一种尘饼结构特性提取方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种尘饼结构特性提取方法及装置，所述方法包括：建立粉尘颗粒的运动状态与沉积位置之间的映射关系；获取外界输入的多个粉尘颗粒的初始运动状态，并根据所述映射关系获得各粉尘颗粒沉积形成尘饼时的沉积位置；利用各粉尘颗粒的沉积位置提取获得所述尘饼的结构特性信息。如此方案，无需引入过多假设条件，就可真实反映颗粒在电除尘器中的实际情况，保证提取出的尘饼结构特性的准确性，通过这种定性、定量分析的方式实现对粉尘沉积及尘饼生成过程的准确预测。
【专利说明】一种尘饼结构特性提取方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电除尘器【技术领域】，具体涉及一种尘饼结构特性提取方法及装置。
【背景技术】
[0002] 电除尘器具有处理能力强、能耗低、操作性能稳定等优点，被广泛应用在火力发 电、冶金、炼钢、化工等行业，进行烟气净化或回收有价物质等工艺过程中。电除尘器的工作 原理可以理解为：电除尘器的电晕极在直流高压作用下将周围气体电离，如此，粉尘颗粒随 烟气进入电除尘器时，就会在电场中荷电，进而在电场力的作用下向电除尘器的收尘极运 动，吸附沉积在收尘极板上，实现粉尘与烟气分离的目的。
[0003] 随着粉尘的不断沉积，会在收尘极上形成尘饼，导致电除尘器的电场区域的电场 强度下降，降低电除尘器的除尘效率；此外，当粉尘沉积到一定厚度时，还很容易引发反电 晕放电现象，致使电除尘器的除尘效率急剧下降。如此可见，粉尘沉积以及尘饼生成均会对 电除尘器的除尘效率产生至关重要的影响，然而，目前人们对粉尘沉积形成尘饼的过程了 解的并不充分，仅能在尘饼生成后测量得到尘饼堆积密度等宏观特性，尚无法实现对尘饼 生成的定量分析及预测。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种尘饼结构特性提取方法及装置，用以实现对粉尘沉积及尘饼生成 过程的准确预测。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：
[0006] 一种尘饼结构特性提取方法，所述方法包括：
[0007] 建立粉尘颗粒的运动状态与沉积位置之间的映射关系；
[0008] 获取外界输入的多个粉尘颗粒的初始运动状态，并根据所述映射关系获得各粉尘 颗粒沉积形成尘饼时的沉积位置；
[0009] 利用各粉尘颗粒的沉积位置提取获得所述尘饼的结构特性信息。
[0010] 优选的，所述建立粉尘颗粒的运动状态与沉积位置之间的映射关系，包括：
[0011] 根据各粉尘颗粒在当前时间点的受力情况，计算获得粉尘颗粒的运动状态，所述 运动状态包括运动位置、运动速度和角速度；
[0012] 判断各粉尘颗粒的运动速度与角速度是否为零，如果是，则将所述运动位置确定 为所述沉积位置；如果否，则按预设时间步长确定下一时间点，并执行所述计算获得粉尘颗 粒的运动状态的步骤。
[0013] 优选的，若所述运动状态为水平运动状态，则粉尘颗粒的受力情况为：
[0014]
【权利要求】
1. 一种尘饼结构特性提取方法，其特征在于，所述方法包括： 建立粉尘颗粒的运动状态与沉积位置之间的映射关系； 获取外界输入的多个粉尘颗粒的初始运动状态，并根据所述映射关系获得各粉尘颗粒 沉积形成尘饼时的沉积位置； 利用各粉尘颗粒的沉积位置提取获得所述尘饼的结构特性信息。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立粉尘颗粒的运动状态与沉积位 置之间的映射关系，包括： 根据各粉尘颗粒在当前时间点的受力情况，计算获得粉尘颗粒的运动状态，所述运动 状态包括运动位置、运动速度和角速度； 判断各粉尘颗粒的运动速度与角速度是否为零，如果是，则将所述运动位置确定为所 述沉积位置；如果否，则按预设时间步长确定下一时间点，并执行所述计算获得粉尘颗粒的 运动状态的步骤。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述运动状态为水平运动状态，则粉尘 颗粒的受力情况为：
其中，Hli为粉尘颗粒i的质量，Vi为粉尘颗粒i的移动速度，$为粉尘颗粒j对粉尘颗 粒i的法向力，r为粉尘颗粒j对粉尘颗粒i的切向力，Ifw为粉尘颗粒j对粉尘颗粒i的 范德华力，fT为粉尘颗粒i受到的电场力。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述运动状态为旋转运动状态，则粉尘 颗粒的受力情况为：
其中，Ii为粉尘颗粒i的转动惯量，Oi为粉尘颗粒i的角速度，R u为粉尘颗粒j与粉 尘颗粒i的中心距，1I为粉尘颗粒j对粉尘颗粒i的切向力，Ryx FiJ为,产生的扭矩，T1;为 粉尘颗粒i与粉尘颗粒j旋转运动时的摩擦扭矩。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉尘颗粒的初始运动状态包括：初始 位置Stl、初始移动速度V tl = 0、初始角速度Coci = 0,且各粉尘颗粒之间无接触。
