一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法及装置与流程

1.本技术涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法及装置。


背景技术：

2.电除尘设备是一种烟气净化设备，它的工作原理是：烟气中的粉尘颗粒通过高压电场时，与电极间的正负离子和电子发生碰撞而荷电(或在离子扩散运动中荷电)，带上电子和离子的尘粒在电场力的作用下向异性电极运动并积附在异性电极上，利用振打等方式使积附在电极上的尘粒落入收集装置中，以达到烟气净化、保护环境的目的。
3.电除尘设备由本体的阴极和阳极以及高压电源组成，设备运行时高压电源输出高压在本体的阴极和阳极之间形成高压电场。在出厂之前，需对用于电除尘设备的高压电源进行调试，具体对高压电源对应的控制器的控制策略、控制参数等的调试。相关技术中，需按照设备的实际运行环境搭建1:1模拟的调试环境，但由于在调试过程中无法通入烟气，因此调试环境不能很好地反映实际运行环境，导致调试后的控制策略在响应实际运行工况时不是很理想。
4.由此可见，如何提高对用于电除尘设备的高压电源的调试效率，尤为重要。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本技术提供了一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法及装置，获得的波形数据作为输入进行高压电场控制器的调整优化，提高了用于电除尘设备的高压电源的调试效率。
6.本技术实施例公开了如下技术方案：
7.一方面，本技术实施例提供了一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法，所述方法包括：
8.采集目标工况下的高压电源运行形成的高压电场的电压信号和电流信号；所述目标工况用于标识电除尘设备及所述高压电源的运行环境的目标烟尘浓度、烟尘比电阻和烟尘温度，所述电除尘设备和所述高压电源具有同一个运行环境；
9.将所述电压信号和所述电流信号转换为数字信号，得到所述电压信号对应的电压数据和所述电流信号对应的电流数据；
10.对所述电压数据和所述电流数据进行数据处理，按照预设的时间长度输出所述目标工况对应的电压波形和电流波形；所述电压波形和所述电流波形用于对所述高压电源的控制器的调整优化。
11.另一方面，本技术实施例提供了一种电除尘设备高压电场运行的模拟装置，所述装置包括采集单元、转换单元和数据处理单元：
12.所述采集单元，用于采集目标工况下的高压电源运行形成的高压电场的电压信号和电流信号；所述目标工况用于标识电除尘设备及所述高压电源的运行环境的目标烟尘浓
度、烟尘比电阻和烟尘温度，所述电除尘设备和所述高压电源具有同一个运行环境；
13.所述转换单元，用于将所述电压信号和所述电流信号转换为数字信号，得到所述电压信号对应的电压数据和所述电流信号对应的电流数据；
14.所述数据处理单元，用于对所述电压数据和所述电流数据进行数据处理，按照预设的时间长度输出所述目标工况对应的电压波形和电流波形；所述电压波形和所述电流波形用于对所述高压电源的控制器的调整优化。
15.由上述技术方案可以看出，通过采集目标工况下的高压电源运行所形成的高压电场的电压信号和电流信号，将其转化为数字信号，对转化处理后得到的电压数据和电流数据进行数据处理，按照预设的时间长度输出目标工况所对应的电压波形和电流波形，用于对高压电场的控制器的调整优化；其中，所述目标工况用于标识电除尘设备及高压电场的运行环境的目标烟尘浓度、烟尘比电阻和烟尘温度，且电除尘设备和高压电源具有同一个运行环境。由此，通过采集实际运行环境的运行数据，获得的波形数据能够反映实际的运行工况，将其作为输入进行高压电源控制器的调整优化，提高用于电除尘设备的高压电源的调试效率。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法的方法流程图；
18.图2为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟装置的装置示意图；
19.图3为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法的数据采集流程示意图；
20.图4为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟装置的使用逻辑流程示意图；
