本实用新型涉及一种燃煤发电厂四电场电除尘智能控制系统，属于电除尘技术领域。
背景技术：
近年来，电力生产行业对电除尘器的改造工作主要围绕如何提高除尘效率，减少排放，满足<30mg/Nm3新排放标准而开展的。由于我国早期烟尘排放浓度限限值为150--200mg/m3，按照这一标准设计的电除尘器大多电场数偏少，比集尘面积偏小。因此难以达到上述排放目标，急需要有合适的技术进行改造。有观点认为电除尘器已经不能满足新排放标准要求，应该由袋式除尘器取而代之。事实上采用好的电除尘技术完全可以达到新排放标准要求，且不需要将原有电除尘器推倒重来，可节约大量设备投入及今后运行费用，符合当前循环经济的政策要求。
本发电厂现的电除尘本体为双室四电场静电除尘器，采用常规工频电源加硅整流变的供电方式，各电场的运行参数及振打器运行方式需要运行人员根据现场情况手动控制，电厂当前煤质条件下，除尘器出口平均烟尘排放浓度为55mg/Nm3。
现有电除尘器日常运行电耗较高，机组厂用电率高居不下，抬高了发电成本。现有电除尘系统主要靠运行人员手动调节来实现过程控制。然而在不同煤种和不同机组负荷下，所需调整的工况均不同，调整工作量大，在实际运行中，运行人员一般不太轻易或频繁改变电除尘的运行方式，因此实现节能的可行性和操作性不大，造成电除尘耗电量一直高居不下。同时，为满足新的国家排放标准，采用比较落后的工频电源进行供电的电除尘器，二次电压相对较低，电气系统长期运行在大电流、高功率方式下，不但能耗大，还会造成电除尘电器元件特别是高压控制柜和整流变经常因电流大、温度高，设备故障率较高，维护费用和工作量都比较大。加之目前电煤价格高居不下，企业经营难度加大，开发新的电除尘控制系统来实现节能减排显得非常迫切，意义十分重大。
技术实现要素：
为解决粉尘浓度受煤质及其他生产条件影响而超标，电除尘器能耗高的问题，本实用新型提供了一种燃煤发电厂四电场电除尘智能控制系统，既能降低出口烟气的粉尘浓度，又能解决除尘器厂用电率高的问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种燃煤发电厂四电场电除尘智能控制系统，该系统包括前置粉尘浓度检测单元、场后粉尘浓度检测单元、中心控制模块、第一控制模块、第二控制模块、第三控制模块、高频电源模块、振打器模块、工频电源模块、除尘器一、二电场和除尘器三、四电场；前置粉尘浓度检测单元和场后粉尘浓度检测单元均与中心控制模块连接；中心控制模块分别与第一控制模块、第二控制模块和第三控制模块连接；第一控制模块、第二控制模块和第三控制模块分别与高频电源模块、振打器模块和工频电源模块连接；高频电源模块与除尘器一、二电场连接；工频电源模块与除尘器三、四电场连接；除尘器一、二电场与除尘器三、四电场连接；除尘器三、四电场与场后粉尘浓度检测单元连接。
本实用新型的有益效果是：将常规的四场除尘器划分成两级，第一级为一二电场由高频电源供电，第二级为三四电场保持原有工频电源供电，并以前置粉尘浓度检测、场后粉尘浓度检测、当前机组负荷、当前煤质情况作为实时输入量，通过中心控制模块下达控制指令，再由个下级控制模块进行执行控制。此种系统方式实现了根据机组负荷、入口粉尘浓度等多种参量变化自动选择除尘电源及振打器的各运行参数，加快了除尘系统对粉尘浓度变化的响应速度，从而更好的保证实时排放低于国家标准。同时，本实用新型提出的除尘系统，针对于许多燃煤电厂而言仅需对原有的四电场除尘器中的两个工频电源进行改造施工，电源原有的控制器也可以得到保留，在大大提高除尘效率的同时，降低了除尘电源的耗电量，大幅降低了能效改造成本，大大减轻了电厂运行人员的操作压力，提升了除尘系统整体的自动化水平。
