专利名称：用于确定袋滤室中过滤器的寿命的方法和过滤器监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及从来自例如燃烧系统的排气中过滤灰尘和其它微粒 的袋滤室。具体而言，本发明涉及用于袋滤室的控制与监测系统。
背景技术：
袋滤室从来自燃烧系统的排气(诸如烟气)中过滤灰尘和其它气体 运载的微粒。袋滤室通常具有过滤袋阵列。袋滤室用管道输送排气经 过过滤袋。在气体通过过滤袋时，会在过滤袋介质表面上捕获灰尘和 其它微粒。随着袋滤室从排出空气中过滤掉灰尘，灰尘和微粒持续在 过滤袋上累积。
灰尘和微粒在过滤袋上的累积最终会阻塞过滤袋的多孔介质并 阻断排气经过袋滤室的流动。釆用某些机构从袋式过滤器中去除累积 物，诸如采用摇晃袋子的振动器，以致使灰尘和微粒从袋子上落下。 除此之外或作为其替代，可用脉动喷射来清洁袋式过滤器，脉动喷射 使空气射流脉动到袋内部以向袋子施加脉冲，该脉冲将灰尘和微粒敲 落。但是，这些机构并未完全打开袋式过滤器介质中的多孔开口。即 使进行周期性清洁操作，袋式过滤器也会变得阻塞且在袋滤室中长期 使用后不再适合。
通常由袋子制造商为袋式过滤器指定运行寿命。袋滤室的操作者 在过滤袋到达其运行寿命结束时间之前更换过滤袋。袋式过滤器的指 定运行寿命通常为固定时段。指定的运行寿命可由袋式过滤器制造商 指定，且部分地基于过滤器将用于其中的袋滤室的类型。
指定的运行寿命基于对袋滤室中运行条件的假设。袋滤室中的运
行条件可取决于以下因素而变化周围条件，经过袋滤室的排气、灰尘和其它微粒的混合物的组成以及其它因素。运行条件的这些变化会
影响到袋式过滤器的实际运行寿命。指定的运行寿命不会改变，且因 此并未说明袋式过滤器的实际运行寿命的变化。在指定运行寿命到期 时通常更换袋式过滤器而不管是否存在过滤器的剩余实际运行寿命。 由于过滤器的指定运行寿命，实际运行寿命已到期的袋式过滤器可能 仍在袋滤室中使用。类似地，由于过滤器的指定运行寿命尚未到期， 实际运行寿命已到期的袋式过滤器可能仍在袋滤室中使用。
发明内容
开发了 一种用于动态地确定过滤装置中的过滤器的剩余实际运
行时段的方法，其包括基于过滤器的安装日期和初始预期运行时段 来确定初始剩余运行时段；基于初始剩余运行时段与从安装日期起经 过的运行时段来周期性地确定过滤器的剩余实际运行时段；监测过滤 装置中的至少一个运行参数；基于所监测的运行参数来调整剩余实际 运行时段；以及基于经调整的剩余实际运行时段和经过的运行时段来 继续周期性地确定剩佘实际运行时段。
开发了 一种用于动态地确定袋滤室中的袋式过滤器的剩余运行 时段的方法，其包括基于袋式过滤器的安装日期和初始预期运行时 段来确定初始剩余运行时段；基于初始剩余运行时段和从安装日期起 所经过的运行时段来周期性地确定袋式过滤器的剩余运行时段；监测 袋滤室中的至少一个运行参数；基于所监测的运行参数来调整剩余运 行时段；以及基于经调整的剩余运行时段和经过的运行时段来继续周 期性地确定剩余运行时段。
一种用于动态地确定具有控制器的袋滤室中的袋式过滤器的剩 余运行寿命的方法，该方法包括向控制器输入袋式过滤器数据和袋 式过滤器安装在袋滤室中的日期；基于袋式过滤器数据来确定初始袋 式过滤器寿命；缩减初始袋式过滤器寿命来确定剩余袋式过滤器寿命 并且周期性地缩减剩余袋式过滤器寿命；监测袋滤室运行条件，其中 运行条件为下列条件中的至少一个条件到袋滤室的入口气流的温度、跨过袋式过滤器的压差以及来自袋滤室的出口气流中的颗粒水 平；基于所监测的袋滤室运行条件来调整剩余袋式过滤器寿命并周期
