基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于：所述不可预测扰动观测器上还设置有信号反馈端口，所述第二比较器信号输出端还与所述不可预测扰动观测器信号反馈端口电信号连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于声波测量温度场、流场的喷氨装置，其特征在于，工作方法如下：

S1：打开所述声波测量温度场、流场组件电源，所述声波传感器开始工作，所述声波传感器的工作方式为：一个所述声波传感器作为声波信号发射源，其余十五个所述声波传感器作为声波信号接收源，并将声波信号传递给所述数据采集器，所述数据采集器将声波信号传递给所述工业控制计算机，所述工业控制计算机计算出作为声波发射源的所述声波传感器对应点的温度场与流场信息，十六个所述声波传感器依次作为声波信号发射源，其余十五个所述声波传感器作为声波信号接收源，依次测得十六个声波传感器对应位置的温度场与流场信息，由所述工业控制计算机对数据进行汇总与计算得出所述烟道断面内的烟气温度场、流场数据；

S2：应用步骤S1中得出的所述烟道断面内的烟气温度场、流场数据，输入到所述智能前馈控制器中，同时输入所述入烟道断面入口处NO_X浓度、脱硫出口NO_X浓度，得出烟道断面内部NO_X的总量，从而得到第一组中和NO_X需要喷氨值H₁；

S3：向所述NO_X浓度预测控制器输入所述入烟道断面入口处NO_X浓度、脱硫出口NO_X浓度，同时输入燃烧总煤量、总风量、负荷指令值，由所述NO_X浓度预测控制器对数据进行汇总，输入到所述多模型预测控制器内部，所述多模型预测控制器得到第二组中和NOX需要喷氨值H₂；

S4：所述不可预测扰动观测器收集经过所述SCR反应器内中和NO_X，所述SCR反应器出口处NO_X浓度，由所述不可预测扰动观测器计算得出第三组中和NOX需要喷氨值H₃；

S5：收集所述喷氨总阀出口处喷氨值H₄；

S6：应用步骤S2中喷氨值H₁与应用步骤S3中的喷氨值H₂输入到所述第一比较器中，所述第一比较器对喷氨值进行第一次偏置，得到的第一次偏置量为H₁₀；

S7：应用步骤S6中第一次偏置量为H₁₀与应用步骤S4中的喷氨值H₃输入到所述第二比较器中，所述第二比较器对喷氨值进行第二次偏置，得到的第二次偏置量为H₂₀；

S8：应用步骤S7中第二次偏置量为H₂₀与应用步骤S5中的喷氨值H₄输入到所述第三比较器中，所述第三比较器对喷氨值进行第三次偏置，得到的第三次偏置量为H₃₀；

S9：应用步骤S8中的第三次偏置量为H₃₀，通过所述PI调节器，调节所述喷氨总阀开度控制喷氨量的大小，使得喷氨量达到最佳的第三次偏置量为H₃₀，进入到所述SCR反应器中，确保数据曲线波动平滑而且满足环保要求。