本发明涉及工业除尘技术领域，特别涉及一种除尘器的智能保养系统及保养方法。
背景技术：
随着工业4.0的推进，在工业领域，智能化生产已成为一个重要的研究课题。除尘设备在各个工业生产中属于附属设备，但同时也是保护环境、减少工业大气污染、打造绿色工厂的一个必不可少的环节。为了衔接智能化生产和节能环保的需求，智能化在除尘系统中的应用也亟需提升。
传统的工业除尘是一个开环系统，这些设备只能分别独立操作运行，设备中各种参数(如阀门开关、压力、频率等)的运行变化数据无法在线集中监测。现在大多数企业都需要专业的监测人员带着专业的设备到设备现场进行检测，但是这种办法成本较高，需要耗费大量人力物力，并且设备使用过程中的运行、操作或者不合理的保养都会导致设备的使用寿命缩短。
然而，目前大多数企业只关注除尘设备的使用，忽视了保养，而设备的保养也是至关重要的。设备的科学保养主要目的是及时预防可能出现的问题，以及出现故障时候的维护管理。现阶段，企业对除尘设备的维护保养还只是以维修或更换部件为主、预防为辅，甚至有些企业就没有预防，因为大多数企业没有专业的维护人员，没有专业能力去对除尘设备进行故障预防和合理保养。
基于上述现状，目前的除尘设备在保养方面存在以下问题：
1、设备数据的采集多为人工测量、人工记录，因而效率低、出错率高，无法实时监控设备的运行状况，更不能进行在线监测；
2、预防意识较差，通常是设备出现问题后再采取处理措施；
3、设备故障响应缓慢，不能给出明确的故障原因及故障点，需进行现场排查，维修周期长；
4、对于保养的内容和计划缺乏科学性的判断和制定，保养工作效率低，备件更换不及时，设备保养不当，从而造成设备损坏或者资源浪费；
5、设备保养措施不健全，且保养内容难以全部顾及到，无法起到有效预防故障发生的效果。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明公开了一种除尘器的智能保养系统，包括：数据采集模块、通讯模块、工控机以及远端计算机；
所述数据采集模块连接除尘器的各个工作部件，用于采集工作部件的工作状态数据，并将采集到的工作状态数据传输给除尘器PLC；
所述除尘器PLC通过通讯模块分别与工控机和远端计算机连接；
所述工控机根据接收到的工作状态数据，提供除尘器运行数据的系统化显示查询、工作部件使用寿命预测的实时调整、故障预警和报警以及保养计划的自动制定功能；
所述远端计算机用于存储和分析工作状态数据、判断系统运行情况、优化调整系统参数以及显示查询系统参数。
作为上述技术方案的进一步改进，所述数据采集模块包括：
设置在除尘器进风主管道内、除尘器室体内以及除尘风机上的温度传感器；
设置在进风主管道内的湿度传感器；
设置在除尘器排风管道内的粉尘浓度检测器；
设置在除尘器室体内的压差仪；
设置在除尘器卸灰螺旋输送机、卸灰阀以及除尘风机上的转速传感器；
设置在除尘器反吹空气管道内以及吸尘点的风压传感器；
设置在除尘器灰斗以及加粉装置内的料位计；
设置在进风主管道以及吸尘点支管内的风速传感器；
设置在除尘风机上的振动传感器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述工作状态数据包括：
除尘器进风主管道、除尘器室体的气体温度以及除尘风机的温度数据；
进风主管道的空气湿度数据；
除尘器排风管道的粉尘浓度数据；
除尘器室体的压差数据；
除尘器卸灰螺旋输送机、卸灰阀以及除尘风机的转速数据；
除尘器反吹空气管道以及吸尘点的负压数据；
除尘器灰斗以及加粉装置的料位数据；
进风主管道以及吸尘点支管的风速数据；
除尘风机的振动数据。
作为上述技术方案的进一步改进，所述除尘器PLC通过自带的通讯接口与生产设备连接。