6. 根据权利要求1?5任一项所述的方法，其特征在于，若所述结构特性信息为堆积密 度，则所述利用各粉尘颗粒的沉积位置提取获得所述尘饼的结构特性信息，包括： 根据粉尘颗粒的沉积位置，获取预设体积内的粉尘颗粒数； 利用所述粉尘颗粒数、及各粉尘颗粒的质量计算得到所述堆积密度。
7. 根据权利要求1?5任一项所述的方法，其特征在于，若所述结构特性信息为配位 数，则所述利用各粉尘颗粒的沉积位置提取获得所述尘饼的结构特性信息，包括： 若所述配位数为各粉尘颗粒对应的配位数，则根据粉尘颗粒的沉积位置，获取与粉尘 颗粒i的中心距不大于二者半径之和的粉尘颗粒的数目Ni,得到所述尘饼中粉尘颗粒i对 应的的配位数； 或者， 若所述配位数为所述尘饼对应的配位数，则根据粉尘颗粒的沉积位置，获取与粉尘颗 粒i的中心距不大于二者半径之和的粉尘颗粒的数目Ni ;计算得到所述尘饼对应的配位数
，其中，m为粉尘颗粒的总数。
8. 根据权利要求1?5任一项所述的方法，其特征在于，若所述结构特性信息为径向分 布函数，则所述利用各粉尘颗粒的沉积位置提取获得所述尘饼的结构特性信息，包括： 根据粉尘颗粒的沉积位置，统计粉尘颗粒i周边指定距离内出现其它粉尘颗粒的概 率，得到所述径向分布函数。
9. 一种尘饼结构特性提取装置，其特征在于，所述装置包括： 映射关系建立单元，用于建立粉尘颗粒的运动状态与沉积位置之间的映射关系； 沉积位置获得单元，用于获取外界输入的多个粉尘颗粒的初始运动状态，并根据所述 映射关系获得各粉尘颗粒沉积形成尘饼时的沉积位置； 提取单元，用于利用各粉尘颗粒的沉积位置提取获得所述尘饼的结构特性信息。
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述映射关系建立单元包括： 运动状态计算单元，用于根据各粉尘颗粒在当前时间点的受力情况，计算获得粉尘颗 粒的运动状态，所述运动状态包括运动位置、运动速度和角速度； 判断单元，用于判断各粉尘颗粒的运动速度与角速度是否为零，如果是，则将所述运动 位置确定为所述沉积位置；如果否，则按预设时间步长确定下一时间点，并通知所述运动状 态计算单元执行所述计算获得粉尘颗粒的运动状态的步骤。
11. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，若所述运动状态为水平运动状态，则所 述运动状态计算单元根据如下受力情况计算所述运动状态：
其中，Hli为粉尘颗粒i的质量，Vi为粉尘颗粒i的移动速度，If为粉尘颗粒j对粉尘颗 粒i的法向力，FJ为粉尘颗粒j对粉尘颗粒i的切向力，可为粉尘颗粒j对粉尘颗粒i的 范德华力，：为粉尘颗粒i受到的电场力。
12. 根据权利要求10所述的装置，其特征在于，若所述运动状态为旋转运动状态，则所 述运动状态计算单元根据如下受力情况计算所述运动状态：
其中，Ii为粉尘颗粒i的转动惯量，Oi为粉尘颗粒i的角速度，Ru为粉尘颗粒j与粉 尘颗粒i的中心距，1?为粉尘颗粒j对粉尘颗粒i的切向力，Rijxff为If产生的扭矩，1| 为粉尘颗粒i与粉尘颗粒j旋转运动时的摩擦扭矩。
13. 根据权利要求9?12任一项所述的装置，其特征在于，若所述结构特性信息为堆积 密度，则所述提取单元包括： 第一获取单元，用于根据粉尘颗粒的沉积位置，获取预设体积内的粉尘颗粒数； 堆积密度计算单元，用于利用所述粉尘颗粒数、及各粉尘颗粒的质量计算得到所述堆 积密度。
14. 根据权利要求9?12任一项所述的装置，其特征在于， 若所述结构特性信息为各粉尘颗粒对应的配位数，则所述提取单元包括： 第二获取单元，用于根据粉尘颗粒的沉积位置，获取与粉尘颗粒i的中心距不大于二 者半径之和的粉尘颗粒的数目Ni，得到所述尘饼中粉尘颗粒i对应的的配位数； 或者， 若所述结构特性信息为所述尘饼对应的配位数，则所述提取单元包括：
第二获取单元，用于根据粉尘颗粒的沉积位置，获取与粉尘颗粒i的中心距不大于二 者半径之和的粉尘颗粒的数目Ni; 配位数计算单元，用于计算得到所述尘饼对应的配位数 ，其中，m为粉尘 颗粒的总数。
15. 根据权利要求9?12任一项所述的装置，其特征在于，若所述结构特性信息为径向 分布函数，则 所述提取单元，具体用于根据粉尘颗粒的沉积位置，统计粉尘颗粒i周边指定距离内 出现其它粉尘颗粒的概率，得到所述径向分布函数。
【文档编号】G06F17/50GK104268306SQ201410379329
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】郭俊, 杨思源, 董科军, 余艾冰, 苏寅彪, 叶兴联, 李立锋 申请人:福建龙净环保股份有限公司, 澳大利亚颗粒技术咨询有限公司