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怎样防止循环冷却水系统腐蚀

发布时间:2020-01-19 浏览次数:19

随着国民经济的发展,工业化程度的加速,工业用水量逐渐上升。在工业企业中,冷却用水的比例很大,冷却水基本占总用水量的90%~95%.几十年前,我国工业冷却水多采用直流冷却水,水资源浪费很大〔1〕。近年来,循环冷却水系统在各行各业中被广泛使用,其带来的节水效果明显,一般补充水率可降至循环水量的5%以下。与此同时,循环冷却水系统换热器中的腐蚀现象成为一个重要的水质故障。

腐蚀现象是循环冷却水系统中经常出现的水质故障,可严重影响生产装置的正常运行,造成严重的经济损失以及水资源的浪费。冷却水的水质、溶解氧、温度、流动状态、浊度等对腐蚀均有影响。由于多种影响因素与腐蚀速率之间属多元高次的非线性关系,利用常规的方法难以建立的数学模型。

人工神经网络具有自学习、非线性模式识别、联想存储以及高速寻找优化解的特点,在很多领域得到了应用,并取得了良好的效果。NARX(nonlinear autoregressive models with exogenous inputs,非线性自回归模型)是由静态神经元和网络输出反馈构成的动态网络,具备良好的动态特性和较高的抗干扰能力,使得NARX模型能够用来逼近任意的非线性动态系统〔2, 3, 4, 5〕。

本研究采用NARX带外部输入的非线性自回归神经网络建立了腐蚀速率的预测模型,实验结果表明,该方法在预测腐蚀速率上是可行的。

1 非线性自回归神经网络(NARX)

一个典型的NARX神经网络主要由输入层、隐含层、输出层以及输入和输出构成〔6, 7〕。NARX神经网络的模型表达式: y(t)=f〔y(t-1),y(t-2),…,y(t-ny),x(t-1),(t-2),…,x(t-nu)〕可以看出,下一个y(t)值大小取决于上一个y(t)和上一个x(t).NARX神经网络详细结构如图 1 所示。

 图 1 NARX神经网络详细结构

图 1中,TDL表示时延;IW1,1表示网络输入向量连接隐含层的权值;b1表示网络隐含层的阈值;b2表示网络输出层的阈值;LW1,3表示网络输出层连接隐含层的权值;f1表示神经网络隐含层激活函数;LW2,1表示网络隐含层连接输出层的权值;f2表示神经网络输出层激活函数。

2 腐蚀速率预测模型的建立

2.1 模型建立的研究思路与方法

选取影响腐蚀的水质因素,通过构造选择相应的NARX神经网络模型,建立NARX腐蚀速率预测模型,预测腐蚀速率的变化〔8, 9, 10〕。建模设计思路如图 2所示。

 图 2 模型流程

2.2 NARX神经网络结构的选取

Parallel模式(闭环模式)如图 3所示。

由图 3可知,NARX神经网络的输出被反馈到输入端。由于所建立模型中腐蚀速率的输出是已知的,所以采用如图 4所示的NARX神经网络结构,即Series-Parallel神经网络模式(开环模式),将腐蚀速率的期望输出反馈到输入端〔10, 11〕。

  图 3 闭环模式

 图 4 开环模式

采用Series-Parallel神经网络模式(开环模式)能使NARX神经网络预测效果加准确,同时将NARX神经网络变为单纯的前向神经网络,可直接使用静态神经网络的建模函数。

2.3 网络输入、输出的确定

以某石化公司水质监测数据为依据〔8, 9〕,选取 Cl-、电导率、温度、pH、碱度、钙硬6种主要因素作为输入,腐蚀速率作为输出。为了地预测数据,需对数据进行预处理,即数据的归一化处理。输入数据的频率为每天1次,输出数据的频率为每月1次。对采取的数据进行均值化处理,处理后的数据如表 1所示。

2.4 模型的建立

创建NARX神经网络,将表 1中的数据分为训练样本、验证样本和测试样本3个部分。输入层节点为6,输出层节点为1,训练函数选用“trainlm”,经过反复调试和修改神经网络参数,终确定网络隐藏节点为24,延迟阶数为1∶2时,训练结果较好。网络模型如图 5所示。

 图 5 网络模型

2.5 预测数据分析

通过神经网络仿真,得到的NARX神经网络训练效果如图 6所示。由图 6可知,NARX神经网络在训练步长为1时,验证集误差上升,证明训练可以结束,整个数据集的误差此时为0.000 117 72.数据的相关性达到87.915%,如图 7所示。NARX神经网络预测效果通过图 8、图 9进行了可视化论证,图 8中误差线越少,表示NARX神经网络预测效果越好;图 9中误差在0时大,其他情况下均不过误差区间,由此证明此模型可行。

 图 6 网络训练图


图 7 数据相关性
 
图 8 预测效果误差图
 
图 9 误差自相关图

3 结论

基于NARX神经网络建立的腐蚀速率模型,对某石化公司水质数据进行了腐蚀速率预测。首先,动态NARX神经网络良好的非线性映射能力可以准确地反映出循环冷却水水质与腐蚀速率的关系,通过NARX神经网络建模仿真预测证明此方法可行〔12, 13〕。其次,虽然NARX神经网络以误差自相关程度,使其有着较好的预测能力,但是导致NARX模型不稳定性存在的泛化误差依然是下一步继续对NARX模型进行优化的一个重点.


