还原剂供给的控制方法、SCR系统、电子设备及存储介质与流程

还原剂供给的控制方法、scr系统、电子设备及存储介质
技术领域
1.本发明涉及scr脱硝技术领域，尤其涉及一种还原剂供给的控制方法、scr系统、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.scr脱硝(selective catalytic reduction，简称scr)，即选择性催化还原脱硝技术，也被称为氨催化还原法脱硝，是向烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂，利用催化剂(例如铁、钒、铬、钴或钼等碱金属))在温度为200-450℃时将烟气中的nox转化为氮气和水。
3.但是当发动机处于不同工况下时，尾气中的nox组分浓度值不同。还原剂供给量不足时，无法有效地将nox转化为氮气和水，使得污染物排放超标。而还原剂供给量过多时，则没有与nox反应的部分释放nh3，是有毒有害气体。因此，有必要在不同工况下，提供合适的还原剂供给量，以确保nox的充分转化。


技术实现要素：

4.本发明提供一种还原剂供给的控制方法、scr系统、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中nox的不能充分转化的问题。
5.第一方面，本发明提供一种还原剂供给的控制方法，包括：
6.获取scr系统的入口和出口氮氧化物的浓度值，并根据实时转化率和期望转化率进行计算，得到所述还原剂供给转化率修正量；
7.获取scr系统的出口还原剂逃逸值，并根据所述还原剂逃逸阈值与实时逃逸值进行计算，得到所述还原剂逃逸值修正量；
8.根据所述还原剂供给转化率修正量、所述还原剂逃逸值修正量以及预设map图参考值，确定所述还原剂的最优供给量。
9.在本发明一实施例中，所述获取scr系统的入口和出口氮氧化物的浓度值，并根据实时转化率和期望转化率进行计算，得到所述还原剂供给转化率修正量的步骤包括：
10.通过第一传感器获取所述氮氧化物的浓度值，并通过第二传感器获取所述氮氧化物的浓度值；
11.根据以下计算式得到所述实时转化率：
12.c1＝(n1-n2)/n1
×
100％；
13.其中，c1表示实时转化率，n1表示第一传感器获取的氮氧化物的浓度值，n2表示第二传感器获取的氮氧化物的浓度值。
14.在本发明一实施例中，所述获取scr系统的入口和出口氮氧化物的浓度值，并根据实时转化率和期望转化率进行计算，得到所述还原剂供给转化率修正量的步骤还包括：
15.根据以下计算式得到所述还原剂供给转化率修正量：
16.a1＝k1
×
(c0-c1)；
17.其中，a1表示还原剂供给转化率修正量，c0表示期望转换率，k1表示修正系数，为
正数。
18.在本发明一实施例中，所述获取scr系统的出口还原剂逃逸值，并根据所述还原剂逃逸阈值与实时逃逸值进行计算，得到所述还原剂逃逸值修正量的步骤包括：
19.通过第三传感器获取到所述还原剂逃逸值；
20.根据以下计算式得到所述还原剂逃逸值修正量：
21.当n》n0时，a2＝-k2
×
(n-n0)；
22.当n≤n0时，a2＝0；
23.其中，a2表示还原剂逃逸值修正量，n表示还原剂逃逸值，n0表示还原剂逃逸阈值，k2表示修正系数，为正数。
24.在本发明一实施例中，所述根据所述还原剂供给转化率修正量、所述还原剂逃逸值修正量以及预设map图参考值，确定所述还原剂的最优供给量的步骤包括：
25.根据以下计算式得到所述还原剂的最优供给量：
26.s＝m+a1+a2；
27.其中，s表示还原剂的最优供给量，m表示map图参考值。
28.在本发明一实施例中，在所述确定所述还原剂的最优供给量步骤之后，所述方法还包括：
29.当a1、a2的值在预设时间段内持续均大于第一预设倍数的map图参考值m时，则向scr系统发送报警信息，报告还原剂供给异常；
30.当a1、a2的值在预设时间段内持续均大于第二预设倍数的map图参考值m时，则向scr系统发送报警停机信息，报告还原剂供给异常停机。
31.第二方面，本发明还提供一种scr系统，所述系统包括：
32.传感器模块，包括第一传感器、第二传感器以及第三传感器，所述第一传感器用于获取入口氮氧化物的浓度值，所述第二传感器用于获取出口氮氧化物的浓度值，所述第三传感器用于获取出口还原剂逃逸值；