本发明还公开了一种上述除尘器的智能保养系统的保养方法，包括预测工作部件的使用寿命以及制定保养计划。
作为上述技术方案的进一步改进，所述预测工作部件的使用寿命包括以下步骤：
a、将工作部件的额定使用寿命、技术协议、使用说明书、合格证、出厂检验报告的产品物料信息录入工控机的系统中；
b、将工作部件的信息采集数据、日常运行参数、异常处理记录、开停机状态信息自动采集并记录在工控机的系统中；
c、通过系统中的公式：首次使用时预测的剩余寿命＝额定使用寿命×综合寿命系数，来计算工作部件的首次使用时预测的剩余寿命；
d、通过系统中的公式：第n次预测的剩余寿命＝(第n-1次预测的剩余寿命-第n-1次到第n次预测的工作部件使用时间)-第n-1次与第n次预测的综合寿命系数差×第n-1次预测的剩余寿命，来计算工作部件的剩余寿命；
e、根据步骤d的计算结果，系统结合本地数据库或大数据自动调整公式中的参数，并定期更新预测时间，以优化寿命预测结果的准确性；
f、当数据采集模块检测到工作状态数据变化时，系统重复步骤d，重新预测工作部件的剩余使用寿命。
作为上述技术方案的进一步改进，所述制定保养计划包括以下步骤：
a、系统预设一个预警时间T警，当工作部件的剩余使用寿命T剩≤T警时，系统发出预警提示信息，提醒工作人员提前检测或更换工作部件；
b、系统根据日常收集的运行参数，自动判断并优化日常巡检的计划，制定抽检项目、抽检数量和抽检时间，并可根据上次抽检结果，优化调整巡检计划，以减少抽检频次；
c、系统对耗材的库存情况进行记录，每次使用耗材后进行使用情况记录和剩余数量更新，工作人员以此进行耗材的采购；
d、系统综合计算近期耗材及工作部件的使用量和后续使用计划、库存量以及采购周期，自动制定耗材的采购计划，提醒工作人员进行采购，以确保库存使用正常；
e、对于需要定期清洁保养的工作部件，系统自动优化所需维护的频次和维护内容，并制定清洁保养计划。
本发明的有益效果是：
1、智能化程度高，减少了人工记录、人工操作的频率，降低了出错概率，并且能够远程查看设备的实时状态，及时掌握设备保养信息；
2、保养和分析过程综合考虑了整个除尘系统前后各个参数之间的影响，使得到的保养信息更加全面、可靠；
3、问题反应迅速且准确，一旦除尘器出现问题或故障，控制中心会第一时间发出报警信号，并显示具体的故障信息，同时通知工作人员进行处理；
4、提供数字化的科学保养支持，通过数据采集模块收集大量数据并及时进行数据分析，从而实现除尘器的科学预防与保养，提高除尘器的可靠性，同时延长除尘器的使用寿命；
5、通过制定合理的保养计划，使保养工作更高效、耗材采购及时准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明实施例所涉及的除尘器及其相关结构均为本领域的常规技术手段，因而不再对其进行详细说明。
如图1所示，本发明的除尘器的智能保养系统，包括：数据采集模块、通讯模块、工控机以及远端计算机，数据通讯模块实现了数据采集模块、工控机以及远端计算机三者之间的数据交换。
其中，数据采集模块包括：
设置在除尘器进风主管道内、除尘器室体内以及除尘风机上的温度传感器，用于采集进风主管道、除尘器室体的气体温度以及除尘风机的温度数据。
设置在进风主管道内的湿度传感器，用于采集进风主管道的空气湿度数据。
设置在除尘器排风管道内的粉尘浓度检测器，用于采集排风管道的粉尘浓度数据。
设置在除尘器室体内的压差仪，用于采集除尘器室体的压差数据。
设置在除尘器卸灰螺旋输送机、卸灰阀以及除尘风机上的转速传感器，用于采集卸灰螺旋输送机、卸灰阀以及除尘风机的转速数据。
