一种锅炉静电除尘器故障诊断方法与流程

1.本技术涉及静电除尘器技术领域，更具体地，涉及一种锅炉静电除尘器故障诊断方法。


背景技术：

2.静电除尘器(electrostatic precipitator esp)，静电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。静电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标，它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。电除尘器的基本原理是利用电力捕集烟气中的粉尘，主要包括以下四个相互有关的物理过程：(1)气体的电离。(2)粉尘的荷电。(3)荷电粉尘向电极移动。(4)荷电粉尘的捕集。荷电粉尘的捕集过程：在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通过高压直流电，维持一个足以使气体电离的电场，气体电离后所产生的电子：阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上，使粉尘获得电荷。荷电极性不同的粉尘在电场力的作用下，分别向不同极性的电极运动，沉积在电极上，而达到粉尘和气体分离的目的。
3.esp的故障种类大体分为机械故障、电气故障、运行故障三种；
4.机械故障，esp的机械部件包括有壳体、放电极、放电极支座、收尘电极、振打器、灰斗、排灰系统等；由于机械原因造成的esp故障包括：放电极断线；放电极悬吊框架位移；收尘极板变形；振打器轴承被硬质粉尘磨损；锤和铁砧对位不正、磨损或脱落等。这些机械故障可以直接导致esp的运行不稳定性、收尘效率降低，甚至无法运行。
5.电气故障，esp的电气故障主要指由于控制线路故障、电源故障、以及绝缘子绝缘故障等引起的esp运行电压降低，esp的电磁无法正常供电，甚至迫使esp停止供电，以及振打系统停止振打，排灰系统无法排灰等现象。
6.运行故障，esp的运行故障主要指esp在运行过程中，非机械和非电气故障引起的esp非稳态运行，比如反电晕故障等，通过esp的运行故障发生后，按照常规状况进行工作的esp各部分不能满足esp运行状态的改变，无法解决esp的运行故障，比如，esp在处理高比电阻粉尘时，振打系统如果按照常规的振打策略操作，就有可能无法防止收尘板上的高比电阻粉尘层的积累，最终导致esp反电晕故障加剧。
7.esp实际运行中存在大量的非稳态运行状况，极大地降低了esp的除尘效率，无法达到保护环境的需求。造成esp非稳态运行比较突出的原因有反电晕故障和esp极间距变小故障。
8.反电晕故障，esp反电晕故障主要是在收集高比电阻粉尘时，收尘极板上沉积的高比电阻粉尘层阻碍了粉尘层积累电荷的泄放，以至于发生了粉尘层的击穿进而产生反电晕
放电。
9.esp极间距变小，由于热应力、长期振打、受腐蚀等多种原因造成的放电极断线、放电极悬挂框架位移、收尘极板变形等故障引起esp有效间距变小，降低了esp的运行电压，甚至是无法加电，直接降低了esp的除尘效率。
10.esp在实际运行中，除了正常电晕发电外，还会发生不同原因引起的火花放电，如:极间气体击穿而导致的火花放电；高比电阻粉尘层的击穿导致的火花放电，或者是在击穿后形成反电晕放电继而引起火花放电；由于长期振打，热应力及膨胀作用造成esp线板间距变小而引起的火花放电等。
11.对于大部分的esp的故障，通过日常的维护检修，是可以及时发现的，但是，非正常火花放电形成原因仅仅依靠电厂日常的维护是很难及时发现、准确判断的，且反电晕故障和esp极间距变小两者故障容易产生混淆，不易分辨。
12.因此，如何判断出非正常火花放电形成原因，是目前有待解决的技术问题。


技术实现要素：

13.本发明提供一种锅炉静电除尘器故障诊断方法，用以解决现有技术中无法判断非正常火花放电的形成原因、反电晕故障和esp极间距变小故障难以分辨的技术问题。该方法应用于连接有esp的锅炉烟气排放设备中，该方法包括：
14.esp对锅炉烟气排放设备产生的烟气进行除尘处理；
15.获取esp中粉尘比电阻a和锅炉烟气排放设备的烟气排放中粉尘情况，根据烟气排放中粉尘情况确定粉尘比电阻阈值，基于粉尘比电阻a和粉尘比电阻阈值得到esp烟气状态情况；
16.获取锅炉烟气排放设备排放情况和esp运行数据，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态。
17.本技术一些实施例中，根据烟气排放中粉尘情况确定粉尘比电阻阈值，具体为：
18.烟气排放中粉尘情况包括粉尘类别，根据粉尘类别设定第一粉尘比电阻阈值为a1、第二粉尘比电阻阈值为a2，且a1＜a2。
19.本技术一些实施例中，基于粉尘比电阻a和粉尘比电阻阈值得到esp烟气状态情况，具体为：
20.当a＜a1时，esp烟气状态为低比电阻状态；
21.当a1≤a≤a2时，esp烟气状态为正常比电阻状态；
22.当a＞a2时，esp烟气状态为高比电阻状态。
23.本技术一些实施例中，获取锅炉烟气排放设备排放情况和esp运行数据，具体为：