性地缩减剩余袋式过滤器寿命；以及基于经缩减、调整的剩余运行时 段在一定时间更换袋式过滤器。
开发了 一种用于动态地确定袋滤室中的袋式过滤器的剩余运行 寿命的设备，其包括包^^有包括袋式过滤器安装日期的数据和足以 确定初始袋式过滤器寿命的数据的电子存储装置；监测袋滤室运行条 件的传感器，该运行条件为下列条件中的至少一个条件到袋滤室的 入口气流的温度、跨过袋式过滤器的压差和来自袋滤室的出口气流中 的颗粒水平；包括可执行程序的计算机控制器，该可执行程序通过基 于袋滤室的运行时段缩减寿命来递减计数袋式过滤器寿命以确定剩 余袋式过滤器寿命并基于所监测的袋滤室运行条件来调整剩余袋式 过滤器寿命；以及指示剩余袋式过滤器寿命的用户终端。
作为 一个实例，传感器可为来自该装置的出口气流中的排气不透 明度传感器，且可执行程序调整剩余过滤器寿命以减小由不透明度传 感器提供的传感水平的排气不透明度与预期不透明度水平之间的差 异。预期不透明度水平由控制器基于不透明度数据来确定，诸如使预 期剩余寿命的各个时段与各个不透明度水平相关的查找表。不透明度 数据存储于使预期不透明度水平与过滤器的运行时段相关的电子存 储装置中。
图l是袋滤室的示意图，其示出了内部袋式过滤器、排气和灰尘 通过过滤器的流动，以及用于袋滤室的控制系统。
图2是用于由控制系统执行以便动态地确定袋式过滤器的运行寿 命的控制方法的流程图。
具体实施方式
图1是具有内部袋式过滤器12的袋滤室10的示意图。排气14
进入通向袋滤室的入口 16,且用管道输送穿过袋式过滤器。排气进入 袋滤室的下部且向上传递到悬挂在袋滤室的内部腔室18的顶部上的 袋式过滤器12阵列。灰尘和微粒收集并累积于袋式过滤器的外表面 上。腔室18底部处的储存斗(bin) 20收集从过滤袋上落下的灰尘和 微粒。袋子被振动器21周期性地摇晃以例如从过滤器上移除灰尘和 立。
排气传入袋式过滤器中且进入过滤器下游的排放管道22。不带有 灰尘和微粒的排气从袋滤室排放到大气中，或排放到另外的污染控制 系统。
计算机控制器24监测袋滤室10的运行条件。计算机控制器包括 具有电子存储装置的计算机系统，电子存储装置具有用于监测袋滤室 和动态地确定袋式过滤器的运行寿命的可执行程序。
用户界面26包括输入终端，袋滤室的操作者通过输入终端将数 据输入控制器。用户界面还包括显示器或其它输出装置，以向用户提 供关于过滤袋的运行寿命的数据。由操作者输入到终端的数据可包括 袋式过滤器的安装日期28、袋式过滤器的指定预期运行寿命30、袋 滤室中的袋式过滤器的袋材料32以及沉积于袋式过滤器上的灰尘和 微粒的类型34 (例如，煤燃烧微粒)或组成。该数据由控制器24和 其程序用于动态地确定袋滤室中的袋式过滤器的剩余寿命。
袋滤室中的传感器收集关于袋滤室运行条件的数据。传感器优选 包括确定进入袋滤室的排气温度的温度传感器36;检测袋滤室排气 中的灰尘/颗粒水平的颗粒传感器37,例如不透明度传感器；以及袋 滤室中的压差传感器38，诸如袋滤室的排气入口与出口之间的压差。 压差指示袋式过滤器上所累积的灰尘和微粒的量。
另外，在刚刚振动或用空气脉动袋子后的时间处的压差指示了在 已从袋子上摇晃掉灰尘与微粒沉积物后排气流过袋子时的压降。这个 压差指示了袋子滤出灰尘和微粒而不会有通过袋滤室的过量压力损失的持续能力。
为了从袋式过滤器移除灰尘和微粒，控制器周期性地执行清洁模 式程序40，清洁模式程序40确定何时振动或脉动袋式过滤器。此外，
清洁才莫式程序40识别袋子在何时被振动且之后引起温差测量来确定
