一種氨水噴入量的模糊控制方法、控制器及控制系統與流程

本發明涉及垃圾焚燒煙氣處理領域，具體而言涉及一種用于垃圾焚燒煙氣處理系統中的調整氨水噴入量的模糊控制方法、控制器及控制系統。

背景技術：

對生活垃圾減量化、無害化、資源化的處理是當前以及今后面臨的重大環境問題，生活垃圾焚燒發電技術由于對生活垃圾減量化明顯，同時又能夠利用余熱發電，實現資源化，另外又能夠控制對環境的二次污染，在我國得到了迅速發展。但是垃圾焚燒后排放的煙氣必須進行凈化處理，生活垃圾焚燒煙氣中的污染物可分為顆粒物(粉塵)、酸性氣體(hcl、hf、sox、nox等)、重金屬(hg、pb、cr等)和有機劇毒性污染物(二英、呋喃等)四大類。為了防止垃圾焚燒處理過程中對環境產生二次污染，使煙氣排放符合排放標準，必須采取嚴格的措施，對垃圾焚燒尾氣進行處理。我國垃圾焚燒尾氣處理技術主要包括選擇性非催化還原技術(selectivenon-catalyticreduction，簡稱sncr)、旋轉噴霧半干法、干法、活性炭噴射、布袋除塵等。

其中，在煙氣脫硝sncr系統中，將氨水作為一種藥劑噴入鍋爐第一通道煙氣中，在第一通道內，煙氣中的氮氧化物(no、no2)在適當的溫度下與噴入的氨水接觸而發生反應，生成氮氣和水，減少煙氣中氮氧化物含量，達到脫硝的目的。其中，氨水的噴入量是由設置在氨水分配柜內的氣動隔膜閥和電動調節閥控制的，氨水的投加量和分配直接關系到煙氣中氮氧化物的含量，即影響脫硝效率。可見，噴入的氨水的量是否合理對垃圾焚燒煙氣凈化處理至關重要。然而，在現有技術中，調整氨水流量的控制器工作不穩定，導致氨水的投加量過大，造成不必要的物料消耗和材料堆積。

因此，需要一種用于垃圾焚燒煙氣處理系統中的調整氨水噴入量的模糊控制方法、控制器及控制系統，以解決上述技術問題。

技術實現要素：

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

針對現有技術的不足，本發明提供一種調整氨水噴入量的模糊控制方法，包括：接收檢測裝置發送的檢測輸入量；計算所述檢測輸入量與給定值之間的偏差以及所述偏差的變化率，以作為模糊控制的輸入變量；基于所述模糊控制的輸入變量進行模糊推理和決策，以得到模糊輸出量、并將所述模糊輸出量解模糊化為模糊控制的輸出變量，其中所述模糊控制的輸出變量的變化規律為：當檢測輸入量與給定值的偏差以及所述偏差的變化率均為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差為高值、所述偏差的變化率為低值時，所述輸出變量為中間值；當檢測輸入量與給定值的偏差為中間值、所述偏差的變化率為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差為低值時，所述輸出變量為高值。

進一步，所述檢測輸入量包括氮氧化物流量。

進一步，所述模糊控制的輸入變量包括氮氧化物流量的檢測輸入量與給定值之間的偏差和氮氧化物流量偏差的變化率。

進一步，所述模糊控制的輸出變量包括氨水流量。

進一步，本發明還提供一種調整氨水噴入量的模糊控制器，包括輸入模塊，用于接收檢測裝置發送的檢測輸入量，并計算所述檢測輸入量與給定值之間的偏差以及所述偏差的變化率以作為模糊控制的輸入變量；處理模塊，用于將所述輸入變量模糊化為模糊輸入量、基于所述模糊輸入量進行模糊推理和決策以得到模糊輸出量、并將所述模糊輸出量解模糊化為模糊控制的輸出變量；輸出模塊，用于將所述模糊控制的輸出變量輸出至執行機構，由所述執行機構根據所述模糊控制的輸出變量對被控對象進行控制，其中所述處理模塊中的所述模糊控制的輸出變量的變化規律為：當檢測輸入量與給定值的偏差以及所述偏差的變化率均為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差為高值、所述偏差的變化率為低值時，所述輸出變量為中間值；當檢測輸入量與給定值的偏差為中間值、所述偏差的變化率為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差為低值時，所述輸出變量為高值。