设置在除尘器反吹空气管道内以及吸尘点的风压传感器，用于采集反吹空气管道以及吸尘点的负压数据；吸尘点是指生产设备在生产过程中产生污染的点，例如熔炼炉、浇铸工位、落砂工位、镁处理室等。
设置在除尘器灰斗以及加粉装置内的料位计，用于采集灰斗以及加粉装置的料位数据；加粉装置是向除尘器进风管道内补充中和粉剂的装置，以降低进气湿度，料位计设置在加粉装置内，用于监控中和粉剂的剩余量。
设置在进风主管道以及吸尘点支管内的风速传感器，用于采集进风主管道和吸尘点支管的风速数据；
设置在除尘风机上的振动传感器，用于采集除尘风机的振动数据。
数据采集模块将采集到的温度、湿度、粉尘浓度、压差、风机转速、负压、料位信号、风速、风机振动加速度等工作状态数据以电信号的形式传输给除尘器PLC，除尘器PLC自带通讯功能，工作状态数据经过初步处理后再通过通讯模块传输给工控机和远端计算机。
工控机具有以下功能：
1、负责接收除尘器各个工作部件以及生产设备的工作状态数据，例如除尘器室体内气体状况、反吹系统的风压数据、除尘风机的转速、卸灰螺旋输送机的运转状态、温度和湿度传感器所采集到的温度和湿度数据、粉尘浓度传感器所采集到的粉尘浓度数据等等。
2、将上述工作状态数据进行系统化的显示，包括生产物料及生产设备信息、除尘器工作参数以及除尘前后的烟气参数等，以供工作人员查询。
3、根据接收到的工作状态数据预测工作部件的使用寿命，并且工控机系统能够根据各个工作部件的实际运行情况对寿命预测作出实时调整。
4、当工作部件的使用寿命接近临界寿命时，工控机系统还会发出故障预警提示以及报警提示，提醒工作人员及时进行维护。
5、经过一段时间的运行后，工控机系统会根据运行情况优化巡检方案，自动制定工作部件及耗材的保养与采购计划、以及设备清洁保养计划。
远端计算机用于存储和分析各个工作部件的工作状态数据，判断系统运行情况，并根据远端数据库或大数据的优化调整工控机中一些公式的系数取值或者一些预设值，使工控机的功能得到优化升级，以及显示查询系统参数。
正常状态下，除尘器的各个工作部件都具有稳定的运行参数，当温度、湿度、粉尘浓度、压差、风机转速、负压、料位信号、风速以及风机振动加速度等任何一个数据出现异常时，工控机就会对这些异常数据进行分析，并根据分析结果进行相应的功能操作，同时将分析结果发送给远端计算机进行显示和储存，并供工作人员查看。
除尘器PLC通过自带的通讯接口与生产设备连接，以采集生产设备的开关状态、运行功率、工艺参数以及生产物流信息等物联信息。这里所说的生产设备是指产生烟气污染的设备，例如铸造设备、熔炼设备、煤矿生产设备、烟草设备等等。
本发明还公开了一种上述除尘系统的保养方法，包括预测工作部件的使用寿命以及制定保养计划。
预测工作部件的使用寿命包括以下步骤：
a、将工作部件的额定使用寿命、技术协议、使用说明书、合格证、出厂检验报告的产品物料信息录入工控机系统中；
b、将工作部件的信息采集数据、日常运行参数、异常处理记录、开停机状态信息自动采集并记录在工控机的系统中；
c、通过系统中的公式：首次使用时预测的剩余寿命＝额定使用寿命×综合寿命系数，来计算工作部件的首次使用时预测的剩余寿命；
d、通过系统中的公式：第n次预测的剩余寿命＝(第n-1次预测的剩余寿命-第n-1次到第n次预测的工作部件使用时间)-第n-1次与第n次预测的综合寿命系数差×第n-1次预测的剩余寿命，来计算工作部件的剩余寿命；
e、根据步骤d的计算结果，系统结合本地数据库或大数据自动调整公式中的参数，并定期更新预测时间，例如每天、每周或每几天更新一次，以优化寿命预测结果的准确性；
f、当数据采集模块检测到工作状态数据变化时，例如涉及到公式中综合寿命系数的温度、湿度、压差等参数，系统重复步骤d，重新预测工作部件的剩余使用寿命。
