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    多傳感器信息融合濾袋破損檢測(cè)方法

    2019-09-10 07:22:44楊宏偉熊桂龍張松鄭金達(dá)劉麗冰
    關(guān)鍵詞:袋式濾袋除塵器

    楊宏偉 熊桂龍 張松 鄭金達(dá) 劉麗冰

    摘要?工業(yè)環(huán)保袋式除塵器濾袋破損直接導(dǎo)致設(shè)備失效,目前其監(jiān)測(cè)主要依靠出口濃度檢測(cè),局限性大,誤檢率高?;谶^(guò)濾過(guò)程濾袋破損特征分析,提出了一種多傳感器信息融合濾袋破損監(jiān)測(cè)方法。首先,通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,明確了濾袋破損狀態(tài)下的多傳感器信號(hào)特征;研究了多傳感器數(shù)據(jù)融合方法,給出了基于D-S證據(jù)理論的濾袋破損監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)融合算法和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。針對(duì)大型工業(yè)袋式除塵器濾袋不同破損狀態(tài)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,將多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)引入濾袋破損監(jiān)測(cè)中,提高了監(jiān)測(cè)的可靠性與靈敏度。

    關(guān)?鍵?詞?濾袋破損監(jiān)測(cè);多傳感器;信息融合;D-S證據(jù)理論

    中圖分類號(hào)?TQ172.688.3;X513?????文獻(xiàn)標(biāo)志碼?A

    Bag?breakage?monitoring?based?on?multi-sensor?information?fusion

    YANG?Hongwei1,?XIONG?Guilong2,?ZHANG?Song3,?ZHENG?Jinda3,?LIU?Libing1

    (1.?School?of?Mechanical?Engineering,?Hebei?University?of?Technology,?Tianjin?300130,?China;?2.?School?of?Resources?Environmental?and?Chemical?Engineering,?Nanchang?University,?Nanchang,?Jiangxi?330031,?China;?3.?Sinoma?Technology?&?Equipment?Group?Co?Ltd,?Tianjin?300400,?China)

    Abstract?The?breakage?of?the?bag?used?in?industrial?environmental?bag?filter?can?directly?lead?to?equipment?failure.?At?present,?the?monitoring?mainly?depends?on?the?detection?of?the?export?concentration,?which?has?a?large?limitation?and?high?false?detection?rate.?In?this?paper,?through?the?analysis?of?the?bag?damage?characteristics,?a?bag?breakage?monitoring?method?based?on?multi?sensor?information?fusion?is?proposed.?First,?through?theoretical?analysis?and?experimental?research,?the?characteristics?of?the?multi?sensor?signal?under?the?condition?of?filter?bag?breakage?are?clarified,?researched?the?multi-sensor?data?fusion?method,?the?date?fusion?algorithm?and?implementation?process?of?bag?damage?monitoring?based?on?D-S?evidence?theory?were?given.?According?to?the?different?breakage?condition?monitoring?experiment?on?the?industrial?baghouse,?the?result?shows?that?the?multi?sensor?data?fusion?technology?is?introduced?in?the?bag?breakage?monitoring?and?improves?the?reliability?and?sensitivity?of?the?monitoring.

    Key?words?bag?breakage?monitoring;?multi-sensors;?information?fusion;?dempester-shafer?method

    0?引言

    濾袋是袋式除塵器的核心部件,濾袋破損直接造成煙塵的排放濃度與排放量增加。目前,袋式除塵器濾袋破損的檢測(cè)方法主要有摩擦碰撞靜電法、電荷感應(yīng)法、光電轉(zhuǎn)換法和壓差測(cè)量等4大類[1-7],這些方法大多是根據(jù)運(yùn)行過(guò)程中袋式除塵器出口粉塵濃度的變化來(lái)判斷濾袋的破損情況,基于這種判斷標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法,誤檢率相對(duì)較高。