21.图5为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟装置的装置结构图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.脉冲高压电源和直流高压电源是常见的两类高压电源，能够提供高压电场，广泛应用在电除尘器、等离子体反应器等领域。为确保其稳定、安全、高质地运行，对高压电源的相关控制器的控制性能、控制策略的调试就显得尤为重要。
24.相关技术中，按照设备的实际运行环境搭建1:1模拟的调试环境，但由于在调试过程中无法通入烟气，因此调试环境不能很好地反映实际运行环境，导致调试后的控制策略在响应实际运行工况时不是很理想。
25.此外，还有部分的调试采用高压电源模拟调试台，其原理是用小功率的直流电压发生器，在电阻负载上模拟运行，但由于其运行的电压波形、电流波形是电阻负载的模拟波形，电场的火花闪络采用人为负载短路方式模拟，都不能很好地反映高压电场的实际运行工况，而且高压电源模拟调试台无法模拟调试脉冲高压电源。
26.为此，本技术提供了及一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法及装置，以解决上述技术问题。
27.图1为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法的方法流程图，所述方法包括：
28.s101：采集目标工况下的高压电源运行形成的高压电场的电压信号和电流信号。
29.采集目标工况下的高压电源运行形成的高压电场的电压信号和电流信号；所述目标工况用于标识电除尘设备及所述高压电源的运行环境的目标烟尘浓度、烟尘比电阻和烟尘温度，所述电除尘设备和所述高压电源具有同一个运行环境。
30.s102：将所述电压信号和所述电流信号转换为数字信号，得到所述电压信号对应的电压数据和所述电流信号对应的电流数据。
31.在一种可能的实现方式中，采用a/d转换器将所述电压信号和所述电流信号转换为数字信号。
32.s103:对所述电压数据和所述电流数据进行数据处理，按照预设的时间长度输出所述目标工况对应的电压波形和电流波形；所述电压波形和所述电流波形用于对所述高压电源的控制器的调整优化。
33.在一种可能的实现方式中，可以将采集输出的电压波形、电流波形进行存储，形成电除尘设备相关的高压电源运行所形成的的高压电场的波形数据库。
34.在一种可能的实现方式中，波形数据的存储以板载flash存储器作为系统的主存储器，用于建立脉冲高压电源和直流高压电源等高压电源在电除尘器、等离子体反应器中运行的特征波形的数据库。
35.在一种可能的实现方式中，在s103之后，还包括以下步骤：
36.s11：获取所述高压电场的脉冲高压；
37.s12：若所述脉冲高压大于或等于预设阈值，则将输出的所述电压波形和所述电流波形标识为故障波形。
38.基于脉冲高压，判断当前的运行状态是否发生故障，当脉冲高压大于或等于预设阈值时，则将输出的电压波形和电流波形标识为故障波形
39.在一种可能的实现方式中，在s103之后，还包括以下步骤：
40.s21：获取所述高压电场的一次电流和二次电流；所述一次电流用于标识所述高压电源升压之前的电压所对应的电流，所述二次电流用于标识所述高压电源升压之后的电压所对应的电流；
41.s22：若所述高压电场进行放电时电流突变量大于或等于所述一次电流和所述二次电流与预设比例系数的乘积，则将输出的所述电压波形和所述电流波形标识为电流突变
波形。
42.基于高压电源的一次电流和二次电流，判断当前的运行状态下，电场放电是否发生电流突变。当电流突变量大于或等于一次电流和二次电流与预设比例系数的乘积，则将输出的电压波形和电流波形标识为电流突变波形。
43.在一种可能的实现方式中，基于一次电流、二次电流的火花闪络及短时突变量波形，判断电场放电时电流发生突变现象的判断依据可以为：电流突变量
△
i在10微秒内
△
i1≥10％*i1和
△
i2≥10％*i2；其中，i1和i2分别为一次电流和二次电流。
44.在一种可能的实现方式中，在s103之后，还包括以下步骤：
45.根据所述运行环境的参数编辑所述电压波形和所述电流波形，输出任意波形。
46.在一种可能的实现方式中，所述运行环境的参数可以为现场的干扰信号、现场的噪声信号等参数。可以理解的是，对于波形的编辑，一般是工程师基于现场的运行环境对采集输出的波形进行适当地修正，故在本技术中不对编辑波形的依据做出限定。
47.在一种可能的实现方式中，可以将采集输出的电压波形、电流波形进行存储，形成电除尘设备相关的高压电场运行所形成的高压电场的波形数据库。
