濕法脫硫系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)目錄TOC\o"1-3"\h\u18734濕法脫硫系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè) 11279一、項(xiàng)目概述 38276（一）企業(yè)簡(jiǎn)介 31195（二）項(xiàng)目背景 33222（三）項(xiàng)目建設(shè)情況 436354.投資額：?jiǎn)闻_(tái)機(jī)組投資額150萬(wàn)元。 421678二、應(yīng)用場(chǎng)景及建設(shè)方案 56391（一）場(chǎng)景描述 5224991.關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)方面 5161192.關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和安全預(yù)警方面 522123.脫硫系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制方面 612180（二）技術(shù)架構(gòu) 6278541.技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì) 695172.主要建設(shè)內(nèi)容 6228753.主要功能 723713（三）建設(shè)方案 731461.建設(shè)目標(biāo) 7179332.重點(diǎn)工作任務(wù) 779333.創(chuàng)新點(diǎn) 88244三、項(xiàng)目效果 1023655（一）項(xiàng)目效益 1031863（二）鑒定評(píng)價(jià) 108634（三）推廣前景 1122347四、下一步計(jì)劃 11一、項(xiàng)目概述（一）企業(yè)簡(jiǎn)介電力試驗(yàn)研究院涉及領(lǐng)域包括煤電、氣電、新能源等，主要業(yè)務(wù)為提供專業(yè)技術(shù)服務(wù)、技術(shù)咨詢和科技創(chuàng)新研發(fā)工作。目前形成了基于智能控制平臺(tái)和智慧管理平臺(tái)兩層架構(gòu)、以“智能控制、高效運(yùn)行”為典型特征的智慧電廠平臺(tái)架構(gòu)。通過托克托、烏沙山的技術(shù)驗(yàn)證和升級(jí)迭代，掌握了兼?zhèn)淝罢靶院蛯?shí)用性的3.0版智慧電廠技術(shù)。（二）項(xiàng)目背景項(xiàng)目屬于環(huán)保、數(shù)字化領(lǐng)域，經(jīng)中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織鑒定，成果整體居國(guó)際領(lǐng)先水平。目前煤電機(jī)組濕法脫硫塔體積大，系統(tǒng)復(fù)雜，整個(gè)脫硫過程具有非線性、時(shí)變性和大慣性的特點(diǎn)。在煤電機(jī)組靈活性要求日益增強(qiáng)的背景下，脫硫漿液品質(zhì)的監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制面臨了更高的要求。但目前漿液品質(zhì)關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低，測(cè)量滯后；脫硫運(yùn)行控制自動(dòng)投入率低，無法實(shí)現(xiàn)漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式和供漿量自動(dòng)聯(lián)合調(diào)節(jié)，影響了脫硫系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行、SO2的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放和節(jié)能降耗。針對(duì)以上問題，本項(xiàng)目開展以下三個(gè)方面研究和應(yīng)用工作：1.漿液品質(zhì)智能監(jiān)測(cè)裝置，旨在解決常規(guī)監(jiān)測(cè)方式監(jiān)測(cè)滯后、不準(zhǔn)確的難題；2.漿液循環(huán)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)漿液循環(huán)泵振動(dòng)、溫度、沖洗水濁度等參數(shù)在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)診斷；3.濕法脫硫系統(tǒng)智能運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)，通過循環(huán)泵總功率和供漿量聯(lián)合自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證變工況條件下脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行、SO2的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放和物料、電耗的降低。（三）項(xiàng)目建設(shè)情況1.項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間：2020年12月—2021年12月2.建設(shè)周期：1年3.預(yù)期目標(biāo)：（1）漿液密度、漿液pH、石膏密度等參數(shù)穩(wěn)定、準(zhǔn)確智能監(jiān)測(cè)；（2）漿液循環(huán)泵狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)和診斷，實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵無人值守啟停；（3）靈活性調(diào)峰下，濕法脫硫系統(tǒng)循環(huán)泵運(yùn)行方式和供漿量自動(dòng)優(yōu)化控制，并有效降低系統(tǒng)電耗和供漿量。4.投資額：?jiǎn)闻_(tái)機(jī)組投資額150萬(wàn)元。5.當(dāng)前進(jìn)展：已完成烏沙山電廠1-4號(hào)機(jī)組建設(shè)實(shí)施工作，已運(yùn)行1年時(shí)間。二、應(yīng)用場(chǎng)景及建設(shè)方案（一）場(chǎng)景描述1.關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)方面濕法脫硫系統(tǒng)漿液密度、漿液pH、石膏含水率等品質(zhì)參數(shù)是影響和控制運(yùn)行的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。