    濾袋破損誤檢率高是多方面因素造成的,一方面,在運(yùn)行過(guò)程中,袋式除塵器流場(chǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,出口粉塵濃度、氣流分布均勻性、煙氣溫度,過(guò)濾過(guò)程中的過(guò)濾風(fēng)速、過(guò)濾阻力,清灰過(guò)程中的清灰壓力、清灰頻率等對(duì)濾袋破損均會(huì)產(chǎn)生重要影響;另一方面,濾袋破損的異常數(shù)據(jù)集比較缺乏且不大容易獲得,沒(méi)有充分的先驗(yàn)知識(shí)可供參考。因此,使用多傳感器信息融合方法是至關(guān)重要的。

    多源信息融合或多傳感器信息融合可以提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性;多傳感器信息融合方法能夠處理濾袋破損檢測(cè)中數(shù)據(jù)的不確定性,提高診斷結(jié)果的可信度[8]。

    在多傳感器信息融合系統(tǒng)中,各傳感器提供的信息一般是不完整、不確定、模糊的,甚至可能是相互矛盾的,即包含著大量的不確定性。在不同的數(shù)據(jù)融合方法中,D-S(Dempster-Shafer)證據(jù)理論是一種高效解決不確定問(wèn)題的方法,且不依賴于先驗(yàn)知識(shí),已被廣泛應(yīng)用于決策、模式識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[9-11]。在上述研究的基礎(chǔ)上,本文提出了基于多傳感器信息融合的濾袋破損檢測(cè)方法,由多傳感器獲取袋式除塵器運(yùn)行中的相關(guān)信號(hào),利用D-S證據(jù)理論強(qiáng)大的推理能力,可避免主觀判斷,以期對(duì)濾袋破損狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。

    1?濾袋破損機(jī)理及可檢測(cè)特征量分析

    濾袋破損是指袋式除塵器的濾袋經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后,由于濾袋老化、局部疲勞、粉塵沖擊與磨損以及煙氣腐蝕等原因,使濾袋局部出現(xiàn)穿孔、破損或撕裂等而導(dǎo)致粉塵跑漏的現(xiàn)象。袋式除塵器濾袋破損的原因,大致有4類:氣流磨損、機(jī)械磨損、高溫?zé)龘p以及化學(xué)損壞[12-20]。

    1.1?氣流磨損

    氣流磨損主要由2方面原因造成,一方面是氣流分布不均勻,另一方面是清灰方式不合理。

    氣流分布不均勻:含塵氣流在濾袋底部和濾袋之間流動(dòng),過(guò)高的進(jìn)口風(fēng)速以及不合理的進(jìn)氣結(jié)構(gòu),造成含塵煙氣高速?zèng)_刷濾袋的局部,使濾袋局部磨損、壽命降低。

    清灰方式:過(guò)高的清灰壓力與頻繁的清灰次數(shù)都會(huì)加速濾袋的磨損,造成破袋;脈沖噴吹壓縮空氣偏離濾袋中心,造成對(duì)濾袋內(nèi)部單側(cè)的沖刷,加速磨損。

    1.2?機(jī)械磨損

    機(jī)械磨損的原因主要有以下幾點(diǎn):濾袋抗磨損性弱;濾袋與濾袋、濾袋與殼體邊壁間距設(shè)計(jì)不合理;花板變形;袋籠的影響。

    濾袋與濾袋、濾袋與殼體邊壁間距設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致濾袋磨損:濾袋與濾袋之間距離或?yàn)V袋距殼體邊壁距離過(guò)小,濾袋之間或?yàn)V袋與殼體邊壁碰撞摩擦導(dǎo)致濾袋破損。

    花板變形導(dǎo)致濾袋磨損:花板變形,袋籠的垂直度得不到保證,造成濾袋底部搭橋、擠碰、摩擦或與箱體之間的摩擦,導(dǎo)致濾袋底部損壞。

    袋籠的影響:袋籠存在結(jié)構(gòu)缺陷、鋒利邊緣或接口連接不當(dāng);袋籠與濾袋尺寸不匹配;袋籠防腐處理不良;袋籠的縱筋數(shù)量、支撐環(huán)之間的間距等細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)參數(shù)都會(huì)影響濾袋的使用壽命。