通过袋滤室的压降，其可归因于在袋子上具有最小灰尘和微粒累积的 过滤袋。压差数据(其可为来自压力传感器的才莫拟信号)存储于袋滤
室控制系统24中。
袋滤室控制器24可收集并存储关于袋滤室中、以及可选地为燃 烧系统中的或袋滤室附连到其上的其它气体发生系统中的其它过程 条件的数据。由过程条件指示系统42来提供关于过程条件的数据。 这个系统可例如检测气体发生系统何时开启和关闭，气体发生系统何 时改变过程条件，以及气体发生系统何时不经意地排放易燃材料，诸 如未烧尽的燃油。
袋滤室控制器24保持有计数器44,以追踪袋式过滤器的剩余寿 命且确定何时启动振动器21来将灰尘和微粒从袋式过滤器上摇晃下 来。用于确定何时将进入清洁模式的计数器可基于由清洁模式与循环 程序40所规定的清洁循环。用于确定何时启动振动器的计数器使用 来自清洁^^莫式与循环程序40的循环时间并递减计数直到该启动清洁 模式的时间。
袋寿命计数器44通过缩减过滤器的剩余实际寿命来确定何时更 换袋式过滤器。举例而言，袋寿命计数器44最初可将袋寿命设置成 等于由操作者输入的预期袋寿命30。计数器基于袋滤室的运行时间递 减计数更换袋式过滤器的时间。计数器44递减计数距离应更换袋式 过滤器时的时间，且从而追踪袋式过滤器的剩余寿命。
基于袋式过滤器的指定运行寿命、经过的时间(诸如过滤器安装 日期与当前运行时间之间的运行时间)以及基于可适用于袋式过滤器 的加速寿命因子(ALF)的过滤器寿命调整中的一种或多种调整，来 确定过滤器的剩余实际寿命。控制器决定ALF中哪个是适用的。基于可适用的ALF，控制器确定将要对剩余实际过滤器寿命做出的调整。
可适用的ALF的确定基于控制器所接收的输入参数，诸如用户输入和 传感器输入。控制器24可基于运行条件来调整袋式过滤器的剩余寿 命，这些运行条件为诸如刚刚振动袋式过滤器之后的压差(如由压 力传感器38所测量的)，到袋滤室的入口温度(如由温度传感器38 所测量的)以及其它过程条件(见过程条件指示器42)。
控制器24所存储和执行的程序可包括用来动态地确定袋寿命的 算法45。示例性算法(方程式1 )如下
方程式1: BL=(指定的BL-经过的运行时间)+加速寿命因子 CALF)。
其中，BL是剩余袋寿命；在基线袋寿命(BL)中考虑了给定过 程中的纤维材料。温度、压降和清洁频率将驱动加速寿命因子ALF。 这些因子将基于所经过的时间段和每一个的强度而被驱动。
ALF是诸如通过加速所安装的过滤袋的老化而产生影响的一个 或多个运行因素。温度暴露、过滤器上的高压降、清洁频率和清洁强 度是ALF的实例。这些示例性ALF各自独立地加速过滤器的老化。 ALF倾向于依赖于应用和过滤介质。换言之，各个ALF对袋式过滤 器老化的具体作用取决于袋滤室应用和用于形成过滤器的介质。这些 具体ALF中的各个ALF的调整系数(adjustment factor)存储于查找 表46中。调整系数可取决于ALF、袋滤室应用和袋式过滤器的介质。
控制器基于传感器和用户输入来确定哪些ALF会影响袋滤室。控 制器选择对应于影响袋式过滤器实际运行寿命的ALF的调整系数。查 找表46使输入和传感器数据与用于ALF其中各个ALF的适当调整系 数相关。为了从查找表中确定适当的调整系数，控制器将向查找表输 入以下中的一个或多个所选择的ALF，袋滤室应用、过滤袋^h质和 从传感器所获得的数据。输出的调整系数由算法和控制器来应用，以 确定过滤器的经调整的实际运行寿命。由查找表输出的控制器调整系 数指示将为过滤器的实际运行寿命加上或从中减去的时间段。上述算法(即，方程式1)或者说明了袋滤室入口温度、袋滤室 压差或其它过程条件中的至少 一个对袋寿命的影响的其它算法，提供