但目前由于監(jiān)測(cè)取樣、測(cè)量原理的限制，漿液密度、漿液pH在線監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性低、穩(wěn)定性差，石膏含水率仍需手動(dòng)采樣化驗(yàn)，不能滿足靈活性調(diào)峰，快速變負(fù)荷的運(yùn)行需求。漿液品質(zhì)監(jiān)測(cè)方面，通過開發(fā)智能監(jiān)測(cè)設(shè)備重點(diǎn)解決因漿液固液混合特性導(dǎo)致的取樣管道堵塞和測(cè)量偏差問題，以增加脫硫關(guān)鍵參數(shù)和設(shè)備的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性和監(jiān)測(cè)廣度，并為優(yōu)化控制夯實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。石膏品質(zhì)監(jiān)測(cè)方面，通過紅外熱成像技術(shù)和在線水分儀相結(jié)合，解決人工取樣測(cè)量不具有代表性和結(jié)果滯后性的問題。2.關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和安全預(yù)警方面漿液循環(huán)泵是濕法脫硫系統(tǒng)的核心設(shè)備，直接影響到SO2達(dá)標(biāo)排放和系統(tǒng)廠用電率。目前漿液循環(huán)泵狀態(tài)判斷仍主要依靠點(diǎn)檢員現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)合DCS運(yùn)行數(shù)據(jù)方式，對(duì)人員工作經(jīng)驗(yàn)和投入時(shí)間有一定要求。本項(xiàng)目通過故障遷移學(xué)習(xí)模型建立漿液循環(huán)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其不同狀態(tài)的自動(dòng)判斷和故障預(yù)警，保障了6kV大功率設(shè)備的運(yùn)行安全，并延長(zhǎng)其運(yùn)行壽命。3.脫硫系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制方面脫硫系統(tǒng)具有非線性、時(shí)變性和大慣性的特點(diǎn)，自動(dòng)控制系統(tǒng)投入率不高，控制效果具有較大提升空間。并且目前靈活性調(diào)峰對(duì)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行控制提出了更高的要求，適應(yīng)變速變工況的優(yōu)化控制系統(tǒng)勢(shì)在必行。本項(xiàng)目基于脫硫關(guān)鍵參數(shù)智能監(jiān)測(cè)裝置和關(guān)鍵設(shè)備安全預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用，結(jié)合智能算法預(yù)測(cè)脫硫出口SO2濃度，并根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化粒子群算法（PSO）結(jié)果調(diào)整可控變量（漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式、補(bǔ)漿量、排漿量），保證SO2穩(wěn)定低于環(huán)保限值和漿液品質(zhì)在要求范圍內(nèi)同時(shí)，有效降低系統(tǒng)的能耗和物料消耗。（二）技術(shù)架構(gòu)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目可根據(jù)脫硫系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況布置相應(yīng)模塊，主要架構(gòu)如下圖所示：主要建設(shè)內(nèi)容（1）漿液密度、pH一體化測(cè)量裝置的安裝與調(diào)試；石膏含水率在線監(jiān)測(cè)裝置的布置與調(diào)試。（2）漿液循環(huán)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的安裝與調(diào)試。（3）脫硫優(yōu)化控制系統(tǒng)服務(wù)器布置，DCS系統(tǒng)組態(tài)，信號(hào)接入與系統(tǒng)調(diào)試。主要功能（1）漿液密度、pH準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)；石膏含水率在線監(jiān)測(cè)（2）漿液循環(huán)泵振動(dòng)狀態(tài)、運(yùn)行溫度、沖洗水濁度在線監(jiān)測(cè)，綜合狀態(tài)的實(shí)時(shí)診斷和故障預(yù)警。（3）變工況條件漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式、供漿量、排漿泵的自動(dòng)優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)SO2穩(wěn)定達(dá)標(biāo)和電耗、物耗有效降低。（三）建設(shè)方案建設(shè)目標(biāo)面對(duì)煤電機(jī)組靈活性要求日益增強(qiáng)的背景下，增加脫硫關(guān)鍵參數(shù)和設(shè)備的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性和監(jiān)測(cè)廣度，延長(zhǎng)漿液循環(huán)泵運(yùn)行壽命，提高脫硫運(yùn)行控制自動(dòng)投入率低，并有效降低SO2的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放所需的電耗、物料消耗。重點(diǎn)工作任務(wù)（1）研究解決因漿液固液混合特性導(dǎo)致的取樣管道堵塞和測(cè)量偏差問題；研究解決石膏含水率手動(dòng)取樣測(cè)量結(jié)果不具有代表性的問題。（2）研究漿液循環(huán)泵6kV大功率設(shè)備的安全保障技術(shù)，延長(zhǎng)其運(yùn)行壽命。（3）研究脫硫系統(tǒng)大慣性控制特點(diǎn)下，滿足靈活性調(diào)節(jié)要求的運(yùn)行優(yōu)化控制系統(tǒng)，同時(shí)盡量降低系統(tǒng)電耗和物料消耗。3.創(chuàng)新點(diǎn)（1）研制了漿液密度、pH值一體化測(cè)量裝置和石膏含水率在線監(jiān)測(cè)裝置，增加了脫硫關(guān)鍵參數(shù)和設(shè)備的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性和監(jiān)測(cè)廣度。