    1.3?高溫?fù)p壞

    高溫?fù)p壞的主要原因有:存在明火;煙氣溫度過(guò)高,超過(guò)濾袋允許的最大極限溫度;濾袋不耐高溫;溫度監(jiān)控儀表失效。

    1.4?化學(xué)損壞

    主要原因有:濾袋的耐酸堿性弱;煙氣含酸堿性物質(zhì);煙氣溫度低于露點(diǎn)造成結(jié)露,腐蝕濾袋及殼體設(shè)備。

    濾袋一旦發(fā)生較大程度的破損,大量的含塵煙氣通過(guò)破口進(jìn)入凈氣室,排放到大氣中,因而袋式除塵器出口粉塵濃度會(huì)顯著增加;濾袋破口位置也會(huì)因?yàn)闅饬鞯牧魍?,造成袋式除塵器濾袋內(nèi)外壓差的變化;同時(shí)破損濾袋的孔洞容易形成煙氣走廊,加快相鄰濾袋的磨損。

    綜合上述濾袋破損的原因及濾袋破損后帶來(lái)的工況參數(shù)變化,總結(jié)出可供濾袋破損監(jiān)測(cè)使用的特征指標(biāo)有出口粉塵濃度、花板上下壓差、濾袋內(nèi)外壓差、壓力損失、清灰壓力、過(guò)濾風(fēng)速、過(guò)濾阻力、煙氣溫度等。

    2?濾袋破損的多傳感器信息融合檢測(cè)方法及其原理

    多傳感器信息融合是把在不同位置的多個(gè)同類或不同類傳感器所提供的局部環(huán)境的不完整信息加以綜合,消除傳感器間可能存在的冗余和矛盾的信息,加以互補(bǔ),降低不確定性,以形成對(duì)系統(tǒng)環(huán)境相對(duì)一致的感知描述。從而提高智能系統(tǒng)決策、規(guī)劃、反應(yīng)的快速性和準(zhǔn)確性,降低決策風(fēng)險(xiǎn)。

    2.1?濾袋破損檢測(cè)系統(tǒng)

    多傳感器信息融合的結(jié)構(gòu)按照信息抽象程度,可以分為3個(gè)級(jí)別,即像素級(jí)融合(也叫數(shù)據(jù)級(jí)融合),特征級(jí)融合以及決策級(jí)融合。針對(duì)袋式除塵器濾袋破損監(jiān)測(cè),不同的監(jiān)測(cè)指標(biāo)由不同種類的傳感器采集而來(lái),數(shù)據(jù)級(jí)融合面向同質(zhì)傳感器,而特征級(jí)融合和決策級(jí)融合可融合異質(zhì)傳感器數(shù)據(jù)。決策級(jí)融合將各個(gè)傳感器獲得的信號(hào)通過(guò)預(yù)處理,得出局部單一的判決,然后將所有局部判決整體分析融合,得到最終結(jié)果。決策級(jí)融合的的優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)據(jù)傳輸量較小、系統(tǒng)靈活性好,在非同步信息的處理上有較大優(yōu)勢(shì)。

    決策級(jí)融合結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)融合算法有貝葉斯估計(jì)法,D-S證據(jù)推理法,專家系統(tǒng),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,模糊集理論,可靠性理論以及邏輯模板法等。在這些數(shù)據(jù)融合算法中,D-S證據(jù)理論是通過(guò)合并多重證據(jù)做出決策,對(duì)推理進(jìn)行合理的信息論解釋,其重要特點(diǎn)是可以基于不完全的信息、證據(jù),乃至相互沖突的證據(jù),完成相應(yīng)的推理或決策。相比于其他算法,D-S證據(jù)理論在不清楚、不確定問(wèn)題上的應(yīng)用有著很大優(yōu)勢(shì),計(jì)算量小且不依賴于先驗(yàn)知識(shí),在異常訓(xùn)練數(shù)據(jù)集難以獲取的情況下,可以使用D-S證據(jù)理論[21]。