33.计算模块，用于根据实时转化率和期望转化率进行计算，得到所述还原剂供给转化率修正量，并用于根据所述还原剂逃逸阈值与实时逃逸值进行计算，得到所述还原剂逃逸值修正量，以及用于根据所述还原剂供给转化率修正量、所述还原剂逃逸值修正量以及map图参考值，确定所述还原剂的最优供给量。
34.在本发明一实施例中，所述计算模块还包括还原剂供给设定值寄存器，所述还原剂供给设定值寄存器用于存储所述还原剂的最优供给量。
35.在本发明一实施例中，所述系统还包括还原剂供给执行模块，所述还原剂供给执行模块用于对所述还原剂的最优供给量进行pid控制，以确保所述还原剂的最优供给量在所述map图参考值的预设倍数范围之内。
36.第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面任一项所述还原剂供给的控制方法的步骤。
37.第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述还原剂供给的控制方法的步骤。
38.本发明提供的还原剂供给的控制方法、scr系统、电子设备及存储介质，通过采集scr系统的入口氮氧化物的浓度值，出口氮氧化物的浓度值以及出口还原剂逃逸值，并综合台架试验所得的map图参考值，计算得到实时最优还原剂供给量，以解决map图指导scr还原剂供给量存在偏差，反馈调节易导致的供给量波动较大，影响scr系统转化效率不达标或还原剂逃逸超标的问题，使得还原剂供给量更加精准，确保在任意工况下都能达到较佳的nox转换效果。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1是本发明提供的还原剂供给的控制方法的流程图；
41.图2是本发明实施例提供的还原剂供给的控制方法的流程图；
42.图3是本发明提供的scr系统的结构示意图；
43.图4是本发明实施例提供的scr系统的结构示意图；
44.图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
45.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。
47.为了解决现有技术中nox的不能充分转化的问题，本发明提供的还原剂供给的控制方法、scr系统、电子设备及存储介质，通过采集scr系统的入口氮氧化物的浓度值，出口氮氧化物的浓度值以及出口还原剂逃逸值，并综合台架试验所得的map图参考值，计算得到实时最优还原剂供给量，使得还原剂供给量更加精准，确保在任意工况下都能达到较佳的nox转换效果。
48.下面结合图1-图5描述本发明的还原剂供给的控制方法、scr系统、电子设备及存储介质。
49.请参考图1，图1是本发明提供的还原剂供给的控制方法的流程图。一种还原剂供给的控制方法，所述方法包括：
50.步骤110，获取scr系统的入口和出口氮氧化物的浓度值，并根据实时转化率和期望转化率进行计算，得到所述还原剂供给转化率修正量。
51.示例性地，所述氮氧化物为nox，例如一氧化氮no。
52.步骤120，获取scr系统的出口还原剂逃逸值，并根据所述还原剂逃逸阈值与实时逃逸值进行计算，得到所述还原剂逃逸值修正量。
53.示例性地，所述还原剂可以是氨气(nh3)，例如氨逃逸是指在脱硝反应器出口烟气中存在着没有参与反应的氨气。
54.步骤130，根据所述还原剂供给转化率修正量、所述还原剂逃逸值修正量以及预设map图参考值，确定所述还原剂的最优供给量。
55.需要说明的是，现有技术是在台架试验阶段对发动机的主要工况点进行试验，得到合适的还原剂供给量，再根据所得的若干工况点拟合曲线，形成指导还原剂供给量的map图。此方式较为简单，而且无法保证在所有工况下，还原剂的供给量都能达到较佳的nox转换效果。并且随着发动机服役时间增长，排放尾气的组分和催化剂效能发生变化，scr系统的脱硝转化率难以保证。
56.因此，现有技术只使用map图的指导方式，仅对台架试验的若干主要工况点进行了试验确定还原剂的供给量，不能保证发动机全生命周期全工况下的转化率能达到较佳的效果。而本发明在基于所述map图的指导下，再经过相关计算以确定还原剂的最优供给量，从而实现还原剂供给量的精准控制，提高scr系统的脱硝转化率。