      科技的发展带动仪器的新,所以现在除尘器的种类有很多。其中布袋除尘器的优点相比其他除尘器的优点在于何处?下面给大家说一说。  若干年前,电除尘因其除尘效率高、阻力小、耐高温、、连续工作等优点占尽先机,是部力推的产品,但近年来发现电除尘后期维护费用过高,维护保养技术难度大,由厂家进行,甚至达到用户难以承受的地步,在实际生产过程中给许多用户造成了尴尬的局面。而后衍生了一种新产品,电、袋一体复合除尘器,其实这种产品只是个别用户花了巨资采购电除尘使用一年后难以维护时,在没有办法向老板交待的情况下,利用电除尘器的外壳,改成袋式除尘器的一种折中的方案,糊弄老板的办法。  近年来,由于技术的不断进步,袋式除尘器已完成PLC全自动控制,连续工作,不停机维护保养等,布袋已能克服高温、腐蚀问题,支撑骨架采用不锈钢或有机硅处理也能克服高温和腐蚀,关键是后期维护省力省时简单,由用户自己掌控,不受生产厂商的制约。因此,袋式除尘器在流化床锅炉的使用上重出江湖,并广泛使用,优势已远远越电除尘。该选哪一种,自己判断。  关于布袋选择方面,主要是材质,而不是形势,常规的用PPS材质就行了,如果真有钱,买进口的好,太贵,要有心理准备。关键是要选覆膜的。好不用褶皱的,尽量避免布袋褶皱,选褶皱的在采购时貌容省钱了,但易烂,要小心。尽量使骨架与布袋的配合紧密,减少布袋的变形量以延长布袋寿命。  具体吗?但愿能帮到你!都不容易呀!  现代循环流化床锅炉由于设置了旋风分离器等设备,烟气到达锅炉尾部烟道时一般不会有火星进入布袋除尘器,主要是要防止烘炉期间的油烟气进入除尘器,这时需要在尾部烟道设置挡板将烟道关闭,让油烟气经临时烟道排放。  看煤种,用电除尘还是布袋除尘好,布袋以易清理为佳。  布袋除尘比电除尘好,而褶皱布袋又比普通圆形布袋要好。别再问为什么,不信咱们走着瞧  采用褶皱布袋改造和新建除尘器较现行普通圆布袋除尘器优势:  从经济角度分析:  1. 普通布袋扩容改造需要增加土建基础,增加占地面积,使本来就不宽敞的场地变得加狭小,甚至某些企业受场地局限,给改造带来了很大的麻烦,且得到的改造成果并不理想,而褶皱布袋的改造仅需要在原有的设备上对布袋及笼骨进行换即可,无需改变现场任何布局。  2.  普通布袋改造需要停产,并拆除原有设备的壳体、保温层、管道、钢架等一系列相关本不的工作量,且任何设备的拆解必将对原有设备的结构平衡造成破坏,而褶皱布袋的改造仅需要在原有的设备上对布袋及笼骨进行换即可,不会对设备的任何结构性部分进行改动和破坏。且普通布袋改造的停产要求对很多企业经济效益损失巨大,也是改造成本的一个重要组成部分;褶皱布袋施工周期短,不需要停产,仅仅是周期性换的常规工作量,至少可以较普通布袋改造缩短3-5倍以上的时间。  3.  普通布袋的改造通过增加袋子的数量或者长度来得以实现过滤面积的增加,设备改造复杂,且投入成本高,改造周期长;地基、壳体、喷吹管、气包、脉冲阀等都需要进行增加和改造;相同尺寸的褶皱布袋可根据实际产能的需求,直接提高1.5-2.5倍以上的过滤面积,无需增加任何设备的改造成本。  4.  普通布袋由于过滤面积、沉降空间、有效袋间距等较褶皱布袋均相对偏低,造成压差增大,电磁脉冲反吹阀喷吹频繁,滤袋与龙骨之间的摩擦次数直线升高,给破袋漏粉带来了很大的可能;因为喷吹次数的增加,电磁脉冲阀片的使用寿命大大降低,压缩空气的耗用量也会持续性的高于褶皱布袋,后期运维将是一个很大的隐形成本。  5.  