專利名稱：用于確定袋濾室中過濾器的壽命的方法和過濾器監(jiān)測系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從來自例如燃燒系統的排氣中過濾灰塵和其它微粒 的袋濾室。具體而言，本發(fā)明涉及用于袋濾室的控制與監(jiān)測系統。
背景技術：
袋濾室從來自燃燒系統的排氣(諸如煙氣)中過濾灰塵和其它氣體 運載的微粒。袋濾室通常具有過濾袋陣列。袋濾室用管道輸送排氣經 過過濾袋。在氣體通過過濾袋時，會在過濾袋介質表面上捕獲灰塵和 其它微粒。隨著袋濾室從排出空氣中過濾掉灰塵，灰塵和微粒持續(xù)在 過濾袋上累積。
灰塵和微粒在過濾袋上的累積最終會阻塞過濾袋的多孔介質并 阻斷排氣經過袋濾室的流動。釆用某些機構從袋式過濾器中去除累積 物，諸如采用搖晃袋子的振動器，以致使灰塵和微粒從袋子上落下。 除此之外或作為其替代，可用脈動噴射來清潔袋式過濾器，脈動噴射 使空氣射流脈動到袋內部以向袋子施加脈沖，該脈沖將灰塵和微粒敲 落。但是，這些機構并未完全打開袋式過濾器介質中的多孔開口。即 使進行周期性清潔操作，袋式過濾器也會變得阻塞且在袋濾室中長期 使用后不再適合。
通常由袋子制造商為袋式過濾器指定運行壽命。袋濾室的操作者 在過濾袋到達其運行壽命結束時間之前更換過濾袋。袋式過濾器的指 定運行壽命通常為固定時段。指定的運行壽命可由袋式過濾器制造商 指定，且部分地基于過濾器將用于其中的袋濾室的類型。
指定的運行壽命基于對袋濾室中運行條件的假設。袋濾室中的運
行條件可取決于以下因素而變化周圍條件，經過袋濾室的排氣、灰塵和其它微粒的混合物的組成以及其它因素。運行條件的這些變化會
影響到袋式過濾器的實際運行壽命。指定的運行壽命不會改變，且因 此并未說明袋式過濾器的實際運行壽命的變化。在指定運行壽命到期 時通常更換袋式過濾器而不管是否存在過濾器的剩余實際運行壽命。 由于過濾器的指定運行壽命，實際運行壽命已到期的袋式過濾器可能 仍在袋濾室中使用。類似地，由于過濾器的指定運行壽命尚未到期， 實際運行壽命已到期的袋式過濾器可能仍在袋濾室中使用。

發(fā)明內容
開發(fā)了 一種用于動態(tài)地確定過濾裝置中的過濾器的剩余實際運
行時段的方法，其包括基于過濾器的安裝日期和初始預期運行時段 來確定初始剩余運行時段；基于初始剩余運行時段與從安裝日期起經 過的運行時段來周期性地確定過濾器的剩余實際運行時段；監(jiān)測過濾 裝置中的至少一個運行參數；基于所監(jiān)測的運行參數來調整剩余實際 運行時段；以及基于經調整的剩余實際運行時段和經過的運行時段來 繼續(xù)周期性地確定剩佘實際運行時段。
開發(fā)了 一種用于動態(tài)地確定袋濾室中的袋式過濾器的剩余運行 時段的方法，其包括基于袋式過濾器的安裝日期和初始預期運行時 段來確定初始剩余運行時段；基于初始剩余運行時段和從安裝日期起 所經過的運行時段來周期性地確定袋式過濾器的剩余運行時段；監(jiān)測 袋濾室中的至少一個運行參數；基于所監(jiān)測的運行參數來調整剩余運 行時段；以及基于經調整的剩余運行時段和經過的運行時段來繼續(xù)周 期性地確定剩余運行時段。
一種用于動態(tài)地確定具有控制器的袋濾室中的袋式過濾器的剩 余運行壽命的方法，該方法包括向控制器輸入袋式過濾器數據和袋 式過濾器安裝在袋濾室中的日期；基于袋式過濾器數據來確定初始袋 式過濾器壽命；縮減初始袋式過濾器壽命來確定剩余袋式過濾器壽命 并且周期性地縮減剩余袋式過濾器壽命；監(jiān)測袋濾室運行條件，其中 運行條件為下列條件中的至少一個條件到袋濾室的入口氣流的溫度、跨過袋式過濾器的壓差以及來自袋濾室的出口氣流中的顆粒水 平；基于所監(jiān)測的袋濾室運行條件來調整剩余袋式過濾器壽命并周期