57.以下通过一实施例对上述步骤110～130进行具体描述。
58.请参考图2，图2是本发明实施例提供的还原剂供给的控制方法的流程图。
59.示例性地，上述步骤110中，所述获取scr系统的入口和出口氮氧化物的浓度值，并根据实时转化率和期望转化率进行计算，得到所述还原剂供给转化率修正量的步骤包括：
60.步骤111，通过第一传感器获取nox的浓度值n1。第一传感器是指安装在反应器前端的nox传感器。
61.步骤112，通过第二传感器获取nox的浓度值n2。第二传感器是指安装在反应器后端的nox传感器。
62.步骤113，根据以下计算式得到所述实时转化率：
63.c1＝(n1-n2)/n1
×
100％；
64.其中，c1表示实时转化率，n1表示第一传感器获取的nox的浓度值，n2表示第二传感器获取的nox的浓度值。
65.步骤114，根据以下计算式得到所述还原剂供给转化率修正量：
66.a1＝k1
×
(c0-c1)；
67.其中，a1表示还原剂供给转化率修正量，c0表示期望转换率，k1表示修正系数，为正数。
68.示例性地，根据发动机原始排放值和相关法规要求的排放要求，可以得到scr系统的期望转化率c0。
69.上述公式中，当实时转化率c1小于期望转换率c0时，表示脱硝反应不充分，还原剂供给量不足，需要提高还原剂供给，转化率修正量a1为正数；当实时转化率c1大于期望转换率c0时，表示脱硝反应充分，还原剂供给量过多，为防止氨逃逸超标，需要降低还原剂供给量，转化率修正量a1为负数。
70.示例性地，上述步骤120中，所述获取scr系统的出口还原剂逃逸值，并根据所述还原剂逃逸阈值与实时逃逸值进行计算，得到所述还原剂逃逸值修正量的步骤包括：
71.步骤121，通过第三传感器获取到所述还原剂(例如氨气)的逃逸值。第三传感器是指安装在反应器后端的nox传感器。
72.步骤122，根据以下计算式得到所述还原剂逃逸值修正量：
73.当n》n0时，a2＝-k2
×
(n-n0)；
74.当n≤n0时，a2＝0；
75.其中，a2表示还原剂逃逸值修正量，n表示还原剂逃逸值，n0表示还原剂逃逸阈值，k2表示修正系数，为正数。
76.示例性地，根据相关法规要求，可以得到scr系统的还原剂逃逸值阈值n0。
77.上述公式中，当氨逃逸值n超过逃逸阈值n0时，表示还原剂供给量过高，多余部分无法参与脱硝反应，产生过量的氨逃逸，需要修正降低供给量，修正系数k2为负数；当氨逃逸值n不超过逃逸阈值n0时，表示没有多余的还原剂供应，不需要对还原剂供给量进行修正，此时若降低还原剂供给量可能会导致转化率不足。
78.需要说明的是，上述修正系数k1、k2由理论计算所得，根据不同型号和原排的发动机计算得到修正系数，并建立数据库。数据库达到一定规模后，可通过数据库选值或差值获得修正系数k1、k2。
79.示例性地，上述步骤130中，所述根据所述还原剂供给转化率修正量、所述还原剂逃逸值修正量以及map图参考值，确定所述还原剂的最优供给量的步骤包括：
80.步骤131，根据以下计算式得到所述还原剂的最优供给量：
81.s＝m+a1+a2；
82.其中，s表示还原剂的最优供给量，m表示map图参考值。
83.需要说明的是，map图参考值m作为计算最优供给量所需的基准参数，当a1、a2的值在预设时间段内持续均大于第一预设倍数(例如0.2倍)的map图参考值m时，则向scr系统发送报警信息，报告还原剂供给异常。当a1、a2的值在预设时间段内持续均大于第二预设倍数(例如0.4倍)的map图参考值m时，则向scr系统发送报警停机信息，报告还原剂供给异常停机。
84.下面对本发明提供的scr系统进行描述，下文描述的scr系统与上文描述的还原剂供给的控制方法可相互对应参照。
85.请参阅图3，图3是本发明提供的scr系统的结构示意图。一种scr系统，所述scr系统310包括传感器模块311和计算模块312。
86.示例性地，所述传感器模块311包括第一传感器、第二传感器以及第三传感器，所述第一传感器用于获取入口氮氧化物的浓度值，所述第二传感器用于获取出口氮氧化物的浓度值，所述第三传感器用于获取出口还原剂逃逸值。