了用于控制器24动态地调整剩余袋寿命递减计数的手段。具体而言，
利用袋式过滤器的安装日期，以及袋式过滤器的指定运行寿命、袋式 过滤器的品牌和型号或者袋式过滤器的材料中的至少一个来初始化
袋寿命计数器44。
控制器可访问存储于存储器中的电子查找表46以确定袋式过滤 器的例如以天或以星期表示的初始预期袋寿命。控制器基于初始预期 袋寿命和袋式过滤器的安装日期28来初始化袋寿命计数器44。袋寿 命计数器开始基于袋滤室的运行时间来递减计数袋式过滤器的剩余 寿命。举例而言，袋寿命计数器可基于袋滤室每24小时的运行来将 袋式过滤器的剩余寿命减去一天。剩余袋寿命可显示于用户界面上。
袋寿命计数器和控制器可基于袋滤室的运行条件和其它参数(诸 如周围条件和袋滤室上游的燃烧系统中的过程条件)来调整剩余袋寿命。
举例而言，控制器可采用算法(方程式l)基于以下因素来增加 或减小剩余袋寿命
(i) 到袋滤室的入口温度(温度差值)高于或低于预期或基线入 口温度(例如，高于基线温度至少10摄氏度的入口温度，对于入口 温度处于该高水平的每个12小时的时段，可使剩余袋寿命减小一天)。
(ii) 跨过袋滤室入口和排放口的压差大于或小于预期或基线压 差(特别是在袋式过滤器清洁过程之后立刻确定该压差的情况下。举 例而言，如果在袋清洁操作后压差大于基线压力值20%持续两个小时 的时段，则可将剩余袋寿命减去两个星期)。
(iii) 袋滤室排放口中的颗粒水平高于或低于基线水平(例如， 在剩余袋寿命中加上或减去数天以最大限度地减小袋滤室排放口中 实际颗粒水平与基线颗粒水平之间的差值，其中基线是剩余袋寿命的 函数，例如线性函数)。或者，计算机控制器中的电子存储器可存储使预期剩余袋寿命的各个时段与各种不透明水平相关的查找表，且该 查找表用于调整剩余袋寿命，以及
(iv)应用 一段时期中实际过程条件与基线条件之间的差值来增 加或减小剩余袋寿命(诸如在入口气体(参看入口 16)中的高于基线
湿气水平20%以上的实际湿气水平，对于实际湿气水平继续处在这个 水平的每个24小时的时段，使袋寿命减小一天)。
这些系数(i)至(iv)由控制器用来动态地调整如由袋寿命计数 器所确定的剩余袋寿命。计数器继续递减计数剩余袋寿命且将剩余寿 命显示在用户界面上。在剩余袋寿命缩减经过特定时段(诸如两个月的 剩余寿命、两个星期的剩余寿命以及袋寿命到期)时，计数器可触发控 制器来将消息和警告发送到用户界面。优选在袋寿命时段到期时更换 袋式过滤器。
用户界面还可报告从袋滤室的运行中收集的数据，诸如示出了在 袋滤室中的温度趋势，袋滤室的停止和清洁循环的数据50。
虽然已结合目前认为最实用和优选的实施例描述了本发明，但将 理解的是，本发明并不限于所公开的实施例，而是相反，预期涵盖包 括于所附权利要求书的精神和范畴内的各种修改和等效布置。
权利要求
1.一种用于动态地确定过滤装置(10)中的过滤器(12，13)的剩余实际运行时段的方法，包括基于所述过滤器的安装日期(28)和初始预期运行时段(30)来确定(44)初始剩余运行时段；基于所述初始剩余运行时段和从所述安装日期起经过的运行时段来周期性地确定(44)所述过滤器的剩余实际运行时段；监测(36，37，38)所述过滤装置中的至少一个运行参数；基于所述被监测的运行参数来调整(44)所述剩余实际运行时段；以及基于所述经调整的剩余实际运行时段和所述经过的运行时段继续(44)周期性地确定所述剩余实际运行时段。