[發明專利]石化煉焦塔水力除焦運行狀態光纖傳感在線監測系統及方法

有效

• 申請號: 201310137428.6
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103256897A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 童杏林;蔡婷;楊成炯;宋銀才;張利;劉方;范云峰;鐘東
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學;中石化洛陽工程有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G01H9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張安國;伍見

技術領域

??本發明涉及一種石油化工行業煉焦塔水力除焦運行狀態的監測設備，具體地說是一種石化煉焦塔水力除焦運行狀態光纖傳感在線監測系統及方法。

背景技術

?目前，石化煉焦塔在水力除焦的過程中，普遍依靠操作人員間斷觀察塔底部溜槽中的切焦水流的渾濁程度和所聽到的切焦過程中的噪聲的特征，依據工作經驗來判斷煉焦塔內的焦炭是否切干凈，無法準確定位每個切焦周期開始和結束的位置及切焦過程中焦層厚度的變化。另外，切焦溜槽口的霧氣常常使操作人員無法通過監控視頻和肉眼觀察切焦溜槽中切焦水流的渾濁程度。煉焦塔操作平臺處的其它環境噪聲及操作人員精力的集中程度也影響其對切焦過程的判斷。切焦操作重復頻率高，而工作效率相對較低，水電耗損巨大。另外，由于除焦過程中會出現焦炭垮塌，鉆桿會有打歪的風險及切焦系統的機械故障，如果不及時發現并加以處理會引起重大事故，極大威脅在煉焦塔頂工作的操作人員的安全和設備安全。

??目前，水力除焦系統監測方法有以下幾種：

1、中國專利（專利號201110091022.X）“水力切焦焦炭厚度自動檢測系統?”中所介紹的自動檢測系統，由接近傳感器和振動傳感器兩種傳感器結合的方法自動檢測煉焦塔內焦炭的清除情況。該發明內容中所述的傳感器屬于電類傳感器，這類傳感器易受電磁干擾，不具備防爆功能，該類傳感器組網困難，此外，采用該電類傳感器測量靈敏度不高、不耐高溫，抗腐蝕性差。

2、王濤（王濤等，水力除焦監測系統的設計和研究，工程設計學報，2010,17（2）：146-150）提出了一種水力除焦系統，整個監測系統從兩方面進行檢測設計，煉焦塔（焦炭塔）振動信號檢測設計和除焦器高度信號檢測設計，通過采集處理2種信號實現監測某位置焦炭的切割狀態；該發明內容中所述的傳感器屬于壓電傳感器，該類傳感器易受電磁干擾，不具備防爆功能，該類傳感器組網困難，所測的振動頻率低。

目前，除焦過程中會出現焦炭垮塌，鉆桿有打歪的風險及切焦系統的機械故障等問題，如果不及時發現和加以處理會引起重大事故，極大威脅在煉焦塔頂工作的操作人員的安全和設備安全，這些問題尚待解決。有關水力除焦的監測方面的文獻較少，現有的監測方法主要采用電類傳感器進行監測，由于電類傳感器本身易受電磁干擾，不具備防爆功能且在惡劣的環境中工作困難，采用多點測量時組網困難，使得信號的及時處理受限。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術存在的問題，提供一種石化煉焦塔水力除焦運行狀態光纖傳感在線監測系統及方法。由于光纖傳感本身具有抗電磁干擾，本征防爆，可在惡劣環境中工作，測量靈敏度和精度高，便于組網等優點，采用本監測系統可實現水力除焦過程的自動控制，保證系統的正常運行，提高煉焦過程的生產效率，降低能耗，減輕工人勞動強度，保證工人的人身安全和設備安全。

為實現上述發明目的，本發明采用如下的技術方案：

一種石化煉焦塔水力除焦運行狀態光纖傳感在線監測系統：該系統包括光纖振動傳感器、光纖聲學傳感器、數據處理單元、頻譜分析儀和計算機；光纖振動傳感器于煉焦塔側壁豎直方向上從上到下均勻布置8~10個，且同一水平位置沿著塔壁外周均勻布置3~5個，并采用同一根光纖波分復用的方式連到同一數據處理單元；3~5個光纖聲學傳感器布置在煉焦塔頂部、中間和底部，并采用同一根光纖連到同一數據處理單元；光纖振動傳感器與光纖聲學傳感器相結合構成傳感網絡，再連接到所述的數據處理單元、頻譜分析儀和計算機以及分析與識別系統。

本發明的在線監測系統中，所述的光纖振動傳感器為高頻光纖振動傳感器，能夠響應到2000Hz左右的振動頻率。主要用于判斷除焦過程中焦炭層厚度的變化。

本發明的在線監測系統中，所述的光纖聲學傳感器能夠響應頻率在100Hz~60000Hz的寬頻帶范圍的聲頻信號。可用于判斷切焦噴嘴的工作狀態和除焦塔的運行中出現的異常情況。?

本發明的在線監測系統中，豎直方向上相鄰兩個光纖振動傳感器（1）垂直距離為3±0.3米。

本發明的在線監測系統中，相鄰兩個光纖聲學傳感器距離為6±0.5米。