性地縮減剩余袋式過濾器壽命；以及基于經縮減、調整的剩余運行時 段在一定時間更換袋式過濾器。
開發(fā)了 一種用于動態(tài)地確定袋濾室中的袋式過濾器的剩余運行 壽命的設備，其包括包^^有包括袋式過濾器安裝日期的數據和足以 確定初始袋式過濾器壽命的數據的電子存儲裝置；監(jiān)測袋濾室運行條 件的傳感器，該運行條件為下列條件中的至少一個條件到袋濾室的 入口氣流的溫度、跨過袋式過濾器的壓差和來自袋濾室的出口氣流中 的顆粒水平；包括可執(zhí)行程序的計算機控制器，該可執(zhí)行程序通過基 于袋濾室的運行時段縮減壽命來遞減計數袋式過濾器壽命以確定剩 余袋式過濾器壽命并基于所監(jiān)測的袋濾室運行條件來調整剩余袋式 過濾器壽命；以及指示剩余袋式過濾器壽命的用戶終端。
作為 一個實例，傳感器可為來自該裝置的出口氣流中的排氣不透 明度傳感器，且可執(zhí)行程序調整剩余過濾器壽命以減小由不透明度傳 感器提供的傳感水平的排氣不透明度與預期不透明度水平之間的差 異。預期不透明度水平由控制器基于不透明度數據來確定，諸如使預 期剩余壽命的各個時段與各個不透明度水平相關的查找表。不透明度 數據存儲于使預期不透明度水平與過濾器的運行時段相關的電子存 儲裝置中。


圖l是袋濾室的示意圖，其示出了內部袋式過濾器、排氣和灰塵 通過過濾器的流動，以及用于袋濾室的控制系統。
圖2是用于由控制系統執(zhí)行以便動態(tài)地確定袋式過濾器的運行壽 命的控制方法的流程圖。
具體實施方式
圖1是具有內部袋式過濾器12的袋濾室10的示意圖。排氣14
進入通向袋濾室的入口 16,且用管道輸送穿過袋式過濾器。排氣進入 袋濾室的下部且向上傳遞到懸掛在袋濾室的內部腔室18的頂部上的 袋式過濾器12陣列?；覊m和微粒收集并累積于袋式過濾器的外表面 上。腔室18底部處的儲存斗(bin) 20收集從過濾袋上落下的灰塵和 微粒。袋子被振動器21周期性地搖晃以例如從過濾器上移除灰塵和 立。
排氣傳入袋式過濾器中且進入過濾器下游的排放管道22。不帶有 灰塵和微粒的排氣從袋濾室排放到大氣中，或排放到另外的污染控制 系統。
計算機控制器24監(jiān)測袋濾室10的運行條件。計算機控制器包括 具有電子存儲裝置的計算機系統，電子存儲裝置具有用于監(jiān)測袋濾室 和動態(tài)地確定袋式過濾器的運行壽命的可執(zhí)行程序。
用戶界面26包括輸入終端，袋濾室的操作者通過輸入終端將數 據輸入控制器。用戶界面還包括顯示器或其它輸出裝置，以向用戶提 供關于過濾袋的運行壽命的數據。由操作者輸入到終端的數據可包括 袋式過濾器的安裝日期28、袋式過濾器的指定預期運行壽命30、袋 濾室中的袋式過濾器的袋材料32以及沉積于袋式過濾器上的灰塵和 微粒的類型34 (例如，煤燃燒微粒)或組成。該數據由控制器24和 其程序用于動態(tài)地確定袋濾室中的袋式過濾器的剩余壽命。
袋濾室中的傳感器收集關于袋濾室運行條件的數據。傳感器優(yōu)選 包括確定進入袋濾室的排氣溫度的溫度傳感器36;檢測袋濾室排氣 中的灰塵/顆粒水平的顆粒傳感器37,例如不透明度傳感器；以及袋 濾室中的壓差傳感器38，諸如袋濾室的排氣入口與出口之間的壓差。 壓差指示袋式過濾器上所累積的灰塵和微粒的量。
另外，在剛剛振動或用空氣脈動袋子后的時間處的壓差指示了在 已從袋子上搖晃掉灰塵與微粒沉積物后排氣流過袋子時的壓降。這個 壓差指示了袋子濾出灰塵和微粒而不會有通過袋濾室的過量壓力損失的持續(xù)能力。
為了從袋式過濾器移除灰塵和微粒，控制器周期性地執(zhí)行清潔模 式程序40，清潔模式程序40確定何時振動或脈動袋式過濾器。此外，
清潔才莫式程序40識別袋子在何時被振動且之后引起溫差測量來確定