進一步，所述模糊控制器的檢測輸入量包括氮氧化物流量。

進一步，所述模糊控制器的執行機構包括氨水調節閥。

進一步，所述模糊控制器的執行時間為20秒-40秒。

進一步，所述處理模塊包括函數單元、規則單元和合成單元。

進一步，本發明還提供一種調整氨水噴入量的模糊控制系統，包括上述的模糊控制器。

綜上所述，根據本發明的調整氨水噴入量的模糊控制方法，可以更精確地模擬人腦來處理模糊信息，更人工智能化，能夠提高氨水的利用率，減少不必要的物料消耗和材料堆積，節約成本。

附圖說明

本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的原理。

附圖中：

圖1為本發明實施例一的調整氨水噴入量的模糊控制方法的示意性流程圖；

圖2為本發明實施例二的調整氨水噴入量的模糊控制器的結構框圖；

圖3為本發明實施例三的調整氨水噴入量的模糊控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本發明可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發明發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。

為了徹底理解本發明，將在下列的描述中提出具體的實施方案，以便闡釋本發明如何改進現有技術中存在的問題。顯然，本發明的施行并不限定于本領域的技術人員所熟習的特殊細節。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明還可以具有其他實施方式。

應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。

根據現有的用于垃圾焚燒煙氣處理系統中的調整氨水噴入量的模糊控制方法、控制器及控制系統，調整氨水流量的控制器工作不穩定，導致氨水的投加量過大，造成不必要的物料消耗和材料堆積。

實施例一

鑒于上述問題的存在，本發明提供一種調整氨水噴入量的模糊控制方法，如圖1所示，其包括以下主要步驟：

在步驟s101中，接收檢測裝置發送的檢測輸入量；

在步驟s102中，計算所述檢測輸入量與給定值之間的偏差(e)以及所述偏差的變化率(de)，以作為模糊控制的輸入變量；

在步驟s103中，基于所述模糊控制的輸入變量進行模糊推理和決策，以得到模糊輸出量、并將所述模糊輸出量解模糊化為模糊控制的輸出變量，其中所述模糊控制的輸出變量的變化規律為：當檢測輸入量與給定值的偏差(e)以及所述偏差的變化率(de)均為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差(e)為高值、所述偏差的變化率(de)為低值時，所述輸出變量為中間值；當檢測輸入量與給定值的偏差(e)為中間值、所述偏差的變化率(de)為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差(e)為低值時，所述輸出變量為高值。

根據本發明的方法，可以更精確地模擬人腦來處理模糊信息，更人工智能化，能夠提高氨水的利用率，減少不必要的物料消耗和材料堆積，節約成本。

進一步，所述檢測輸入量包括氮氧化物(nox)流量，所述氮氧化物流量不大于150mg/m³，所述模糊控制的輸出變量包括氨水(nh3·h2o)流量。所述模糊控制的執行機構包括氨水調節閥，所述氨水調節閥為電動調節閥。根據氨水流量的計算值與實際設定值之差，調節氨水調節閥，將所需的氨水噴入垃圾焚燒煙氣處理系統中。所述模糊控制的執行時間為20秒-40秒，優選30秒。

具體地，所述模糊控制的輸入變量包括氮氧化物流量的檢測輸入量與給定值之間的偏差(noxe)、氮氧化物流量偏差的變化率(noxde)。氨水流量的變化規律為：當noxe以及noxde均為高值時，氨水流量為低值；當noxe為高值、noxde為低值時，氨水流量為中間值；當noxe為中間值、noxde為高值時，氨水流量為低值；當noxe為低值時，氨水流量為高值。

根據本發明的調整氨水噴入量的模糊控制方法，更人工智能化，能夠提高氨水的利用率，減少不必要的物料消耗和材料堆積，節約成本。

實施例二

本發明還提供一種調整氨水噴入量的模糊控制器，如圖2所示為所述模糊控制器的結構框圖，其包括：

輸入模塊201，用于接收檢測裝置發送的檢測輸入量，并計算所述檢測輸入量與給定值之間的偏差(e)以及所述偏差的變化率(de)以作為模糊控制的輸入變量；

處理模塊202，用于將所述輸入變量模糊化為模糊輸入量、基于所述模糊輸入量進行模糊推理和決策以得到模糊輸出量、并將所述模糊輸出量解模糊化為模糊控制的輸出變量，其中所述模糊控制的輸出變量的變化規律為：當檢測輸入量與給定值的偏差(e)以及所述偏差的變化率(de)均為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差(e)為高值、所述偏差的變化率(de)為低值時，所述輸出變量為中間值；當檢測輸入量與給定值的偏差(e)為中間值、所述偏差的變化率(de)為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差(e)為低值時，所述輸出變量為高值；