    基于濾袋破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)異質(zhì)傳感器的需求,決策級(jí)融合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),以及D-S證據(jù)理論在處理此類問(wèn)題的優(yōu)勢(shì),本文采用基于D-S證據(jù)理論的濾袋破損監(jiān)測(cè)方法,圖1所示為多傳感器信息融合濾袋破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

    在袋式除塵器中濾袋破損的敏感部位安裝相應(yīng)傳感器或傳感器組進(jìn)行信號(hào)采集,對(duì)采集來(lái)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,然后提取其中有關(guān)濾袋狀況的信號(hào),根據(jù)其相應(yīng)的概率分配函數(shù)計(jì)算出信任度,表示單個(gè)傳感器信號(hào)對(duì)濾袋使用狀況作出的局部判決;將各類傳感器數(shù)據(jù)的局部判決,經(jīng)過(guò)D-S證據(jù)理論融合公式進(jìn)行融合,根據(jù)最終的信息融合結(jié)果,綜合判斷濾袋的破損情況。

    2.2?D-S證據(jù)理論融合原理

    通過(guò)上述分析,采用D-S證據(jù)理論作為數(shù)據(jù)融合算法。證據(jù)理論是Dempster于1976年首先提出后經(jīng)Shafer進(jìn)一步推廣和完善的,所以通常稱作Dempster-Shafer理論(簡(jiǎn)稱D-S證據(jù)理論)。

    根據(jù)D-S證據(jù)理論,識(shí)別框架是指討論的問(wèn)題論域,對(duì)于袋式除塵器濾袋破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的多傳感器信息融合來(lái)說(shuō),濾袋的破損與否就是識(shí)別框架(命題),各個(gè)傳感器通過(guò)測(cè)量、處理給出對(duì)濾袋破損狀況的判斷結(jié)果就是證據(jù)。D-S證據(jù)理論用于多傳感器信息融合時(shí),是把證據(jù)集合劃分為若干不相關(guān)(獨(dú)立)的部分,并分別利用它們對(duì)識(shí)別框架獨(dú)立進(jìn)行判斷。由各傳感器采集信息、處理并產(chǎn)生對(duì)命題的局部判訣,即證據(jù)理論中的證據(jù);每一證據(jù)下對(duì)識(shí)別框架中每個(gè)假設(shè)都存在一組判斷信息(概率分布),稱之該證據(jù)的信任函數(shù)。根據(jù)不同證據(jù)下對(duì)某一假設(shè)的判斷,按照某一規(guī)則進(jìn)行組合(或稱為信息融合),即對(duì)假設(shè)進(jìn)行各信任函數(shù)的綜合,形成綜合證據(jù)(信任函數(shù))下對(duì)該假設(shè)的總的信任程度,進(jìn)而分別求出所有假設(shè)在綜合證據(jù)下的信任程度,然后根據(jù)決策規(guī)則進(jìn)行決策[22-23]。

    2.3?信度函數(shù)的基本概念

    設(shè)U是一個(gè)識(shí)別框架,[2U]是[U]的冪集,如果對(duì)于任意的[A∈2U],函數(shù)[m:2U→[0,1]]滿足下面2個(gè)條件:

    [m(Φ)=0], (1)

    [A?Um(A)=1,0≤m(A)≤1], (2)

    則稱[m]是[2U]上的基本概率分配函數(shù)。式中:[Φ]表示空集;[m(A)]稱為[A]的基本概率分配,即支持[A]本身發(fā)生的程度。式(1)表示空集不產(chǎn)生任何信度,式(2)表示所有命題的信度之和為1。