48.在一种可能的实现方式中，采用波形编辑器对波形数据库中的波形进行编辑。具体地，从波形数据库中提取各种特征波形，任意编辑，形成输出波形串，输出波形串重复输出，形成连续的输出波形。用户可以通过波形编辑器对采集到的波形进行编辑来产生任意波形，编辑完成后通过串口将数据传输至主控芯片中。
49.在一种可能的实现方式中，根据中断时长确定所述输出任意波形的输出频率。
50.在一种可能的实现方式中，通过加入一个可变的时钟对波形进行输出，本次通过中断的时间长短作为可变时钟，通过中断时长的改变来决定任意波形的输出频率。
51.在一种可能的实现方式中，在s103之后，还包括以下步骤：
52.s31：获取预设的干扰信号波形，根据所述预设的干扰信号波形模拟生成干扰信号数据；
53.s32：对所述电压波形和所述电流波形插入所述干扰信号数据，输出电压干扰波形和电流干扰波形。
54.在一种可能的实现方式中，可以采用随机干扰波形发生器，具体地，在连续的输出波形中，采用数据计算方式插入波形数据数据库中已采集的干扰信号波形，模拟真实的带干扰信息的连续的输出波形，获得电压干扰波形和电流干扰波形。
55.在一种可能的实现方式中，根据所述预设的干扰信号波形，采用随机数的方式生成毛刺干扰信号数据。
56.需要说明的是，除了上述获得的正常运行时的波形以及故障波形、电流突变波形、干扰波形以外，还可以按照相同的方式采集输出其他运行状态下的各类特征波形。如闪络状态的波形、拉弧状态的波形、开路状态的波形、短路状态的波形等各种状态下对应的各种电压波形和电流波形。
57.由此可见，通过采集目标工况下的高压电源运行所形成的高压电场的电压信号和电流信号，将其转化为数字信号，对转化处理后得到的电压数据和电流数据进行数据处理，按照预设的时间长度输出目标工况所对应的电压波形和电流波形，用于对高压电场的控制器的调整优化；其中，所述目标工况用于标识电除尘设备及高压电场的运行环境的目标烟
尘浓度、烟尘比电阻和烟尘温度，且电除尘设备和高压电源具有同一个运行环境。由此，通过采集实际运行环境的运行数据，获得的波形数据能够反映实际的运行工况，将其作为输入进行高压电源控制器的调整优化，用于提高电除尘设备的高压电源的调试效率。
58.图2为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟装置的装置示意图，由各功能模块组成，其中硬件功能模块有波形数据采集模块、数据存储模块、波形输出模块、人机终端显示模块、通信接口模块等；软件功能模块有波形数据库、波形编辑器、随机干扰波形发生器等。
59.可以理解的是，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
60.图3为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法的数据采集流程示意图，用于在数据采集过程中，能够自动采样高压电场在各种运行状态下的波形数据。
61.其中，us为脉冲高压，用于判断是否输出故障波形。当脉冲高压大于或等于基于警戒值电压设置的预设阈值uset时，故障启动，即，输出故障波形的依据是us≥uset。
62.其中，i1和i2分别为一次电流和二次电流，用于判断电场放电时是否电流发生突变现象，判断依据可以为：电流突变量
△
i在10微秒内
△
i1≥10％*i1和
△
i2≥10％*i2。
63.在一种可能的实现方式中，可以将启动录波后输出的电压波形、电流波形进行数据存储，形成电除尘设备相关的高压电场运行的波形数据库。
64.在一种可能的实现方式中，波形数据的存储以板载flash存储器作为系统的主存储器，用于建立脉冲高压电源和直流高压电源等高压电源在电除尘器、等离子体反应器中运行的特征波形的数据库。
65.可以理解的是，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
66.图4为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟装置的使用逻辑流程示意图，可以理解的是，在一次波形采集任务开始时，先初始化各模块，以便更好地完成当次的波形采集任务。
67.可以理解的是，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
68.图5为本技术实施例提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟装置的装置结构图，所述装置包括采集单元501、转换单元502和数据处理单元503：
