[发明专利]尾气分析装置及方法

权利要求书

1.一种尾气分析装置，包括：

采样泵，用于采集船舶尾气；

气体分析单元，用于对所述船舶尾气进行分析；

其特征在于，所述尾气分析装置还包括：

预处理单元，用于控制所述船舶尾气的温度和湿度；

温湿度传感单元，用于检测经过所述预处理单元处理后的船舶尾气的温度和湿度；

控制单元，当所述温湿度传感单元检测到经过所述预处理单元处理后的船舶尾气的温度大于温度预设阈值和/或船舶尾气的湿度大于湿度预设阈值时，所述控制单元通过模糊自适应PID算法控制所述预处理单元的进气流量和/或制冷功率，使得所述预处理单元处理后的船舶尾气的温度低于所述温度预设阈值且湿度低于所述湿度预设阈值；

当所述船舶尾气的温度低于所述温度预设阈值且湿度低于所述湿度预设阈值时，所述气体分析单元对所述船舶尾气进行分析。

2.根据权利要求1所述的尾气分析装置，其特征在于，所述气体分析单元为高温伴热的光谱分析模块，采用光谱法测量船舶尾气中的SO2和CO2的浓度。

3.根据权利要求2所述的尾气分析装置，其特征在于，所述船舶尾气中的各个种类气体浓度通过如下公式计算获得：

其中，V表示实时信号，V₀表示零气信号，B(Q，T) 表示流量和温度补偿矩阵，k表示标定系数，表示任一种类型的气体浓度。

4.根据权利要求3所述的尾气分析装置，其特征在于，所述控制单元通过如下公式计算获得燃油的含硫量：

式中，m(s)表示燃油中所含硫的质量，m(fuel)表示燃油中燃料的质量，表示船舶尾气中实际含有的SO₂的浓度，表示空气中本身含有的SO₂的浓度，表示船舶尾气中实际含有的CO₂的浓度，表示空气中本身含有的CO₂的浓度。

5.根据权利要求1所述的尾气分析装置，其特征在于，所述预处理单元包括

颗粒物处理模块，用于处理所述采样烟气中的颗粒物；

有机物处理模块，用于处理所述采样烟气中的有机物；

水处理模块，用于控制所述船舶尾气的温度和湿度，所述水处理模块为变频压缩机或半导体制冷器。

6.根据权利要求5所述的尾气分析装置，其特征在于，所述控制单元通过模糊自适应PID算法控制所述水处理模块的进气流量和所述水处理模块的制冷功率；

所述控制单元包括：

接收模块，所述接收模块用于接收所述温湿度传感单元实时检测获得的船舶尾气的温度和湿度；

数据处理模块，用于设定模糊PID自适应控制的设定温度和湿度，并采用卡尔曼滤波算法对模糊PID自适应控制的设定温度和湿度、与温度传感器和湿度传感器的实时测量值进行融合，获取阶段性目标温度和阶段性目标湿度；

所述数据处理模块根据阶段性目标温度和设定温度，阶段性目标湿度和设定湿度，分别计算温度误差和湿度误差的变化率，并将温度误差变化率和湿度误差变化率作为模糊输入量，采用模糊PID自适应控制方法得到所述水处理模块的制冷功率的调节量和所述水处理模块的进气流量的调节量，并根据模糊控制规则，自动调节所述水处理模块的制冷功率PID控制参数和所述水处理模块的进气流量PID控制参数。

7.根据权利要求6所述的尾气分析装置，其特征在于，当所述水处理模块为所述变频压缩机时，所述控制单元通过控制所述变频压缩机的风机电压和排气流量来控制所述水处理模块的制冷功率和所述水处理模块的进气流量；

所述变频压缩机的风机电压表示如下：

排气流量的调节量由下式表示：

式中，、、、为权重因子，表示第次的温度误差，表示第次的湿度误差，为风机电压的PID比例调节系数，为风机电压的PID积分调节系数，为风机电压的PID微分调节系数，为排气流量的调节量的PID比例调节系数，为排气流量的调节量的PID积分调节系数，为排气流量的调节量的PID微分调节系数。