    2.4?基本概率分配函數(shù)的獲取

    基本概率分配函數(shù)表示對(duì)目標(biāo)模式假設(shè)的可信程度。在D-S證據(jù)理論中,沒(méi)有給出基本概率分配函數(shù)的一般形式,往往是根據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)自主構(gòu)造,需要具體問(wèn)題具體分析。傳統(tǒng)的濾袋破損檢測(cè)是通過(guò)設(shè)置閾值,根據(jù)傳感器采集數(shù)據(jù)是否超過(guò)閾值來(lái)判斷濾袋的破損,這樣造成濾袋破損的概率只能是1或者0,檢測(cè)結(jié)果片面化和絕對(duì)化。而模糊集合將普通集合里的隸屬關(guān)系靈活化,把原來(lái)只能取0/1的值擴(kuò)充到可以取0到1之間的任意數(shù)值,并且通過(guò)選取適當(dāng)?shù)哪:`屬度函數(shù),在濾袋破損檢測(cè)中還能最大化保留檢測(cè)不確定性的概率。隸屬度函數(shù)主要由傳感器本身的工作特性以及被測(cè)特征指標(biāo)的特性而確定,本文根據(jù)濾袋破損監(jiān)測(cè)指標(biāo)的特點(diǎn)和專家知識(shí),構(gòu)造了濾袋破損監(jiān)測(cè)的隸屬度函數(shù),作為其基本概率分配函數(shù)。以文中提到的粉塵濃度傳感器為例,當(dāng)袋式除塵器濾袋完好,工作環(huán)境正常且穩(wěn)定時(shí),出口粉塵濃度會(huì)在一定范圍內(nèi)([T0~T1])波動(dòng),此時(shí)可認(rèn)為濾袋破損概率基本為0,濾袋處于完好狀態(tài);當(dāng)出口粉塵濃度逐漸升高,濾袋出現(xiàn)破損的概率也逐漸增加,反之,濾袋完好的概率在逐漸下降,如圖2中([T1~T2])區(qū)間;當(dāng)粉塵濃度超過(guò)某一閾值時(shí)([T2~T∞]),則可認(rèn)為濾袋出現(xiàn)破損。因此,定義基本概率分配函數(shù)如下:

    式中:[k=1,2,...,N],為傳感器的數(shù)量;[mk1]為傳感器對(duì)應(yīng)的濾袋破損的概率分配;[mk2]為傳感器對(duì)應(yīng)的濾袋完好無(wú)損概率分配;[mk3]代表不確定的概率分配;[Rk]為該傳感器的可靠度。圖2表示粉塵濃度傳感器采集信號(hào)對(duì)濾袋破損狀況的基本概率賦值圖。

    根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,或通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)以及專家提出的經(jīng)驗(yàn)值,給出對(duì)應(yīng)傳感器的邊界條件[T0]、[T1]、[T2],以及傳感器本身的可靠度,根據(jù)式(3)~(5),即可計(jì)算得出各傳感器采集信號(hào)所對(duì)應(yīng)的基本概率分配函數(shù)。

    2.5?D-S證據(jù)組合規(guī)則

    根據(jù)D-S證據(jù)理論的Dempster合成法則,2個(gè)不同證據(jù)的組合方法為

    [m1⊕m2(A)=0A=Φ11-KB?C=Am1(B)?m2(C)?A≠Φ], (6)

    其中,[K]為不同證據(jù)源沖突程度的歸一化常數(shù):

    [K=B?C=Φm1(B)?m2(C)]。 (7)

    [K=0]時(shí),表示2個(gè)證據(jù)完全一致(完全相容);[0<K<1]時(shí),表示2個(gè)證據(jù)部分相同,組合方法比較有效;[K=1]時(shí),表示2個(gè)證據(jù)完全矛盾,證據(jù)組合規(guī)則不再使用,需要對(duì)沖突證據(jù)做處理。

    對(duì)于識(shí)別框架U中A的n個(gè)相互獨(dú)立的基本概率分配[m1,m2,...,mn],其組合后的基本概率分配正交和[m1⊕m2⊕...⊕mn(A)]為

    將各個(gè)傳感器采集信號(hào)計(jì)算得到的基本概率分配函數(shù),帶入式(8)~(9)中,進(jìn)行證據(jù)的組合,得出融合結(jié)果,即為綜合證據(jù)下對(duì)識(shí)別框架中每個(gè)假設(shè)的信任度,進(jìn)而判斷濾袋是否破損。

