船用柴油机SCR监控系统设计

船用柴油机上配备排放后处理装置已成大势所趋,选择性催化还原(SCR)技术是机外净化技术,目前是最流行和成熟的,国内外很多国家和机构进行了SCR系统的研究,考虑到SCR系统优劣的判断极大依赖于本身的控制方案和监控制系统,针对SCR系统的工作模式,分析SCR的功能需求、控制模型,完成系统架构和功能设计,构建稳定、可靠的船用SCR监控系统。     

SCR烟气脱硝系统自适应混合动态模型

随着火电厂环保要求的不断提高,选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统得到了广泛的应用。准确的动态模型是SCR运行优化的基础,在机理模型的基础上,利用核偏最小二乘(KPLS)模型修正机理模型偏差,构建了SCR脱硝系统的自适应混合动态模型。利用现场实际运行数据验证了模型的有效性,并与机理和数据模型进行了对比。对比结果表明,自适应混合模型结合了机理和数据模型的优点,准确描述了SCR脱硝反应的动态过程,具有更高的拟合和预测精度。     

柴油机NO_X排放预测模型研究

选择催化还原法(SCR)作为柴油机尾气排放机外控制的有效方法之一,正得到不断的发展和推广应用。针对SCR技术中尿素喷射控制的难点,并结合系统部分输入已知的特点,提出了应用一种带有外部输入的线性/非线性自回归模型(GNARX模型),将净扭矩、增压机转速和油门踏板位置这3个序列作为模型外部输入,对柴油机氮氧化物(NOX)原机排放量做出预测预报。结果表明,GNARX模型对NOX原机排放量的建模预测精度高于GNAR和ARX模型,可为柴油机SCR系统尿素喷射控制提供了可靠的数据反馈。     

SCR系统故障诊断策略研究

国六重型柴油机选择性催化还原(SCR)系统能有效的降低尾气中的NOx排放,若发生故障导致SCR系统无法正常运行,便会加剧对环境的影响。为了保证SCR系统可持续性的工作,需对SCR系统增加故障诊断系统OBD,其中故障诊断系统包含监控和管理,系统的诊断管理包含故障识别、故障反应、故障的存储及读取。通过MATLAB/Simlink软件建立仿真模型,使用SourceInsight工具将模型生成代码,并写入ACU(尿素喷射控制单元)中,构成控制系统。试验结果表明:诊断系统可以检测出SCR系统中的相关故障,并触发相应的故障反应,有效的避免发动机由于SCR系统问题导致尾气超标。     

柴油机SCR尿素沉积物模拟分析

构建了14步反应和11种组分的柴油机SCR尿素喷射系统详细化学反应模型。考虑了氨气和异氰酸的生成,还涉及到缩二脲、三聚氰酸和三聚氰酸一酰胺等重要固体副产物的形成。就柴油机中尿素在喷射点到催化器入口前端间的排气管路中的分解过程构建三维模型,分别调入详细机理模型与总包反应机理模型进行比较,结果表明两种机理模型预测的NH3浓度生成趋势相符,详细机理模型能够预测主要沉积物缩二脲和三聚氰酸的生成规律。     

SCR技术在国内车用柴油机上的应用

选择催化还原技术（SCR）是降低车用柴油机NOx排放的机外措施之一。阐述了SCR技术的机理、系统组成及工作原理,介绍了国内车用柴油机SCR技术的研究情况及还需解决的问题。     

先进控制在尿素热解型电厂脱硝控制中的应用

当前火电机组脱硝SCR自动控制系统基本都采用常规PID控制算法,由于SCR脱硝过程是一个复杂的反应过程,常规PID控制由于其自身的不足,自动控制品质很难得到保证。通过对SCR控制系统进行优化,采用外挂SCR先进控制模块,建立预测控制模型,对理论喷氨量和喷氨修正量进行优化计算,得到最优喷氨量。通过对SCR先进控制系统投运前后的数据进行对比,得出通过对SCR控制系统进行优化,降低了出口NOx波动,提高了自动控制品质,其结果对其他机组提高SCR自动控制品质有借鉴和参考意义。     