制定保养计划包括以下步骤：
a、系统预设一个预警时间T警，当工作部件的剩余使用寿命T剩≤T警时，系统发出预警提示信息，提醒工作人员提前检测或更换工作部件；
b、系统根据日常收集的运行参数，自动判断并优化日常巡检的计划，制定抽检项目、抽检数量和抽检时间，并可根据上次抽检结果，优化调整巡检计划，以减少抽检频次；
c、系统对耗材的库存情况进行记录，每次使用耗材后进行使用情况记录和剩余数量更新，工作人员以此进行耗材的采购；
d、系统综合计算近期耗材及工作部件的使用量和后续使用计划、库存量以及采购周期，自动制定耗材的采购计划，提醒工作人员进行采购，以确保库存使用正常；
e、对于需要定期清洁保养的工作部件，系统自动优化所需维护的频次和维护内容，并制定清洁保养计划。
下面通过几个具体的实施例来说明本发明具体的保养工作过程。
实施例一：(除尘器室体滤袋的寿命预测)
通过对滤袋的全方位评估，来实现滤袋寿命的预测，具体方法是对除尘器的运行状态进行监测和管控，综合考虑各因素的影响，同时结合定期检查，对滤袋寿命更合理的预测，以便在滤袋出现问题前及时进行预警和更换。
首先在工控机中预先录入滤袋的物料信息，包括滤袋的额定使用寿命、技术协议、使用说明书、合格证和出厂检验报告等；同时，对于滤袋安装、检漏、预涂灰、日常运行参数、异常处理记录、开停机的维护等运行和维护信息进行数据自动采集或者人工录入。
滤袋的首次使用时预测的剩余寿命T0＝额定的使用寿命×综合寿命系数R0；其中，R0＝Rt×Rv×Rp，Rt为温度寿命系数，Rv为过滤风速寿命系数，Rp为压差寿命系数；过滤气体温度、过滤风速、除尘器室体压差、滤袋已使用时间等参数均通过数据采集模块现场采集获取，不同工况下Rt、Rv、Rp的取值不同，以作为寿命预测的依据。
后续使用寿命Tn＝(Tn-1-Nn)-(Rn-1-Rn)×Tn-1；其中，Tn为第n次预测的剩余使用寿命，Nn为第n-1次预测和第n次预测之间滤袋使用的时间，Rn为第n次预测时的综合寿命系数。
例如，一个额定使用时间为30000h的滤袋，在起始工作环境为75℃气体温度，1.1m/s的过滤风速，平均700Pa的压差时，R0＝0.99×0.98×0.99＝0.96，则预测滤袋剩余使用寿命T0＝N×R0＝30000×0.96＝28800h。滤袋在此环境下工作4000h后工作环境发生变化，变为85℃气体温度，1.2m/s的过滤风速，平均800Pa的压差时，其R值也发生变化，R1＝0.97×0.97×0.98＝0.922，则此时预测滤袋剩余使用寿命T1＝(T0-N1)-(R0-R1)×T0＝(28800-4000)-(0.96-0.922)×28800＝23706h。
后续使用期间，滤袋的预测使用寿命，也按上述计算自动进行调整。远端计算机基于对本项目或其它项目长期的数据积累，同时结合网络大数据，对Rt、Rv、Rp等参数的取值规则也会进行优化。
实施例二：(脉冲阀的寿命预测)
首先在工控机中预先录入产品的物料信息，包括脉冲阀的额定使用寿命、技术协议、使用说明书、合格证和出厂检验报告；同时，对于脉冲阀的安装、压缩空气压力、除尘器室体压差、日常运行参数、异常处理记录、开停机的维护等运行和维护信息进行数据自动采集或者人工录入。
脉冲阀首次使用时预测的剩余寿命T0＝(额定的使用次数×综合寿命系数R0)/平均每天使用次数；其中，R＝Rt×Rp，Rt为压缩空气温度寿命系数，Rp为压缩空气压力寿命系数，压缩空气温度、压缩空气压力、脉冲阀动作次数等参数通过数据采集模块现场采集获取，以作为寿命预测的依据。