24.获取锅炉烟气排放设备排放粉尘中含硫量s，运行数据包括二次电流和二次电压，获取esp二次电流i和二次电压u。
25.本技术一些实施例中，所述方法还包括：
26.根据所述粉尘类别设定第一含硫量阈值为s1、设定第二含硫量阈值s2，且s1＜s2。
27.本技术一些实施例中，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态，具体为：
28.若esp烟气状态为高比电阻状态，且s＜s1，则esp处于反电晕故障状态。
29.本技术一些实施例中，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态，具体为：
30.若esp烟气状态为低比电阻状态，且s＞s2，则esp处于灰尘收集率低状态。
31.本技术一些实施例中，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态，具体为：
32.若esp烟气状态为正常比电阻状态，且二次电流i≥i0、二次电压u＜u0，则esp处于线板有效间距变小状态；
33.其中，i0为规定二次电流，u0为规定二次电压。
34.本技术一些实施例中，在确定esp处于线板有效间距变小状态之后，所述方法还包括：
35.对esp处于线板有效间距变小状态的真实性进行校验，具体为：
36.判断是否满足校验条件，所述校验条件包括esp持续在一段预设时间内温度超过阈值或悬吊框架存在位移情况、esp内部电晕线机械形变、esp安装调试存在错误中的一种或多种；
37.若满足所述校验条件，则esp处于线板有效间距变小状态；
38.若不满足所述校验条件，则重新基于esp烟气状态情况、esp运行数据确定esp故障状态。
39.本技术一些实施例中，所述方法还包括：
40.根据esp故障状态发出不同程度的预警，具体为：
41.若esp处于灰尘收集率低状态，则发出第三级预警；
42.若esp处于反电晕故障状态，则发出第二级预警；
43.若esp处于线板有效间距变小状态，则发出第一级预警；
44.其中，所述第三级预警、所述第二级预警、所述第一级预警的严重程度依次升高。
45.通过应用以上技术方案，esp对锅炉烟气排放设备产生的烟气进行除尘处理；获取esp中粉尘比电阻a和锅炉烟气排放设备的烟气排放中粉尘情况，根据烟气排放中粉尘情况确定粉尘比电阻阈值，基于粉尘比电阻a和粉尘比电阻阈值得到esp烟气状态情况；获取锅炉烟气排放设备排放情况和esp运行数据，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态。本技术通过esp中粉尘比电阻与粉尘比电阻阈值关系，首先确定esp烟气状态，结合锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据，从而确定esp故障状态，判断出非正常火花放电形成的原因，准确分辨出反电晕故障和esp极间距变小故障，提高了esp安全监管能力，故障检测能力。本技术还设置有对esp极间距变小故障的校验方法，用于帮助对该故障的真实性进行判断，从而二次确定esp极间距变小故障状态，严谨性和完整性得到提高。
附图说明
46.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。
47.图1示出了本发明实施例提出的一种锅炉静电除尘器故障诊断方法的流程示意图。
具体实施方式
48.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
49.本技术实施例提供一种锅炉静电除尘器故障诊断方法，应用于连接有esp的锅炉烟气排放设备中，如图1所示，该方法包括以下步骤：
50.步骤s1，esp对锅炉烟气排放设备产生的烟气进行除尘处理；
51.步骤s2，获取esp中粉尘比电阻a和锅炉烟气排放设备的烟气排放中粉尘情况，根据烟气排放中粉尘情况确定粉尘比电阻阈值，基于粉尘比电阻a和粉尘比电阻阈值得到esp烟气状态情况；
52.步骤s3，获取锅炉烟气排放设备排放情况和esp运行数据，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态。
53.在步骤s101中，esp对锅炉烟气排放设备产生的烟气进行除尘处理。
54.本实施例中，esp对锅炉烟气排放设备产生的烟气进行除尘处理，包括以下步骤，1、气体的电离；2、粉尘的荷电；3、荷电粉尘向电极移动；4、荷电粉尘的捕集。
55.在步骤s2中，获取esp中粉尘比电阻a和锅炉烟气排放设备的烟气排放中粉尘情况，根据烟气排放中粉尘情况确定粉尘比电阻阈值，基于粉尘比电阻a和粉尘比电阻阈值得到esp烟气状态情况。
56.本技术一些实施例中，根据烟气排放中粉尘情况确定粉尘比电阻阈值，具体为：
57.烟气排放中粉尘情况包括粉尘类别，根据粉尘类别设定第一粉尘比电阻阈值为a1、第二粉尘比电阻阈值为a2，且a1＜a2。
58.本实施例中，工业上产生的粉尘，种类不同，比电阻往往相差很大，低者(如炭黑)约为103ω*cm，高者(如100℃的石灰石粉尘)约为10
14