    3?實(shí)驗(yàn)與分析

    3.1?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

    目前的袋式除塵器濾袋破損檢測(cè)大多是根據(jù)單一的粉塵濃度判斷濾袋的破損與否。本文將基于證據(jù)理論的數(shù)據(jù)融合方法引入濾袋破損檢測(cè)中。通過(guò)本文第2節(jié)的分析,結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件,擬采用袋式除塵器出口粉塵濃度、濾袋內(nèi)外壓差與花板上下壓差3個(gè)信號(hào),從不同的角度監(jiān)測(cè)濾袋的破損,再使用D-S證據(jù)理論進(jìn)行信息融合,綜合判斷濾袋破損狀況。

    基于Labview設(shè)計(jì)研發(fā)了袋式除塵器測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于袋式除塵技術(shù)及Labview測(cè)試控制原理,以1∶1的比例按照實(shí)際工程中使用的袋式除塵器搭建而成的單袋室實(shí)驗(yàn)裝置,長(zhǎng)寬約為800?mm×800?mm,高度約16?m。硬件系統(tǒng)包括傳感檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)控制等;軟件系統(tǒng)包括智能儀器組態(tài)、操作顯示面板、數(shù)據(jù)采集處理、綜合分析評(píng)價(jià)及顯示存儲(chǔ)等。圖3所示為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主界面,主要實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)登記與參數(shù)設(shè)置,數(shù)據(jù)的顯示以及實(shí)驗(yàn)操作等功能;圖4所示為部分后面板程序。

    為驗(yàn)證本文提出的方法的可行性與正確性,選取長(zhǎng)度、直徑、材質(zhì)完全相同的完好濾袋以及事先處理過(guò)的破損濾袋分別進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。濾袋選取工程實(shí)際使用的PTFE玻纖覆膜圓柱形濾袋,其長(zhǎng)度為10?m、直徑為0.16?m。在袋式除塵器的出口處安裝粉塵濃度傳感器;花板上、下安裝壓力傳感器以測(cè)量花板上下壓差;濾袋內(nèi)、外安裝壓力傳感器以測(cè)量濾袋內(nèi)外壓差,壓力傳感器安裝在破口附近,完好濾袋與破損濾袋的壓力傳感器安裝位置相同。破損濾袋的處理方式如圖5所示。使用單一濾袋進(jìn)行多次過(guò)濾清灰實(shí)驗(yàn),采集相關(guān)信號(hào)。

    3.2?實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

    本文使用D-S證據(jù)理論,識(shí)別框架為[U=F1,F(xiàn)2,Θ],[F1]表示濾袋破損,[F2]表示濾袋完好,[Θ]表示不確定,即由于基本可信度分配誤差和各種不確定因素導(dǎo)致不能確定是否出現(xiàn)破損的情況,用不確定代替。采集3組證據(jù)源[m1],[m2],[m3]分別為出口粉塵濃度,濾袋內(nèi)外壓差以及花板上下壓差。對(duì)應(yīng)于式(3)~(5)中,[m11],[m12]為出口粉塵濃度對(duì)應(yīng)的濾袋破損與否的概率分配;[m21],[m22]為濾袋內(nèi)外壓差對(duì)應(yīng)的濾袋破損與否的概率分配;[m31],[m32]為花板上下壓差對(duì)應(yīng)的濾袋破損與否的概率分配(由于花板上下壓差與濾袋內(nèi)外壓差選用的壓力傳感器型號(hào)相同,所以計(jì)算公式也相同);[R1],[R2]分別為粉塵濃度傳感器與壓力傳感器的可靠度。為驗(yàn)證方法可行性,根據(jù)前期現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)采集到的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析總結(jié)后,設(shè)定本次實(shí)驗(yàn)中,粉塵濃度對(duì)應(yīng)的[T0=0],[T1=10],[T2=35],[mg/m3];濾袋內(nèi)外壓差對(duì)應(yīng)的[T0=0],[T1=600],[T2=850],[Pa];花板上下壓差對(duì)應(yīng)的[T0=0],[T1=650],[T2=850],[Pa];[R1=R2=0.95]。因此可由式(3)~(5)計(jì)算得出各傳感器采集信號(hào)的基本概率分配函數(shù)。