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤装置是袋 滤室(10)且所述过滤器是袋式过滤器(12)阵列，且所述方法还包 括在所述经调整的剩余实际运行时段用尽时或之前更换所述袋式过。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行时段(30) 是过滤器寿命。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行参数(36) 是到所述过滤装置的气体的入口温度。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行参数(38) 与跨过所述过滤器的压差有关。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述压差在过滤器 清洁操作(40)后立刻确定。
7. —种用于动态地确定过滤装置(10)中的过滤器(12， 13)的 剩余实际运行寿命的设备，其包括包含有包括所述过滤器的安装日期(28)的数据和足以确定初始过滤器寿命的数据的电子存储装置(25);监测过滤装置运行条件的至少一个传感器(36, 37， 38),其中，所述^L篮测的运行条件为到所述装置的入口气流的温度、跨过所述过滤器的压差以及来自所述过滤装置的出口气流中的颗粒水平中的至 少一个.包括可执行程序的计算机控制器(24)，所述可执行程序追踪剩 余过滤器寿命以确定剩余实际过滤器寿命并基于所述被监测的袋滤 室运行条件来调整所述剩余实际过滤器寿命，以及指示所述剩余实际过滤器寿命的用户终端(26)。
8. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，其还包括联接到所 述过滤器上的过滤器清洁装置(15)，且所述可执行程序(40)周期 性地命令所述过滤器清洁装置从所述过滤器上移除灰尘和微粒。
9. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述过滤装置是袋 滤室(10)且所述过滤器是至少一个袋式过滤器(12)。
10. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述传感器包括 处在来自所述装置的所述出口气流(14)中的排气不透明度传感器(37)，且所述可执行程序(45)调整所述剩余过滤器寿命以减小由 所述不透明度传感器所提供的传感水平的排气不透明度与预期不透 明度水平之间的差异，其中所述预期不透明度水平由所述控制器基于 存储于使所述预期不透明度水平与所述过滤器的运行时段相关的所 述电子存储装置中的不透明度数据来确定。
全文摘要
本发明涉及用于确定袋滤室中过滤器的寿命的方法和过滤器监测系统。提供了一种用于动态地确定过滤装置(10)中过滤器(12，13)的剩余实际运行时段的方法，包括基于过滤器的安装日期(28)和初始预期运行时段(30)来确定(44)初始剩余运行时段；基于初始剩余运行时段和从安装日期起经过的运行时段来周期性地确定(44)该过滤器的剩余实际运行时段；监测(36，37，38)该过滤装置中的至少一个运行参数；基于所监测的运行参数来调整(4)剩余实际运行时段；以及基于经调整的剩余实际运行时段和所经过的运行时段来继续(44)周期性地确定剩余实际运行时段。
文档编号B01D46/42GK101623577SQ20091015975
公开日2010年1月13日 申请日期2009年7月10日 优先权日2008年7月11日
发明者T·L·法默 申请人:通用电气公司