通過袋濾室的壓降，其可歸因于在袋子上具有最小灰塵和微粒累積的 過濾袋。壓差數據(其可為來自壓力傳感器的才莫擬信號)存儲于袋濾
室控制系統24中。
袋濾室控制器24可收集并存儲關于袋濾室中、以及可選地為燃 燒系統中的或袋濾室附連到其上的其它氣體發(fā)生系統中的其它過程 條件的數據。由過程條件指示系統42來提供關于過程條件的數據。 這個系統可例如檢測氣體發(fā)生系統何時開啟和關閉，氣體發(fā)生系統何 時改變過程條件，以及氣體發(fā)生系統何時不經意地排放易燃材料，諸 如未燒盡的燃油。
袋濾室控制器24保持有計數器44,以追蹤袋式過濾器的剩余壽 命且確定何時啟動振動器21來將灰塵和微粒從袋式過濾器上搖晃下 來。用于確定何時將進入清潔模式的計數器可基于由清潔模式與循環(huán) 程序40所規(guī)定的清潔循環(huán)。用于確定何時啟動振動器的計數器使用 來自清潔^^莫式與循環(huán)程序40的循環(huán)時間并遞減計數直到該啟動清潔 模式的時間。
袋壽命計數器44通過縮減過濾器的剩余實際壽命來確定何時更 換袋式過濾器。舉例而言，袋壽命計數器44最初可將袋壽命設置成 等于由操作者輸入的預期袋壽命30。計數器基于袋濾室的運行時間遞 減計數更換袋式過濾器的時間。計數器44遞減計數距離應更換袋式 過濾器時的時間，且從而追蹤袋式過濾器的剩余壽命。
基于袋式過濾器的指定運行壽命、經過的時間(諸如過濾器安裝 日期與當前運行時間之間的運行時間)以及基于可適用于袋式過濾器 的加速壽命因子(ALF)的過濾器壽命調整中的一種或多種調整，來 確定過濾器的剩余實際壽命?？刂破鳑Q定ALF中哪個是適用的。基于可適用的ALF，控制器確定將要對剩余實際過濾器壽命做出的調整。
可適用的ALF的確定基于控制器所接收的輸入參數，諸如用戶輸入和 傳感器輸入。控制器24可基于運行條件來調整袋式過濾器的剩余壽 命，這些運行條件為諸如剛剛振動袋式過濾器之后的壓差(如由壓 力傳感器38所測量的)，到袋濾室的入口溫度(如由溫度傳感器38 所測量的)以及其它過程條件(見過程條件指示器42)。
控制器24所存儲和執(zhí)行的程序可包括用來動態(tài)地確定袋壽命的 算法45。示例性算法(方程式1 )如下
方程式1: BL=(指定的BL-經過的運行時間)+加速壽命因子 CALF)。
其中，BL是剩余袋壽命；在基線袋壽命(BL)中考慮了給定過 程中的纖維材料。溫度、壓降和清潔頻率將驅動加速壽命因子ALF。 這些因子將基于所經過的時間段和每一個的強度而被驅動。
ALF是諸如通過加速所安裝的過濾袋的老化而產生影響的一個 或多個運行因素。溫度暴露、過濾器上的高壓降、清潔頻率和清潔強 度是ALF的實例。這些示例性ALF各自獨立地加速過濾器的老化。 ALF傾向于依賴于應用和過濾介質。換言之，各個ALF對袋式過濾 器老化的具體作用取決于袋濾室應用和用于形成過濾器的介質。這些 具體ALF中的各個ALF的調整系數(adjustment factor)存儲于查找 表46中。調整系數可取決于ALF、袋濾室應用和袋式過濾器的介質。
控制器基于傳感器和用戶輸入來確定哪些ALF會影響袋濾室。控 制器選擇對應于影響袋式過濾器實際運行壽命的ALF的調整系數。查 找表46使輸入和傳感器數據與用于ALF其中各個ALF的適當調整系 數相關。為了從查找表中確定適當的調整系數，控制器將向查找表輸 入以下中的一個或多個所選擇的ALF，袋濾室應用、過濾袋^h質和 從傳感器所獲得的數據。輸出的調整系數由算法和控制器來應用，以 確定過濾器的經調整的實際運行壽命。由查找表輸出的控制器調整系 數指示將為過濾器的實際運行壽命加上或從中減去的時間段。上述算法(即，方程式1)或者說明了袋濾室入口溫度、袋濾室 壓差或其它過程條件中的至少 一個對袋壽命的影響的其它算法，提供