普通布袋的改造只是简单的从除尘器侧面或高度进行扩容,改造后效果不够明显,存在隐患,气流分布会不均匀,也无法有足够的沉降空间;而褶皱布袋的改造大部分客户并不需要把过滤面积翻一倍,那么褶皱滤袋可以做的较圆布袋短,仓室下部留出足够的沉降空间,气流分布,进风口含尘气体对袋底的冲击明显降低,滤袋负荷均匀,而且起到了预沉降的作用,且过滤面积的有效增加,降低了压差,除尘器整体性能提高,排放可以得到有效的控制,滤袋的使用寿命也能得到有效的延长,给企业带来的经济价值。  6.  普通布袋改造除尘器技术风险高,投入成本大,且改造失败后很难进行二次改造和恢复原状;扩容后系统维护成本(能耗、辅助设备、零件和人工)会明显升高;褶皱布袋几乎不存在改造的风险问题,系统维护成本(能耗、辅助设备、零件和人工)显著下降,保守计算可以在原来的基础上降低30%左右,且这个收益是长期持续的。  7.  新设备配套:褶皱布袋较圆布袋可有效增加1倍左右的过滤面积,在同性能的新设备的配套使用时至少可以将设备壳体减小40%以上,相关配套的电磁脉冲阀、喷吹管等都相应减少;占地面积也相应减少;经测算,根据选型的不同,综合造价较普通圆布袋可节约20%-30%左右;由于除尘器都是壳体相对较大的器件,从物流运输成本测算,较同性能的普通圆布袋除尘器的运输成本可节约30%-40%。  从工艺角度分析:  1、气布比增加,降低运行阻力  利用褶皱式布袋替代普通圆布袋,由于过滤面积的大幅度增加,风量不变的情况下系统气布比(即过滤风速)按比例大幅度降低。在其他主要参数不变的情况下,与未改造的情况相比,气布比的降低,直接导致滤料本身的阻力(即除尘器的初始阻力)按线性关系下降,而由粉尘(滤饼)产生的阻力呈平方指数关系下降。  2、气流上升速度降低,有利于粉尘沉降  过滤面积的增加是通过向滤袋径向内部褶皱实现的,除尘器内部理论空间增加,在相同的风量情况下,气流上升速度成比例下降,粉尘沉降优化,清灰后二次扬尘大幅度。  3、脉冲喷吹效果  由于褶皱滤袋过滤面积的增加是通过向滤袋径向内部褶皱实现的,滤袋理论内径大幅度缩小,所需要的脉冲压缩气体并未因过滤面积的大幅度增加而增加,同等长度的滤袋,压缩空气用量反而减少;普通圆袋/椭圆袋在清灰时,压缩空气引入花板上方二次气流形成的冲击需要克服滤袋的负压将滤饼震掉完成清灰。脉冲气流消失后,布袋在负压作用下快速恢复原状开始下一个过滤周期。褶皱式布袋在同样的脉冲喷吹冲击作用下,由于褶皱布袋形态的设计的优势,滤袋径向整体向外产生微幅震动,并由中间定距间隔的束带平衡了所以扩张的力量,滤料不承受任何扩张的张力,大大降低了粉尘印滤料受张力扩张,纤维间隙增大而向滤料内部渗透的可能性,因此由于脉冲喷吹导致的瞬间排放得到了有效控制,且褶皱式布袋的表面相对不规则结构,使得滤饼容易破碎和分离。  4、脉冲喷吹周期延长  由于气布比的降低,系统的初始压差降低,动态阻力达到预定系统阻力上限(清灰阻力)的时间大幅度延长,因此系统的清灰周期大幅度延长,排放有效降低。  5、降低疲劳损伤,延长布袋使用寿命  滤袋不再承受脉冲喷吹对滤料的高压扩张和脉冲后滤料对龙骨的撞击,大大降低因此导致的排放和对滤料的疲劳损伤。清灰频率的降低也大幅度减少了滤袋的疲劳损伤。  6、降低笼骨与布袋磨损,延长使用寿命  本配套产品的笼骨是技术实现的关键因素,除了滤袋在运行中保持其形态外,结构较普通笼骨也加合理,没有横向支撑环,对布袋的疲劳损伤大大降低。  关于上面所说的,有关 布袋除尘器的优点相比其他除尘器有哪些?的相关知识就介绍到这里,如果还有其他疑问,可以到本公司的网站进行有关询问。 脱硝设备 锅炉除尘 车间除尘 车间除尘 锅炉除尘 前置:去兰气缸本体 脱硫设备 电磁阀本体 锅炉除尘 车间除尘