87.示例性地，所述计算模块312用于根据实时转化率和期望转化率进行计算，得到所述还原剂供给转化率修正量，并用于根据所述还原剂逃逸阈值与实时逃逸值进行计算，得到所述还原剂逃逸值修正量，以及用于根据所述还原剂供给转化率修正量、所述还原剂逃逸值修正量以及map图参考值，确定所述还原剂的最优供给量。
88.示例性地，所述计算模块312还用于：
89.根据以下计算式得到所述实时转化率：
90.c1＝(n1-n2)/n1
×
100％；
91.其中，c1表示实时转化率，n1表示第一传感器获取的氮氧化物的浓度值，n2表示第二传感器获取的氮氧化物的浓度值。
92.示例性地，所述计算模块312还用于：
93.根据以下计算式得到所述还原剂供给转化率修正量：
94.a1＝k1
×
(c0-c1)；
95.其中，a1表示还原剂供给转化率修正量，c0表示期望转换率，k1表示修正系数，为正数。
96.示例性地，所述计算模块312还用于：
97.根据以下计算式得到所述还原剂逃逸值修正量：
98.当n》n0时，a2＝-k2
×
(n-n0)；
99.当n≤n0时，a2＝0；
100.其中，a2表示还原剂逃逸值修正量，n表示还原剂逃逸值，n0表示还原剂逃逸阈值，k2表示修正系数，为正数。
101.示例性地，所述计算模块312还用于：
102.根据以下计算式得到所述还原剂的最优供给量：
103.s＝m+a1+a2；
104.其中，s表示还原剂的最优供给量，m表示map图参考值。
105.示例性地，所述scr系统310还包括报警单元，所述报警单元用于：
106.当a1、a2的值在预设时间段内持续均大于第一预设倍数的map图参考值m时，则向scr系统发送报警信息，报告还原剂供给异常；
107.当a1、a2的值在预设时间段内持续均大于第二预设倍数的map图参考值m时，则向scr系统发送报警停机信息，报告还原剂供给异常停机。
108.示例性地，所述计算模块312还包括还原剂供给设定值寄存器，所述还原剂供给设定值寄存器用于存储所述还原剂的最优供给量。
109.示例性地，所述系统还包括还原剂供给执行模块，所述还原剂供给执行模块用于对所述还原剂的最优供给量进行pid控制，以确保所述还原剂的最优供给量在所述map图参考值的预设倍数范围之内。
110.请参与图4，图4是本发明实施例提供的scr系统的结构示意图。一种scr系统310包括传感器模块311、计算模块312以及还原剂供给执行模块313。
111.示例性地，传感器模块311包括前端nox传感器3111、后端nox传感器3112以及后端nh3传感器3113。
112.示例性地，所述计算模块312包括分析计算装置3121和还原剂供给设定值寄存器3122。
113.示例性地，所述还原剂供给执行模块313包括还原剂供给单元控制器3131。
114.以下对上述各模块进行具体描述。
115.示例性地，传感器模块311在反应器前端nox传感器3111测得的浓度值n1，后端nox传感器3112测得的浓度值n2，并在分析计算装置3121通过下面公式计算得到实时转化率c1(实时转化率c1作为调控的参数之一)：
116.c1＝(n1-n2)/n1
×
100％。
117.进一步的，根据发动机原始排放值和相关法规要求的排放要求，可以得到scr系统的期望转化率c0，并建立转化率偏差与还原剂供给转化率修正量a1的关系，在分析计算装置3121通过下面公式计算：
118.a1＝k1
×
(c0-c1)，式中k1为修正系数，为正数。
119.当实时转化率c1小于期望转化率c0时，表示脱硝反应不充分，还原剂供给量不足，需要提高还原剂供给，故还原剂供给转化率修正量a1为正数；当实时转化率c1大于期望转化率c0时，表示脱硝反应充分，还原剂供给量过多，为防止氨逃逸超标，需要降低还原剂供给量，故还原剂供给转化率修正量a1为负数。
120.示例性地，传感器模块311在反应器后端nh3传感器3113实时测量所得的氨逃逸值n。根据相关法规要求，可以得到scr系统的氨逃逸阈值n0。建立氨逃逸偏差与还原剂供给转化率修正量a2的关系，在分析计算装置3121通过下面公式计算：
121.n》n0时，a2＝-k2
×
(n-n0)；n≤n0时，a2＝0。式中k2为修正系数，为正数。
122.当氨逃逸值n超过氨逃逸阈值n0时，表示还原剂供给量过高，多余部分无法参与脱硝反应，产生过量的氨逃逸，需要修正降低供给量，修正量k2为负数；当氨逃逸值n不超过氨逃逸阈值n0时，表示没有多余的还原剂供应，不需要对还原剂供给量进行修正，此时若降低还原剂供给量可能会导致转化率不足。