69.所述采集单元501，用于采集目标工况下的高压电源运行形成的高压电场的电压信号和电流信号；所述目标工况用于标识电除尘设备及所述高压电源的运行环境的目标烟尘浓度、烟尘比电阻和烟尘温度，所述电除尘设备和所述高压电源具有同一个运行环境；
70.所述转换单元502，用于将所述电压信号和所述电流信号转换为数字信号，得到所述电压信号对应的电压数据和所述电流信号对应的电流数据；
71.所述数据处理单元503，用于对所述电压数据和所述电流数据进行数据处理，按照预设的时间长度输出所述目标工况对应的电压波形和电流波形；所述电压波形和所述电流波形用于对所述高压电源的控制器的调整优化。
72.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括获取单元和标识单元：
73.所述获取单元，用于获取所述高压电场的脉冲高压；
74.所述标识单元，用于若所述脉冲高压大于或等于预设阈值，则将输出的所述电压波形和所述电流波形标识为故障波形。
75.在一种可能的实现方式中，所述获取单元还用于获取所述高压电场的一次电流和二次电流；所述一次电流用于标识所述高压电源升压之前的电压所对应的电流，所述二次电流用于标识所述高压电源升压之后的电压所对应的电流；
76.所述标识单元，还用于若所述高压电场进行放电时电流突变量大于或等于所述一次电流和所述二次电流与预设比例系数的乘积，则将输出的所述电压波形和所述电流波形标识为电流突变波形。
77.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括编辑单元：
78.所述编辑单元，用于根据所述运行环境的参数编辑所述电压波形和所述电流波形，输出任意波形。
79.在一种可能的实现方式中，所述获取单元还用于获取预设的干扰信号波形，根据所述预设的干扰信号波形模拟生成干扰信号数据；
80.所述数据处理单元，还用于对所述电压波形和所述电流波形插入所述干扰信号数据，输出电压干扰波形和电流干扰波形。
81.在一种可能的实现方式中，所述获取单元还用于根据所述预设的干扰信号波形，采用随机数的方式生成毛刺干扰信号数据。
82.在一种可能的实现方式中，所述转换单元还用于采用a/d转换器将所述电压信号和所述电流信号转换为数字信号，得到所述电压信号对应的电压数据和所述电流信号对应的电流数据。
83.通过上述的一种电除尘设备高压电场运行的模拟装置，能够模拟用于电除尘设备的高压电源在各烟气工况下所形成的高压电场的各种电压波形和电流波形，并且能在实际工程项目中的真实烟气工况下进行数字化波形记录采样、编辑、存储。获得的波形数据，用于精细调试高压电源，比如在用于电除尘设备的高压电源及其对应的控制器等出厂前，对其进行控制性能、控制策略的模拟运行及精细化调整，有利于高压电源设备的研究开发和精细调试。
84.由此可见，通过采集目标工况下的高压电源运行所形成的高压电场的电压信号和电流信号，将其转化为数字信号，对转化处理后得到的电压数据和电流数据进行数据处理，按照预设的时间长度输出目标工况所对应的电压波形和电流波形，用于对高压电场的控制器的调整优化；其中，所述目标工况用于标识电除尘设备及高压电场的运行环境的目标烟尘浓度、烟尘比电阻和烟尘温度，且电除尘设备和高压电源具有同一个运行环境。由此，通过采集实际运行环境的运行数据，获得的波形数据能够反映实际的运行工况，将其作为输入进行高压电源控制器的调整优化，提高用于电除尘设备的高压电源的调试效率。
85.对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不
付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
86.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
87.以上对本技术实施例所提供的一种电除尘设备高压电场运行的模拟方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的方法，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。
88.综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。而且本技术在上述各方面提供的实现方式的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现方式。