重型柴油机双SCR系统混合器性能研究

为了研究国六重型柴油机尿素选择性催化还原(Urea-SCR)系统混合器的性能,文章运用了计算流体力学(CFD)与反应动力学联合的办法,创建了包括尿素溶液喷雾及蒸发模型、催化剂表面化学反应模型等过程的SCR系统的数值模型。仿真混合器对催化器内部温度场、浓度场、速度场的分布和均匀性的影响以及对整个后处理系统的压力损失的影响。结果表明：安装混合器能够加速尿素水溶液的分解速率,提高喷雾雾化质量,改善NH3、温度等分布均匀性;安装混合器后在各个工况下NOx转化效率都有约10%增加,相应的压力损失大约增加了0.6kPa。     

柴油机SCR瞬态参数采集处理与诊断系统

基于尿素SCR系统瞬态特性,开发了适合柴油机SCR瞬态参数的测试与诊断系统;采用DASYLab软件,编写了接口、标定与诊断程序,实现了SCR系统信号显示、存储与再现等功能;依据遍历跟踪与诊断程序,实现了对柴油机SCR系统瞬态特性参数的在线测试与诊断;依据柴油机瞬态测试循环法规,进行了柴油机SCR系统的NOx转化效率、尿素喷射量和NH3泄漏量等测试与诊断试验。结果表明:与标准的AVL测试系统(AVL CBE-Ⅱ气体排放分析与测试系统)相比,所研发的系统动态最大误差为2.05%,动态平均误差为0.82%,故障诊断精确率达到了98.6%,能满足柴油机SCR瞬态测试循环要求。     

发动机冷启动阶段插电式柴电混合动力汽车多目标优化控制策略

插电式柴电混合动力汽车在发动机冷启动阶段要求高NO_x转化效率与低NH_3泄漏的目标之间存在trade-off关系。依据SCR反应机理建立了NH_3解吸附速率模型、SCR温度模型以及动态反应模型,将电池SOC和SCR温度作为状态变量,基于庞特里亚金极小值原理提出SCR起燃时间最短策略和油耗与排放多目标综合优化控制策略,并对上述两种策略进行仿真分析。结果表明,SCR起燃时间最短策略在快速升温过程中易造成氨存储量超过催化器储氨能力限值,氨泄漏体积浓度峰值达到4. 362×10~(-5),而油耗与排放多目标综合优化策略相比SCR起燃时间最短策略,能实现快速起燃;同时,SCR出口氨泄漏体积浓度峰值降低至2. 122 6×10~(-5),燃油经济性提高7. 13%。最后,基于dSPACE实时仿真平台进行硬件在环实验,验证了所提出控制策略的实时性和有效性。     

试论基于SCR技术的船舶柴油机尾气处理系统

SCR技术在船舶柴油机尾气处理装置中有重要的应用,能够有效降低船舶氮氧化物的排放量。本文首先对SCR的应用发展现状,以及SCR技术在研究发展中存在的问题做简要的分析,从SCR技术的工作原理、结构的组成、SCR的工作流程、关键设备催化反应器几方面为出发点,探讨基于SCR技术的船舶柴油机尾气处理系统。     

基于VB的柴油机SCR监控系统设计

为了满足SCR控制系统匹配和标定的需求,基于VB设计了柴油机SCR监控系统。整个系统包含上位机和下位机2部分。下位机完成SCR控制器硬件开发,电路设计充分考虑电磁兼容及干扰问题,提高了工作时的稳定性。上位机软件采用模块化设计思路,实现了串口通信、参数图形化显示和数据存储等主要功能,设计灵活,通用性强。监控系统的人机交互界面操作简单,规范实用。经过实验测试,柴油机SCR监控系统工作稳定可靠,可以满足基本的开发要求。     

重型柴油机SCR转化效率影响因素研究

为了研究国六重型柴油机选择性催化还原(SCR)系统NOx转化效率影响因素,文章采用计算流体力学(CFD)和化学反应动力学相结合的方法,对SCR催化器系统进行了数值仿真和试验验证。结果表明:SCR催化器最佳反应温度范围在180～550℃,催化器转化效率达到95%以上,不同氨氮比对NOx转化效率有一定的影响,存在一个临界氨氮比,达到该临界值后NO_x转化效率趋于稳定而氨泄漏量增加;通过前置氧化型催化转化器(DOC)可在排气中增加NO_2的质量分数,可以提高催化器转化效率且使NO_x转化效率都能保持在较高水平,也可以除去大部分尾气中的CO和HC,达到排放标准。     

选择性催化还原反应器数值模拟及仿真研究

以柴油机为动力装置排放的氮氧化物是大气的首要污染物,选择性催化还原技术(SCR)是控制氮氧化物的主流技术.文中建立了耦合计算流体动力学和化学动力学的实际柴油机尿素-SCR反应系统的三维数值模型,对SCR系统的内部工作过程进行了模拟仿真.分析各种参数的变化对尿素-SCR系统NOx转化率的影响,为优化尿素SCR反应器的结构指出研究方向,使其在各种环境下,氮氧化物的转化率都能达到比较理想值,以降低氮氧化物的排放,减小对环境的污染和破坏.     