    在相同的實(shí)驗(yàn)條件下(相同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)與工況參數(shù)),首先使用完好濾袋進(jìn)行過(guò)濾清灰實(shí)驗(yàn),采集相關(guān)信號(hào),經(jīng)過(guò)處理后根據(jù)式(3)~(5)計(jì)算得出基本概率分配函數(shù),再使用式(8)、(9)進(jìn)行D-S數(shù)據(jù)融合,得到融合結(jié)果,數(shù)據(jù)如表1所示;然后更換事先處理過(guò)的帶有破口的濾袋,分別打開(kāi)破口1與破口2進(jìn)行實(shí)驗(yàn),采集相關(guān)信號(hào),經(jīng)過(guò)處理后數(shù)據(jù)及融合結(jié)果如表2、表3所示。

    根據(jù)表1完好濾袋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得知,單個(gè)傳感器數(shù)據(jù)判斷濾袋完好的概率分別為0.85、0.91、0.87,使用D-S證據(jù)理論進(jìn)行融合判斷,得到濾袋完好的概率為0.997?9,結(jié)果比單一傳感器更加準(zhǔn)確;表2、表3中破損濾袋數(shù)據(jù)可得出同樣的結(jié)論,如表2中單個(gè)傳感器數(shù)據(jù)判斷濾袋破損的概率分別為0.83、0.75、0.62,其融合后判斷濾袋破損的概率為0.9703,表3中單個(gè)傳感器數(shù)據(jù)判斷濾袋破損的概率分別為0.91、0.82、0.74,其融合后判斷濾袋破損的概率為0.994?0;對(duì)比表2、表3數(shù)據(jù)融合結(jié)果,其判斷濾袋破損的概率分別為0.970?3和0.994?0,與破口2面積大于破口1面積相吻合,濾袋破損的概率也在增加;當(dāng)濾袋發(fā)生破損時(shí),與袋式除塵器出口處的粉塵濃度傳感器相比,在破口附近布置的壓力傳感器對(duì)濾袋的破損更為敏感,檢測(cè)速率也更快。

    當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中某一傳感器發(fā)生異常,如表4所示,粉塵濃度傳感器測(cè)量信號(hào)表征濾袋破損概率為0.73,而濾袋內(nèi)外壓差傳感器及花板上下壓差傳感器的測(cè)量信號(hào)表征濾袋破損的概率僅為0.08與0.15。這兩者相互矛盾,此時(shí)使用單一傳感器判斷濾袋破損可能會(huì)帶來(lái)誤判。分析其造成原因,例如管道中有大量灰塵,在噴吹清灰時(shí)被氣流帶動(dòng),導(dǎo)致采集到的出口粉塵濃度數(shù)據(jù)異常,而實(shí)際濾袋并未破損。使用D-S證據(jù)理論進(jìn)行融合判斷,得出濾袋破損的概率為0.140?7,未破損的概率為0.855?8,更加接近實(shí)際情況,提高判斷的準(zhǔn)確度。

    4?結(jié)論

    本文分析了袋式除塵器濾袋破損原因及現(xiàn)有濾袋破損檢測(cè)方法的不足之處,提出了基于多傳感器數(shù)據(jù)融合的袋式除塵器濾袋破損監(jiān)測(cè)方法,應(yīng)用D-S證據(jù)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,綜合各傳感器信號(hào)判斷濾袋破損。從研究結(jié)果可以看出,與傳統(tǒng)的單一傳感器檢測(cè)方法相比,多傳感器數(shù)據(jù)融合監(jiān)測(cè)方法提高了監(jiān)測(cè)的靈敏度與可靠性,在一些復(fù)雜工況下,可以避免因單一傳感器的失效或突變數(shù)據(jù)造成的誤判,對(duì)保證設(shè)備穩(wěn)定高效地運(yùn)行具有重要意義,同時(shí)為袋式除塵器設(shè)備的物聯(lián)化、智能化的發(fā)展方向以及為袋式除塵器技術(shù)的提升奠定良好基礎(chǔ)。

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    [責(zé)任編輯????楊????屹]

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