輸出模塊203，用于將所述模糊控制的輸出變量輸出至執行機構，由所述執行機構根據所述模糊控制的輸出變量對被控對象進行控制。

進一步，所述模糊控制器的檢測輸入量包括氮氧化物(nox)流量，所述氮氧化物流量不大于150mg/m³。所述模糊控制器的被控對象是氨水流量，所述模糊控制器的執行機構包括氨水調節閥，所述氨水調節閥為電動調節閥。根據氨水流量的計算值與實際設定值之差，調節氨水調節閥，將所需的氨水噴入垃圾焚燒煙氣處理系統中。所述模糊控制器的執行時間為20秒-40秒，優選30秒。

具體地，所述模糊控制的輸入變量包括氮氧化物流量的檢測輸入量與給定值之間的偏差(noxe)、氮氧化物流量偏差的變化率(noxde)。氨水流量的變化規律為：當noxe以及noxde均為高值時，氨水流量為低值；當noxe為高值、noxde為低值時，氨水流量為中間值；當noxe為中間值、noxde為高值時，氨水流量為低值；當noxe為低值時，氨水流量為高值。

進一步，所述處理模塊包括函數單元、規則單元和合成單元。其中，所述函數單元用于分別確定所述檢測輸入量和模糊控制的輸出變量的模糊語言值和所述模糊語言值的隸屬函數，所述隸屬函數包括所述檢測輸入量的模糊語言值對于所述輸入論域的隸屬函數和所述模糊控制的輸出變量的模糊語言值對于所述輸出論域的隸屬函數。所述規則單元用于根據所述模糊語言值的隸屬函數，將模糊規則庫中的各模糊條件語句對應的模糊向量做笛卡爾乘積得到分模糊關系矩陣，并將所述各分模糊關系矩陣做并集得到模糊關系矩陣。所述合成單元用于根據模糊推理合成規則，由所述模糊輸入量和所述模糊關系矩陣合成得到模糊控制的輸出變量。

根據本發明的調整氨水噴入量的模糊控制器，更人工智能化，能夠提高氨水的利用率，減少不必要的物料消耗和材料堆積，節約成本。

實施例三

本發明還提供一種調整氨水噴入量的模糊控制系統，如圖3所示，其包括：上位機監控電腦、可編程邏輯控制器(programmablelogiccontroller，plc)和現場儀表、閥門。

所述控制器系統是一個滯后的控制系統，并且是一個多變量、多目標的控制系統。其中，所述上位機監控電腦包括模糊控制器、服務器和以太網接口。進一步，在結構上，所述模糊控制器包括人機界面、數據庫、模糊工具和驅動程序，如圖3所示。在功能上，所述模糊控制器包括輸入模塊、處理模塊和輸出模塊，其中，所述輸入模塊用于接收檢測裝置發送的檢測輸入量，并計算所述檢測輸入量與給定值之間的偏差以及所述偏差的變化率以作為模糊控制的輸入變量；所述處理模塊用于將所述輸入變量模糊化為模糊輸入量、基于所述模糊輸入量進行模糊推理和決策以得到模糊輸出量、并將所述模糊輸出量解模糊化為模糊控制的輸出變量，其中所述模糊控制的輸出變量的變化規律為：當檢測輸入量與給定值的偏差以及所述偏差的變化率均為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差為高值、所述偏差的變化率為低值時，所述輸出變量為中間值；當檢測輸入量與給定值的偏差為中間值、所述偏差的變化率為高值時，所述輸出變量為低值；當檢測輸入量與給定值的偏差為低值時，所述輸出變量為高值；所述輸出模塊用于將所述模糊控制的輸出變量輸出至執行機構，由所述執行機構根據所述模糊控制的輸出變量對被控對象進行控制。

根據本發明的調整氨水噴入量的模糊控制系統，更人工智能化，能夠提高氨水的利用率，減少不必要的物料消耗和材料堆積，節約成本。

本發明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發明并不局限于上述實施例，根據本發明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發明所要求保護的范圍以內。本發明的保護范圍由附屬的權利要求書及其等效范圍所界定。