漿液品質(zhì)監(jiān)測(cè)方面，針對(duì)現(xiàn)有漿液密度和pH值測(cè)量裝置管路易堵塞、磨損，且測(cè)量準(zhǔn)確性受塔內(nèi)復(fù)雜流動(dòng)影響大的問題，研制了漿液密度和pH值一體化塔外測(cè)量裝置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算，給出了一體化塔外測(cè)量筒關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)筒直徑（D）和推薦入口漿液流速（v），為指導(dǎo)測(cè)量筒的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，設(shè)計(jì)了漿液取樣管路和測(cè)量筒自動(dòng)沖系統(tǒng)和邏輯，解決了漿液密度和pH值的準(zhǔn)確度低、穩(wěn)定性差的問題，裝置準(zhǔn)確度大于97%。圖3-1.漿液密度和pH值一體化塔外測(cè)量裝置石膏品質(zhì)監(jiān)測(cè)方面，研發(fā)了紅外熱成像技術(shù)和在線水分儀相結(jié)合的石膏含水率在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。利用在線水分儀實(shí)時(shí)測(cè)量局部面積，通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(α(t),I(t))的多元回歸算法建立了動(dòng)態(tài)石膏含水率分布識(shí)別模型α(i,j)=f(I(i,j))，獲得了皮帶脫水機(jī)橫截面上石膏含水率分布和均值，實(shí)現(xiàn)了石膏含水率在線監(jiān)測(cè)。與人工化驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，誤差小于5%。圖3-2.石膏含水率在線監(jiān)測(cè)裝置2.建立了漿液循環(huán)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障預(yù)警，保障了6kV設(shè)備的運(yùn)行安全。研發(fā)了基于故障遷移學(xué)習(xí)的漿液循環(huán)泵狀態(tài)智能預(yù)警診斷技術(shù)。設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)循環(huán)泵軸承振動(dòng)、減速箱振動(dòng)和溫度、泵沖洗水濁度的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將運(yùn)行工況分為正常狀態(tài)、外圈故障、內(nèi)圈故障、滾動(dòng)體故障和未知故障五種狀態(tài)，基于軸承故障遷移機(jī)理模型x1=x0+C(x0,Ψ(k,θ,φ))，利用公開的軸承故障狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)CWRU數(shù)據(jù)庫(kù)、MFPT數(shù)據(jù)庫(kù)和建立的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，明確了不同故障狀態(tài)的遷移參數(shù)k、θ、φ的數(shù)值，開發(fā)了漿液循環(huán)泵故障預(yù)警診斷模型。圖3-3.漿液循環(huán)泵狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)圖3-4.故障狀態(tài)遷移參數(shù)3.開發(fā)了多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控的脫硫控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了變工況條件下的補(bǔ)漿量、循環(huán)泵運(yùn)行組合方式、排漿泵等參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化控制，有效降低了系統(tǒng)電耗和物料消耗。利用脫硫歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，建立了脫硫塔出口SO2濃度預(yù)測(cè)模型，模型的準(zhǔn)確度大于97%；根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化粒子群算法（PSO）結(jié)果調(diào)整可控變量（漿液循環(huán)泵運(yùn)行方式和補(bǔ)漿量），在變工況下，保證SO2穩(wěn)定低于環(huán)保限值和漿液品質(zhì)在要求范圍內(nèi)同時(shí)，有效降低系統(tǒng)的能耗和物料消耗。圖3-5.控制系統(tǒng)信號(hào)架構(gòu)三、項(xiàng)目效果（一）項(xiàng)目效益項(xiàng)目成果在烏沙山電廠1-4號(hào)機(jī)組成功應(yīng)用，效益主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：1.1-4號(hào)脫硫系統(tǒng)因節(jié)約電耗、石灰石耗量、工藝水量合計(jì)約504.7萬(wàn)元；2.石膏含水率在線測(cè)量減少了人工巡檢、取樣、化驗(yàn)等工作，核算每年約10萬(wàn)元；3.降低漿液循環(huán)泵因啟停頻繁導(dǎo)致的設(shè)備故障檢修頻次，解決漿液密度計(jì)、pH計(jì)取樣管道堵塞問題，降低維護(hù)成本經(jīng)濟(jì)效益約200萬(wàn)元。全廠合計(jì)年經(jīng)濟(jì)效益約715萬(wàn)元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。（二）鑒定評(píng)價(jià)項(xiàng)目成果于2022年通過中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織鑒定（中電機(jī)鑒【2022】第167號(hào)）。鑒定委員會(huì)認(rèn)為：研究成果為煤電機(jī)組脫硫及其相關(guān)水系統(tǒng)智能監(jiān)測(cè)和協(xié)同優(yōu)化提供了一種先進(jìn)的技術(shù)路線和工程實(shí)現(xiàn)方法，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和推廣前景，整體居國(guó)際領(lǐng)先水平。（三）推廣前景在“雙碳”目標(biāo)要求下，煤電深度調(diào)峰逐步向高靈活性和全負(fù)荷范圍調(diào)