了用于控制器24動態(tài)地調整剩余袋壽命遞減計數的手段。具體而言，
利用袋式過濾器的安裝日期，以及袋式過濾器的指定運行壽命、袋式 過濾器的品牌和型號或者袋式過濾器的材料中的至少一個來初始化
袋壽命計數器44。
控制器可訪問存儲于存儲器中的電子查找表46以確定袋式過濾 器的例如以天或以星期表示的初始預期袋壽命?？刂破骰诔跏碱A期 袋壽命和袋式過濾器的安裝日期28來初始化袋壽命計數器44。袋壽 命計數器開始基于袋濾室的運行時間來遞減計數袋式過濾器的剩余 壽命。舉例而言，袋壽命計數器可基于袋濾室每24小時的運行來將 袋式過濾器的剩余壽命減去一天。剩余袋壽命可顯示于用戶界面上。
袋壽命計數器和控制器可基于袋濾室的運行條件和其它參數(諸 如周圍條件和袋濾室上游的燃燒系統中的過程條件)來調整剩余袋壽命。
舉例而言，控制器可采用算法(方程式l)基于以下因素來增加 或減小剩余袋壽命
(i) 到袋濾室的入口溫度(溫度差值)高于或低于預期或基線入 口溫度(例如，高于基線溫度至少10攝氏度的入口溫度，對于入口 溫度處于該高水平的每個12小時的時段，可使剩余袋壽命減小一天)。
(ii) 跨過袋濾室入口和排放口的壓差大于或小于預期或基線壓 差(特別是在袋式過濾器清潔過程之后立刻確定該壓差的情況下。舉 例而言，如果在袋清潔操作后壓差大于基線壓力值20%持續(xù)兩個小時 的時段，則可將剩余袋壽命減去兩個星期)。
(iii) 袋濾室排放口中的顆粒水平高于或低于基線水平(例如， 在剩余袋壽命中加上或減去數天以最大限度地減小袋濾室排放口中 實際顆粒水平與基線顆粒水平之間的差值，其中基線是剩余袋壽命的 函數，例如線性函數)?；蛘撸嬎銠C控制器中的電子存儲器可存儲使預期剩余袋壽命的各個時段與各種不透明水平相關的查找表，且該 查找表用于調整剩余袋壽命，以及
(iv)應用 一段時期中實際過程條件與基線條件之間的差值來增 加或減小剩余袋壽命(諸如在入口氣體(參看入口 16)中的高于基線
濕氣水平20%以上的實際濕氣水平，對于實際濕氣水平繼續(xù)處在這個 水平的每個24小時的時段，使袋壽命減小一天)。
這些系數(i)至(iv)由控制器用來動態(tài)地調整如由袋壽命計數 器所確定的剩余袋壽命。計數器繼續(xù)遞減計數剩余袋壽命且將剩余壽 命顯示在用戶界面上。在剩余袋壽命縮減經過特定時段(諸如兩個月的 剩余壽命、兩個星期的剩余壽命以及袋壽命到期)時，計數器可觸發(fā)控 制器來將消息和警告發(fā)送到用戶界面。優(yōu)選在袋壽命時段到期時更換 袋式過濾器。
用戶界面還可報告從袋濾室的運行中收集的數據，諸如示出了在 袋濾室中的溫度趨勢，袋濾室的停止和清潔循環(huán)的數據50。
雖然已結合目前認為最實用和優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，但將 理解的是，本發(fā)明并不限于所公開的實施例，而是相反，預期涵蓋包 括于所附權利要求書的精神和范疇內的各種修改和等效布置。
權利要求
1.一種用于動態(tài)地確定過濾裝置(10)中的過濾器(12，13)的剩余實際運行時段的方法，包括基于所述過濾器的安裝日期(28)和初始預期運行時段(30)來確定(44)初始剩余運行時段；基于所述初始剩余運行時段和從所述安裝日期起經過的運行時段來周期性地確定(44)所述過濾器的剩余實際運行時段；監(jiān)測(36，37，38)所述過濾裝置中的至少一個運行參數；基于所述被監(jiān)測的運行參數來調整(44)所述剩余實際運行時段；以及基于所述經調整的剩余實際運行時段和所述經過的運行時段繼續(xù)(44)周期性地確定所述剩余實際運行時段。