[发明专利]船用SCR系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于柴油发动机尾气氮氧化物排放污染控制技术领域，具体涉及一种船用SCR系统主动控制方法。 

背景技术

选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction—SCR）是船用柴油机氮氧化物（NOx）排放处理的主流技术，目前，国内外船用SCR系统的控制方法均为MAP图算法，该算法流程图如图1所示。通过将柴油机工况信号和MAP图进行比对，可以得到废气中NOx的含量，然后根据系统预设的NOx转化率，计算出所需要喷射的尿素溶液的体积，最后通过计量单元将尿素溶液喷射到排气管内完成一个控制周期。 

在实际应用过程中，该控制方法存在以下弊端： 

1.许多船用柴油机的工况会经常发生变化，导致柴油机运行时产生的NOx排放量和稳态工况下建立的MAP图中的NOx量有所差别，造成喷射误差； 

2.尿素溶液的热解效率会随着排气管路温度的变化而发生变化，这种变化导致尿素溶液的有效分解量与实际喷射量之间产生较大的偏差，造成NOx转化率漂移，甚至可能导致反应器出口产生比较大的NH3泄漏； 

3.该方法依赖柴油机本体控制系统获取工况信号，无法有效应用于控制系统接口不开放的柴油机； 

4.该方法MAP图建立需要大量的人力物力支撑，运行过程中无法有效跟进装置老化损耗，实时性和动态稳定性能差，抗干扰能力低，并且不易于产品升级。 

发明内容

本发明的目的是：为克服现有技术的上述缺点，提供一种拥有喷射误差修正、尿素溶液浓度变化补偿、不依赖柴油机本体控制器、器件损耗补偿修正的船用SCR系统的控制方法； 

本发明的技术方案是：一种船用SCR系统的控制方法，它基于SCR系统，SCR系统的布局方式为：在SCR催化器前的排气管上依次设置温度传感器A、排气流量质量传感器、喷射装置、压力传感器A和氮氧化物传感器A，在SCR催化器后的排气管上依次设置氮氧化物传 感器B、压力传感器B和温度传感器B； 

将温度传感器A、排气流量质量传感器、喷射装置、压力传感器A、氮氧化物传感器A、氮氧化物传感器B、压力传感器B和温度传感器B分别与PID控制器相连； 

对PID控制器进行设置，将PID控制器内设置主调节模块与副调节模块；其中，主调节模块内包括有信息接收模块A、数据运算模块、数据修正模块与信息驱动模块；副调节模块内包括有信息接收模块B、数据转化模块与动态调节模块； 

所述方法按如下步骤进行： 

A.PID控制器中的信息接收模块A接收来自温度传感器A、温度传感器B、压力传感器A和压力传感器B所采集到的数据，并将所采集到的数据与预存的参数进行对比，当达到预存参数值时，PID控制器中数据运算模块被激活； 

B．数据运算模块采集氮氧化物传感器A、排气流量质量传感器的实测数据，根据预先设定好的目标转化率计算出目标氮氧化物浓度，并将计算结果送至信息驱动模块； 

其中，目标氮氧化物的浓度的计算方法为： 

目标氮氧化物浓度=氮氧化物传感器A测得的浓度数据×（1-目标转化率） 

排气流量质量传感器实时显示SCR催化器之前的排气管内氮氧化物排放量； 

C.信息驱动模块根据目标氮氧化物浓度计算出所需的还原剂喷射量，并将计算结果发送至副调节模块的信息接收模块B； 

其中，还原剂喷射量的计算方法为： 

还原剂喷射量=[K₁×目标氮氧化物浓度+K₂×（目标氮氧化物浓度-反应后的氮氧化物浓度）]×K₃；式中，反应后的氮氧化物浓度由氮氧化物传感器B测量得到，K₁、K₂、K₃为修正系数； 

D.数据转化模块接收来自信息接收模块B的数据，并将数据转化形成给定喷射数值，传递至动态调节模块，动态调节模块将喷射数值发送至喷射装置，喷射装置根据接收的数值进行定量喷射； 

E.喷射装置将实际的喷射数值反馈给动态调节模块，动态调节模块根据接收的实际喷射数值与给定的喷射数值进行比较，在通过内部PID算法进行滞后补偿、修正喷射装置的实际喷射数值，实现对喷射装置的喷射数值闭环控制；