123.上述修正系数k1、k2由理论计算所得，根据不同型号和原排的发动机计算得到修正系数，并建立数据库。数据库达到一定规模后，可通过数据库选值或差值获得修正系数k1、k2。
124.示例性地，将map图参考值m作为计算的所需的基准参数，在分析计算装置3121计算还原剂的最优供给量s的计算公式如下：
125.s＝m+a1+a2。
126.需要说明的是，上述计算最优供给量s在分析计算装置3121中进行，其输入的变量分别是：map图参考值m，前端nox传感器测得的浓度值n1，后端nox传感器测得的浓度值n2，后端nh3传感器测得的浓度值(或称为氨逃逸值)n。输入的定量为scr系统的期望转化率c0和scr系统的氨逃逸阈值n0。输出量为还原剂的最优供给量s。
127.示例性地，分析计算装置3121得到的修正量a1，a2，存储在还原剂供给设定值寄存器3122中。当a1、a2的值在一定时间段内持续均大于第一预设倍数(例如0.2倍)的map图参考值m时，分析计算装置3121向scr系统发送报警信息，报告还原剂供给异常。当a1、a2的值在一定时间段内持续均大于第二预设倍数(例如0.4倍)的map图参考值m时，分析计算装置3121向scr系统发送报警停机信息，报告还原剂供给异常停机。
128.示例性地，上述还原剂的最优供给量s存储在还原剂供给设定值寄存器3122中，还原剂供给设定值寄存器3122将还原剂的最优供给量s发送到还原剂供给单元控制器3131，进行pid(pid是比例，积分，微分的缩写)控制，但还原剂供给单元控制器3131调节该还原剂的最优供给量s是在map图参考值m附近，例如可以调节该还原剂的最优供给量s是在map图参考值m的预设倍数(例如小于0.2倍)范围之内。
129.在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述scr系统，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
130.图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communications interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行所述还原剂供给的控制方法，所述方法包括：
131.获取scr系统的入口和出口氮氧化物的浓度值，并根据实时转化率和期望转化率进行计算，得到所述还原剂供给转化率修正量；
132.获取scr系统的出口还原剂逃逸值，并根据所述还原剂逃逸阈值与实时逃逸值进行计算，得到所述还原剂逃逸值修正量；
133.根据所述还原剂供给转化率修正量、所述还原剂逃逸值修正量以及map图参考值，确定所述还原剂的最优供给量。
134.此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台运算设备(可以是可编程逻辑控制器，集成电路，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
135.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的还原剂供给的控制方法。
136.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的还原剂供给的控制方法。
137.本发明实施例提供的一种电子设备、一种计算机程序产品、一种处理器可读存储介质，其上存储的计算机程序使处理器能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
138.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的劳动的情况下，即可以理解并实施。
139.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
140.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。