附图说明
图1为一种燃煤发电厂四电场电除尘智能控制系统结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，一种燃煤发电厂四电场电除尘智能控制系统，该系统包括前置粉尘浓度检测单元1、场后粉尘浓度检测单元2、中心控制模块3、第一控制模块4、第二控制模块6、第三控制模块5、高频电源模块7、振打器模块8、工频电源模块9、除尘器一、二电场10和除尘器三、四电场11。前置粉尘浓度检测单元1和场后粉尘浓度检测单元2均与中心控制模块3连接；中心控制模块3分别与第一控制模块4、第二控制模块6和第三控制模块5连接；第一控制模块4、第二控制模块6和第三控制模块5分别与高频电源模块7、振打器模块8和工频电源模块9连接；高频电源模块7与除尘器一、二电场10连接；工频电源模块9与除尘器三、四电场11连接；除尘器一、二电场10与除尘器三、四电场11连接；除尘器三、四电场11与场后粉尘浓度检测单元2连接。
粉尘进入前置粉尘浓度检测单元1，前置粉尘浓度检测单元1用于检测前置粉尘浓度信号。场后粉尘浓度检测单元2用于检测场后粉尘浓度信号，前置粉尘浓度检测单元1和场后粉尘浓度检测单元2将信号发送给中心控制模块3，中心控制模块3负责对接收到的前置粉尘浓度信号和场后粉尘浓度信号以及电厂主机DCS系统提供的机组负荷信号和当前煤质信号进行计算，并输出控制指令给下级各控制模块；第一控制模块4和第二控制模块6负责根据中心控制模块3下达的指令对高频电源模块7和工频电源模块9进行控制，设定二次电压或电流的限制值，从而控制两个电源模块的出力。第三控制模块5负责根据中心控制模块3下达的指令对振打器模块8的振打时机及高度进行控制。高频电源模块7负责根据第一控制模块4的指令将相应的二次电压和电流提供给除尘器一、二电场10。工频电源模块9负责根据第二控制模块6的指令将相应的二次电压和电流提供给除尘器三、四电场11。除尘器一、二电场10负责对粉尘进行第一级的除尘处理，除尘器三、四电场11负责对除尘器一、二电场10处理后的粉尘进行第二级的除尘处理，最终经过除尘器三、四电场11处理的粉尘通过场后粉尘浓度检测单元2将信号返回给中心控制模块3用于对除尘过程的控制。
本方案是以前置粉尘浓度信号、场后粉尘浓度信号、机组负荷信号、当前煤质信号作为控制变量，结合中心控制模块3中预设的控制模型，实现了对除尘器出力按当前粉尘浓度实时进行精准调节，大幅降低了排放短时超标的问题，保证了除尘器功率的充分利用，提高了除尘器的效率。在燃煤质量较差时，可以根据前置粉尘浓度信号检测来确定所需的除尘系统出力，而在调节出力时，系统会优先提升由高频电源供电的除尘器一、二电场10的二次电流或电压限值，以达到提高电能使用率的目的。因为电除尘高频电源模块7填补了工频电源模块9电流波形的空洞，且高频电源模块7较工频电源模块9具有更高的功率因数，所以输出电晕功率更大，除尘效率更高。而当燃煤质量较好时，烟气中粉尘浓度较低，也可根据前置粉尘浓度信号检测来相应降低除尘器的出力，尤其优先降低除尘器三、四电场11所对应的工频电源的出力，来保证较高的整体除尘效率及较低的能耗水平。
高频电源模块7是一种基于开关技术的新型电源，谐振频率为25kHz-50kHz，采用谐振逆变电路，二次空载额定电压85000V，功率因数达到0.95，远高于原来的工频单相可控硅电源0.7，因此此类高频电源相较工频电源(50Hz)而言具有更高的二次电压、电晕功率、响应速率以及更好的节能效果。