基于PSO-DMC的SCR脱硝控制策略研究

针对SCR脱硝控制系统中NOx出口浓度控制准确性差,控制有延迟、易受干扰等问题,提出一种基于PSO优化的动态矩阵控制算法（后简称PSO-DMC）。在优化算法中,预测被控对象输出,反馈校正执行器阀门控制量,利用滚动优化策略实现动态控制、提前控制。在滚动优化中,求解目标函数是非线性约束优化问题,提出粒子群优化算法对DMC算法中控制量目标函数进行求解,得到最优的喷氨控制阀门开度,进而实现对SCR脱硝系统出口NOx浓度的快速、稳定、准确控制。最后,基于发电厂SCR脱硝系统实际运行的历史数据,在MATLAB平台上进行了PSO-DMC优化算法与串级PID、动态矩阵预测控制对比实验,结果表明,PSO-DMC控制算法下SCR脱硝系统响应更快、抗干扰性增强,控制效果显著提升。     

基于SCR技术的车用柴油机排放后处理的新技术

选择性还原(SCR,Selective Catalytic Reduction)技术是目前降低车用柴油机NOx排放最有效的后处理技术之一,但是由于其受到温度,催化剂活性,燃油品质等众多因素的影响,使其在某些工况下达不到排放标准。笔者介绍了Blue Tech技术、不同催化剂组合技术(VCCT,Various Catalyzer Combination Technology)、低温等离子辅助还原技术(LTPACR,Low Temperature Plasma Catalytic Reduction)几种基于SCR技术的车用柴油机排放后处理的新技术,对各种技术的理论基础、系统组成及工作原理做了详细描述。     

基于双状态动态规划算法的PHEV规则控制策略研究

以插电式柴电混合动力汽车(Diesel Engine Hybrid Plug-in Electric Vehicle,PHEV)燃油经济性和排放性能综合优化为研究目标,依托MATLAB/Simulink仿真平台建立包含柴油机选择性催化还原反应器(Selective Catalytic Reduction,SCR)后处理系统在内的整车动力学模型。在此基础上,建立了燃油消耗量和SCR出口NOx排放量多目标优化函数,以电池SOC和SCR温度分别作为动力系统和排气后处理系统的可观测状态变量,利用双状态动态规划算法求解控制系统全局优化问题,得到最优控制规律。从双状态动态规划算法结果的基础上拟合实时控制策略,并与基于规则的逻辑门限控制策略进行比较。结果表明,优化后的控制策略在燃油经济性和排放性能上均有所提升,油耗和NO_x分别降低1.9%和9.3%。     

东风康明斯NS4柴油机的应用

在试验室使用高硫燃油进行试验,发现SCR系统在低排温下转换效率持续降低。其原因是由于处理系统喷入尿素溶液,在排气管内分解出氨气,在高硫燃油情况下会生成一种硫酸盐容易覆盖在SCR的涂层表面,进而导致SCR间歇性失效。通过SCR再生试验     

尾气处理泵的建模与仿真研究

在对SCR系统尾气处理泵工作原理及其运动进行理论分析的基础上,利用AMESim仿真软件对其进行了建模与仿真,并建立了SCR系统尾气处理泵的运动方程、流量方程和仿真模型。通过改变不同的参数,研究分析尾气处理泵的流量变化,使得仿真结果进一步指导泵的研究设计。     

利用AMESim的SCR系统尾气处理泵的优化设计与仿真研究

AMESIM是由法国Imagine公司推出的高性能建模、仿真和动态分析软件。在对SCR系统尾气处理泵(即电磁计量泵)工作原理及其运动进行理论分析的基础上,利用AMESim仿真软件对其进行了建模与仿真,并建立了SCR系统尾气处理泵的运动方程、流量方程和仿真模型。通过改变不同的参数,研究分析尾气处理泵的流量变化,使仿真结果进一步指导泵的研究和设计。