ω*cm。所以根据粉尘类别设定第一粉尘比电阻阈值为a1、第二粉尘比电阻阈值为a2。
59.本技术一些实施例中，基于粉尘比电阻a和粉尘比电阻阈值得到esp烟气状态情况，具体为：
60.当a＜a1时，esp烟气状态为低比电阻状态；
61.当a1≤a≤a2时，esp烟气状态为正常比电阻状态；
62.当a＞a2时，esp烟气状态为高比电阻状态。
63.本实施例中，当a＜a1时，esp烟气状态为低比电阻状态，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流；当a1≤a≤a2时，esp烟气状态为正常比电阻状态，esp处于正常工作状态，无故障；当a＞a2时，esp烟气状态为高比电阻状态，当esp运行在高比电阻粉尘下时，极易发生反电晕，发电晕发生时，粉尘表面呈现出恰似发生磷光那样的外观，与此同时，放电电流猛增，反电晕非常容易延伸成为闪烁状并向火花放电过度，从而产生激烈的火花放电。
64.在步骤s3中，获取锅炉烟气排放设备排放情况和esp运行数据，基于esp烟气状态
情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态。
65.本实施例中，反电晕故障是esp主要的运行故障之一，产生反电晕故障的客观原因是，1、锅炉燃烧后形成高比电阻粉尘的低硫煤成为主要的煤源，含硫量低；2、esp前级所进行的脱硫脱硝处理，导致粉尘的含硫量降低，从而增大了粉尘的比电阻。反电晕故障对esp影响最终表现为粉尘迁移速度的下降，除尘效率的降低，严重影响了esp的除尘作用。因此，在确定esp烟气状态后，结合锅炉烟气排放设备排放情况(含硫量)来判断esp故障状态。esp极间有效距离变小，异极间绝缘水平下降，造成电磁击穿电压偏低，又局部放电引起火花放电，极大地影响了esp的除尘效率，会造成二次电流、二次电压异常。因此，在确定esp烟气状态后，结合esp运行数据(二次电流、电压)来判断esp故障状态。
66.如果esp的烟气状态为正常比电阻状态时，esp处于线板有效间距变小故障相对容易判别。但是，如果esp收尘极板上积存有高比电阻粉尘时，就有可能出现二次电流正常或偏大，二次电压低于正常运行电压就会发生火花放电，这种现象造成两种故障辨识的困难。所以要根据不同比电阻粉尘情况，进行不同分析。
67.本技术一些实施例中，获取锅炉烟气排放设备排放情况和esp运行数据，具体为：
68.获取锅炉烟气排放设备排放粉尘中含硫量s，运行数据包括二次电流和二次电压，获取esp二次电流i和二次电压u。
69.本技术一些实施例中，所述方法还包括：
70.根据所述粉尘类别设定第一含硫量阈值为s1、设定第二含硫量阈值s2，且s1＜s2。
71.本技术一些实施例中，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态，具体为：
72.若esp烟气状态为高比电阻状态，且s＜s1，则esp处于反电晕故障状态。
73.本技术一些实施例中，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态，具体为：
74.若esp烟气状态为低比电阻状态，且s＞s2，则esp处于灰尘收集率低状态。
75.本技术一些实施例中，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态，具体为：
76.若esp烟气状态为正常比电阻状态，且二次电流i≥i0、二次电压u＜u0，则esp处于线板有效间距变小状态；
77.其中，i0为规定二次电流，u0为规定二次电压。
78.本实施例中，规定二次电流、规定二次电压可以根据实际情况进行调整或改变，这均属于本技术的保护范围。
79.本技术一些实施例中，在确定esp处于线板有效间距变小状态之后，所述方法还包括：
80.对esp处于线板有效间距变小状态的真实性进行校验，具体为：
81.判断是否满足校验条件，所述校验条件包括esp持续在一段预设时间内温度超过阈值或悬吊框架存在位移情况、esp内部电晕线机械形变、esp安装调试存在错误中的一种或多种，所述校验条件为导致esp处于线板有效间距变小状态的原因，例如，esp持续温度过高或悬吊框架存在位移情况等全情况。
82.若满足所述校验条件，则esp处于线板有效间距变小状态；
83.若不满足所述校验条件，则重新基于esp烟气状态情况、esp运行数据确定esp故障状态，直至两者结果相同。
84.本技术一些实施例中，所述方法还包括：
85.根据esp故障状态发出不同程度的预警，具体为：
86.若esp处于灰尘收集率低状态，则发出第三级预警；
87.若esp处于反电晕故障状态，则发出第二级预警；
88.若esp处于线板有效间距变小状态，则发出第一级预警；
89.其中，所述第三级预警、所述第二级预警、所述第一级预警的严重程度依次升高。
90.本实施例中，第三级预警为间接导致esp功能下降，中等程度经济损失，不会对人员造成显著伤害。第二级预警为直接导致esp功能下降，对环境造成重大伤害，通常不会导致人员伤亡。第一级预警为直接导致esp功能丧失，且可能会造成人员伤亡。
