[發(fā)明專利]加熱爐燃燒狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與調(diào)爐決策專家系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210420941.1
• 申請(qǐng)日: 2012-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103017560A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春樹(shù);孫全勝;陳在平;李濤;王艷麗;張林浩;楊佩佩;高麗巖;苗家森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司
• 主分類號(hào): F27D21/00
• 分類號(hào): F27D21/00;F27D19/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種加熱爐燃燒狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。特別是涉及一種加熱爐燃燒狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與調(diào)爐決策專家系統(tǒng)。

背景技術(shù)

加熱爐熱效率的高低與生產(chǎn)成本有著密切的關(guān)系。目前常用的手段是使用便攜式煙氣檢測(cè)儀，根據(jù)離線檢測(cè)結(jié)果及時(shí)對(duì)加熱爐進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化加熱爐運(yùn)行狀態(tài)。但在實(shí)際操作中，這種調(diào)爐方式必然存在時(shí)滯，且難以實(shí)現(xiàn)加熱爐在較好的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行的要求。因?yàn)榧訜釥t作為工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后的一個(gè)系統(tǒng)，其中的許多不穩(wěn)定因素，如空氣、燃料氣壓力值和燃料發(fā)熱值的頻繁波動(dòng)，各變量之間相互耦合、相互干擾，雖不占主導(dǎo)地位，但對(duì)加熱爐的正常生產(chǎn)不可忽略。

現(xiàn)有控制方法忽略管式加熱爐各輸入變量間的耦合作用，看成若干個(gè)單輸入單輸出系統(tǒng)后分別建模后設(shè)計(jì)串級(jí)PID控制器，這種方法由于不考慮耦合等作用，控制精度不高。這樣處理其實(shí)是對(duì)問(wèn)題的一種簡(jiǎn)化處理，實(shí)際上基于加熱爐多變量建模，是一個(gè)多輸入多輸出的非線性系統(tǒng)。此外，加熱爐運(yùn)行工況存在波動(dòng)狀態(tài)和較穩(wěn)定狀態(tài)，需采取不同的調(diào)爐策略，如果用單一的控制方式將不能滿足調(diào)節(jié)需求。

因此，目前加熱爐在實(shí)際操作中，存在的缺乏遠(yuǎn)距離在線監(jiān)測(cè)、調(diào)爐過(guò)程比較粗糙及不夠科學(xué)的問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)加熱爐在較好的狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行的要求，沒(méi)有真正起到促使加熱爐穩(wěn)定運(yùn)行的預(yù)期效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)，高效，準(zhǔn)確的加熱爐數(shù)據(jù)提取及處理，判斷得出的加熱爐運(yùn)行穩(wěn)定狀況，從而選擇出正確的調(diào)爐策略，給出優(yōu)化調(diào)節(jié)建議的加熱爐燃燒狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與調(diào)爐決策專家系統(tǒng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種加熱爐燃燒狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與調(diào)爐決策專家系統(tǒng)，包括如下步驟：

（1）數(shù)據(jù)的采集；

（2）對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

（3）設(shè)定各參量的基準(zhǔn)值；

（4）對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，小于基準(zhǔn)值的為爐況穩(wěn)定進(jìn)入步驟（5），大于基準(zhǔn)值的為爐況不穩(wěn)定進(jìn)入步驟（6）；

（5）基于模型的調(diào)爐策略，建立模型，根據(jù)模型進(jìn)行系統(tǒng)控制；

（6）基于經(jīng)驗(yàn)的專家策略，通過(guò)檢測(cè)輸出值以及相關(guān)參數(shù)值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)爐方法與調(diào)爐相關(guān)專家制定出的規(guī)則，最后綜合評(píng)定給出調(diào)爐建議，進(jìn)行人工調(diào)爐；

（7）執(zhí)行人工調(diào)爐。

步驟（1）所述的數(shù)據(jù)采集是：一部分是提取加熱爐的數(shù)據(jù)，通過(guò)OPC技術(shù)，對(duì)車間中控室的DCS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，提取包括加熱爐的爐膛溫度、爐管溫度、鼓風(fēng)機(jī)壓力、煙氣擋板的負(fù)壓值以及燃油的流量與加熱爐建模和加熱爐熱效率相關(guān)的參數(shù)值；另一部分是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)煙氣采集系統(tǒng)對(duì)排煙溫度、氧含量、二氧化硫含量和一氧化碳含量進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。

步驟（2）所述的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理是：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，即，分別取連續(xù)采樣20個(gè)數(shù)據(jù)，去掉最大值和最小值，計(jì)算余下的18個(gè)數(shù)據(jù)的平均值作為新的數(shù)據(jù)來(lái)應(yīng)用；從濾波后的數(shù)據(jù)中取連續(xù)10個(gè)數(shù)據(jù)，找出最大值和最小值；計(jì)算出最大值與最小值之差。

步驟（3）所述的設(shè)定各參量的基準(zhǔn)值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定為：

氧含量：1%；一氧化碳含量：50ppm；二氧化硫含量50ppm；

排煙溫度：10°C；爐膛溫度50°C；爐管溫度25°C；負(fù)壓：5Pa。

步驟（4）所述的對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是：將步驟（2）處理后的數(shù)據(jù)與步驟（3）設(shè)定的基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，得出三組比較結(jié)果，若有其中一組大于設(shè)定的基準(zhǔn)值，則就認(rèn)為爐況處于非平穩(wěn)狀態(tài)，選擇基于經(jīng)驗(yàn)的專家策略；若三組結(jié)果均小于設(shè)定的基準(zhǔn)值，則認(rèn)為爐況穩(wěn)定采用基于模型的調(diào)爐決策。

步驟（5）所述的基于模型的調(diào)爐策略包括如下步驟：

1）給出設(shè)定值，并將設(shè)定值與已輸出的人工調(diào)節(jié)值進(jìn)行比對(duì)；

2）采用廣義預(yù)測(cè)控制方式給出調(diào)爐建議；

其中，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型如下式：

Y(t)＝f(U(t-d)，t)

式中Y(t)＝[T₁(t)T₂(t)O₂(t)]^T，分別代表加熱爐預(yù)熱器后溫度、預(yù)熱器前溫度和煙氣氧含量；U(t)＝[u₁(t)u₂(t)u₃(t)]^T，分別為鼓風(fēng)機(jī)壓力、燃料流量和煙氣擋板開(kāi)度；f(·)是反映管式加熱爐輸入向量U(t)和輸出向量Y(t)之間的非線性映射函數(shù)；

3）在系統(tǒng)平臺(tái)上提出調(diào)爐建議，包括鼓風(fēng)機(jī)壓力、燃料流量和煙氣擋板開(kāi)度等的調(diào)節(jié)；

4）進(jìn)行人工調(diào)爐：