后续使用寿命Tn＝((Cn-1-Nn)-(Rn-1-Rn)×Tn-1)/Sn，Tn为第n次预测的剩余使用寿命，Cn为第n次预测的剩余使用次数，Nn为第n-1次预测和第n次预测之间脉冲阀使用的次数，Rn为第n次预测时的综合寿命系数，Sn为第n次预测时脉冲阀平均每天使用次数。
例如，一个额定使用时间为30万次的脉冲阀，在起始工作环境为80℃压缩气体温度，7mbar的压缩空气压力，脉冲阀平均每天动作72次时，R0＝0.91×0.95＝0.86，则预测脉冲阀剩余使用寿命T0＝(300000×0.86)/72＝3583天(258000次)。脉冲阀在此环境下工作18600次后工作环境发生变化，变为50℃压缩气体温度，5mbar的压缩空气压力，脉冲阀平均每天动作110次时，其R值也发生变化，R1＝0.95×0.98＝0.93，则此时预测脉冲阀剩余使用寿命T1＝((C0-N1)-(R0-R1)×T0)/S1＝((258000-18600)-(0.86-0.93)×258000)/110＝2340天(257460次)。
后续使用期间，脉冲阀的预测使用寿命，也按上述计算自动进行调整。远端计算机基于对本项目或其它项目长期的数据积累，同时结合网络大数据，对Rt、Rp等参数的取值规则也会进行优化。
实施例三：(滤袋保养计划的制定)
滤袋保养计划的制定，主要包括滤袋更换预警，自动制定定期巡检计划、库存情况及采购计划。
首先通过工控机提前设定一个预警时间T警，滤袋在预测剩余使用寿命T剩≤预警时间T警时，系统会发出预警提示信息，提醒工作人员提前进行滤袋检测和更换。
定期巡检计划的自动制定是指：正常情况下，滤袋需要每1-2个月抽检一次，而系统会根据之前的运行参数进行判断。如果参数正常，设备运行良好，则会延长抽检间隔；如果参数存在各边异常的情况，则会缩短抽检间隔。若检测到除尘器出现持续性超负荷运行、超温运转或压差升高等情况，系统也会及时提示工作人员尽快进行滤袋的抽检，预防滤袋损坏。
系统也会对滤袋库存情况进行记录，在每次滤袋使用后进行使用情况记录和剩余数量更新；系统综合计算近期滤袋需要更换的数量、滤袋库存量、滤袋采购周期的情况下，自动制定滤袋的采购计划，提示采购人员进行采购，确保库存使用正常。
以上制定的计划均在系统中进行提示，可按日、月、年进行查看详细计划内容及整体方案。
同时，可根据数据采集模块采集到的除尘压差、粉尘浓度数据等进行初步判断并报警，及时发现个别滤袋突发的破损情况。
此外，系统还可根据对粉尘过滤效率、除尘器室体压差等数据，结合除尘器的运行参数，判断本批次滤袋的最终更换时间，超过这个时间后未更换，则除尘效率不能达到要求，滤袋极易出现破损。
实施例四：(除尘系统管道保养计划的制定及故障报警)
除尘系统管道的保养计划，主要包括系统自动定期巡检计划和清洁保养计划，并结合运行状况进行优化。
系统巡检的内容主要包括：检查管道是否存在破损漏风情况，在系统检测到的风速、风压、风量等数据长期平稳正常的情况下，系统自动延长巡检间隔。反之，如果数据波动较大或有明显变差趋势时，缩短巡检间隔。
系统根据日常运行参数和情况，制定每年1～3次不等的管道内外积灰清理工作，包括清洁时间、清洁部位、清洁内容、计划用时等。
通过数据采集模块定期采集吸尘点风压、管道风速、阀门开度以及物联信息等，并与本地数据库或大数据比较分析，一旦吸尘点风压、管道风速等数据出现异常，结合其他部件运行状态，系统判断管道是否出现破损、堵塞等异常情况，并立即发出故障报警信息，提醒工作人员进行管道维护。
由于除尘系统的结构相对复杂，工作部件众多，因而无法针对每个工作部件进行一一举例说明，其他工作部件的保养原理与上述实施例类似，因此这里不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。