中心控制模块3具有锅炉负荷控制功能，可以根据电厂主机DCS系统提供的4-20mA机组负荷信号和当前煤质信号，然后对电除尘系统根据锅炉负荷进行实时控制。锅炉负荷4-20mA模拟量通过变送装置转换成数字信号送入中心控制模块3中。锅炉负荷数据在中心控制模块3中进行运算，并下达控制指令。为了不受瞬时波动或干扰的影响，其中锅炉负荷控制设置了100秒的延时，系统会自动计算100秒内锅炉负荷值的平均值，当此平均值大于或小于系统内置的参数变换临界值时，控制参数将发生变化，两个电源模块的相应二次电流及电压限制值将发生相应变化，从而达到控制各个电场出力的作用。在此控制过程中，中心控制模块3优先提高高频电源7的出力，优先降低工频电源9的出力，以保证满足环保要求的同时达到最佳的节能效果。
中心控制模块3还具有浊度控制功能，控制变量取自场后粉尘浓度检测单元2检测出的除尘器出口烟气粉尘浓度数据，在中心控制模块3中设置上，中，下三个阈值，并分别设置除尘器高频及工频电源的二次电流上下限值。主要的控制逻辑为：当除尘器出口烟气粉尘浓度大于上阈值时，直接将除尘器电源二次电流设置到上限。当除尘器出口烟气粉尘浓度大于中阈值小于上阈值时，除尘器出口烟气粉尘浓度上升则根据设定梯度提高二次电流限制值，除尘器出口烟气粉尘浓度下降或不变时则不改变二次电流限制值。当除尘器出口烟气粉尘浓度大于下阈值小于中阈值时，除尘器出口烟气粉尘浓度上升或不便则不改变二次电流限制值，除尘器出口烟气粉尘浓度下降则根据设定梯度降低二次电流限制值直至二次电流下限。当除尘器出口烟气粉尘浓度小于下阈值时，直接将除尘器电源二次电流设置到下限。当前系统中设置的梯度值为高频一二电场50mA，工频三四电场30mA。浊度控制可以进一步提升燃煤电厂除尘系统的智能控制程度，进一步提高除尘效率，大幅降低运行人员操作难度，可以做到根据实际工况自动调节，做到了能源和设备性能的充分利用与发挥，对提升发电厂自动化水平具有重要意义。
中心控制模块3可以根据现场实际情况的需要在多种控制功能中进行选择，也可以切换到智能控制模式，来实现全自动控制。在全自动模式下，系统会以前置粉尘浓度检测信号作为主要的动作依据，以场后粉尘浓度检测信号作为出口粉尘浓度及除尘效果的反馈信号参与计算，以锅炉负荷信号结合预制模型来作为烟气流量信号辅助中心控制器进行参数的调整，从而实现整个除尘过程的闭环控制。同时结合振打器的自动分组振打及降功率振打，可以实现除尘效果的实时全自动、全过程控制。结合第一级高频电源优异的节能效果，以第二级工频电源作为除尘效果的补充，可以做到在粉尘浓度较大时具有很好的除尘效果，而在粉尘浓度较小时，具有非常低的能耗。大大提高了除尘系统的工作效率。
振打器模块8包括多个振打器，多个振打器设置在电场中。振打器模块8的智能控制包括：连续振打、分组振打以及结合当前除尘系统工况进行的降功率振打。在实际应用中，振打器模块8振打效果的好坏直接影响着除尘器的效率，极板的积灰会导致电场击穿电压降低，造成电厂频繁放电，影响极板对灰尘的吸附，降低除尘器效率。不适当的振打还可能导致极板的二次扬尘，造成电除尘器尾部烟气粉尘浓度瞬间超标等情况的发生。
第三控制模块5根据中心控制模块3给出的当前系统状态而改变振打器模块8的运行方式。让前置粉尘浓度检测单元1检测到烟气粉尘浓度上升时，第三控制模块5会提高各个位置振打器的导通角，从而提升振打器的振打高度，更好的为极板除尘。在正常的运行模式下，中心控制模块3会根据经验模型的设定对各个电场的振打器进行降功率振打，同时配合第一、第二控制模块，降低或停止需要振打的极板电源的输出，降低极板对灰尘的吸附能力，从而使灰尘更容易被从极板上振动下来。当前一级电场进行降压振打时，中心控制模块3会相应的提升下级电场的出力，以免发生二次扬尘，更好的保证了出口烟气粉尘浓度的稳定。