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述過濾裝置是袋 濾室(10)且所述過濾器是袋式過濾器(12)陣列，且所述方法還包 括在所述經調整的剩余實際運行時段用盡時或之前更換所述袋式過。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述運行時段(30) 是過濾器壽命。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述運行參數(36) 是到所述過濾裝置的氣體的入口溫度。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述運行參數(38) 與跨過所述過濾器的壓差有關。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述壓差在過濾器 清潔操作(40)后立刻確定。
7. —種用于動態(tài)地確定過濾裝置(10)中的過濾器(12， 13)的 剩余實際運行壽命的設備，其包括包含有包括所述過濾器的安裝日期(28)的數據和足以確定初始過濾器壽命的數據的電子存儲裝置(25);監(jiān)測過濾裝置運行條件的至少一個傳感器(36, 37， 38),其中，所述^L籃測的運行條件為到所述裝置的入口氣流的溫度、跨過所述過濾器的壓差以及來自所述過濾裝置的出口氣流中的顆粒水平中的至 少一個.包括可執(zhí)行程序的計算機控制器(24)，所述可執(zhí)行程序追蹤剩 余過濾器壽命以確定剩余實際過濾器壽命并基于所述被監(jiān)測的袋濾 室運行條件來調整所述剩余實際過濾器壽命，以及指示所述剩余實際過濾器壽命的用戶終端(26)。
8. 根據權利要求7所述的設備，其特征在于，其還包括聯接到所 述過濾器上的過濾器清潔裝置(15)，且所述可執(zhí)行程序(40)周期 性地命令所述過濾器清潔裝置從所述過濾器上移除灰塵和微粒。
9. 根據權利要求7所述的設備，其特征在于，所述過濾裝置是袋 濾室(10)且所述過濾器是至少一個袋式過濾器(12)。
10. 根據權利要求7所述的設備，其特征在于，所述傳感器包括 處在來自所述裝置的所述出口氣流(14)中的排氣不透明度傳感器(37)，且所述可執(zhí)行程序(45)調整所述剩余過濾器壽命以減小由 所述不透明度傳感器所提供的傳感水平的排氣不透明度與預期不透 明度水平之間的差異，其中所述預期不透明度水平由所述控制器基于 存儲于使所述預期不透明度水平與所述過濾器的運行時段相關的所 述電子存儲裝置中的不透明度數據來確定。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定袋濾室中過濾器的壽命的方法和過濾器監(jiān)測系統。提供了一種用于動態(tài)地確定過濾裝置(10)中過濾器(12，13)的剩余實際運行時段的方法，包括基于過濾器的安裝日期(28)和初始預期運行時段(30)來確定(44)初始剩余運行時段；基于初始剩余運行時段和從安裝日期起經過的運行時段來周期性地確定(44)該過濾器的剩余實際運行時段；監(jiān)測(36，37，38)該過濾裝置中的至少一個運行參數；基于所監(jiān)測的運行參數來調整(4)剩余實際運行時段；以及基于經調整的剩余實際運行時段和所經過的運行時段來繼續(xù)(44)周期性地確定剩余實際運行時段。
文檔編號B01D46/42GK101623577SQ20091015975
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權日2008年7月11日
發(fā)明者T·L·法默 申請人:通用電氣公司