91.通过应用以上技术方案，esp对锅炉烟气排放设备产生的烟气进行除尘处理；获取esp中粉尘比电阻a和锅炉烟气排放设备的烟气排放中粉尘情况，根据烟气排放中粉尘情况确定粉尘比电阻阈值，基于粉尘比电阻a和粉尘比电阻阈值得到esp烟气状态情况；获取锅炉烟气排放设备排放情况和esp运行数据，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态。本技术通过esp中粉尘比电阻与粉尘比电阻阈值关系，首先确定esp烟气状态，结合锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据，从而确定esp故障状态，判断出非正常火花放电形成的原因，准确分辨出反电晕故障和esp极间距变小故障，提高了esp安全监管能力，故障检测能力。本技术还设置有对esp极间距变小故障的校验方法，用于帮助对该故障的真实性进行判断，从而二次确定esp极间距变小故障状态，严谨性和完整性得到提高。
92.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本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中，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)执行本发明各个实施场景所述的方法。
93.为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。
94.本技术还提供了一种锅炉静电除尘器故障诊断装置，应用于连接有esp的锅炉烟气排放设备中，该装置包括：
95.除尘模块，用于esp对锅炉烟气排放设备产生的烟气进行除尘处理；
96.获取模块，用于获取esp中粉尘比电阻a和锅炉烟气排放设备的烟气排放中粉尘情况，根据烟气排放中粉尘情况确定粉尘比电阻阈值，基于粉尘比电阻a和粉尘比电阻阈值得到esp烟气状态情况；
97.确定模块，用于获取锅炉烟气排放设备排放情况和esp运行数据，基于esp烟气状态情况、锅炉烟气排放设备排放情况、esp运行数据确定esp故障状态。
98.本技术一些实施例中，所述获取模块，具体用于：
99.烟气排放中粉尘情况包括粉尘类别，根据粉尘类别设定第一粉尘比电阻阈值为a1、第二粉尘比电阻阈值为a2，且a1＜a2。
100.本技术一些实施例中，所述获取模块，还具体用于：
101.当a＜a1时，esp烟气状态为低比电阻状态；
102.当a1≤a≤a2时，esp烟气状态为正常比电阻状态；
103.当a＞a2时，esp烟气状态为高比电阻状态。
104.本技术一些实施例中，所述确定模块，具体用于：
105.获取锅炉烟气排放设备排放粉尘中含硫量s，运行数据包括二次电流和二次电压，获取esp二次电流i和二次电压u。
106.本技术一些实施例中，所述装置还包括设定模块，用于：
107.根据所述粉尘类别设定第一含硫量阈值为s1、设定第二含硫量阈值s2，且s1＜s2。
108.本技术一些实施例中，所述确定模块，具体用于：
109.若esp烟气状态为高比电阻状态，且s＜s1，则esp处于反电晕故障状态。
110.本技术一些实施例中，所述确定模块，还具体用于：
111.若esp烟气状态为低比电阻状态，且s＞s2，则esp处于灰尘收集率低状态。
112.本技术一些实施例中，所述确定模块，还具体用于：
113.若esp烟气状态为正常比电阻状态，且二次电流i≥i0、二次电压u＜u0，则esp处于线板有效间距变小状态；
114.其中，i0为规定二次电流，u0为规定二次电压。
115.本技术一些实施例中，所述装置还包括校验模块，用于：
116.对esp处于线板有效间距变小状态的真实性进行校验，具体为：
117.判断是否满足校验条件，所述校验条件包括esp持续在一段预设时间内温度超过阈值或悬吊框架存在位移情况、esp内部电晕线机械形变、esp安装调试存在错误中的一种或多种；
118.若满足所述校验条件，则esp处于线板有效间距变小状态；
119.若不满足所述校验条件，则重新基于esp烟气状态情况、esp运行数据确定esp故障状态。
120.本技术一些实施例中，所述装置还包括预警模块，用于：
121.根据esp故障状态发出不同程度的预警，具体为：
122.若esp处于灰尘收集率低状态，则发出第三级预警；
123.若esp处于反电晕故障状态，则发出第二级预警；
124.若esp处于线板有效间距变小状态，则发出第一级预警；
125.其中，所述第三级预警、所述第二级预警、所述第一级预警的严重程度依次升高。
126.本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
127.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：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，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。