管式加熱爐燃燒狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、管式加熱爐是一種直接受熱式加熱設(shè)備，主要用于加熱液體或氣體化工原料，是石油化工行業(yè)必不可少的一種設(shè)備。由于其是一個(gè)能耗設(shè)備，同時(shí)排出大量的熱量和煙氣，對環(huán)境造成污染，其加熱效率也不高。近年來，很多石油化工企業(yè)開始重視節(jié)能減排，對其進(jìn)行在線監(jiān)測和優(yōu)化控制也逐漸成為該行業(yè)研究的熱點(diǎn)。由于管式加熱爐的生產(chǎn)過程復(fù)雜，采用普通的DCS控制效果不是很好，很難提高其加熱效率。本文根據(jù)現(xiàn)場條件，采用PLC集中采集數(shù)據(jù)，通過無線傳輸模塊送到中央控制室進(jìn)行

2、數(shù)據(jù)處理，在中控室實(shí)現(xiàn)管式加熱爐的監(jiān)測與調(diào)爐決策。主要由以下幾部分組成：
　　 ⑴采集系統(tǒng)包括溫度與煙氣采集兩個(gè)子系統(tǒng)，溫度采集系統(tǒng)由熱電偶與溫度變送器組成，通過煙氣分析儀對煙氣中的CO，O2 SO2三種氣體進(jìn)行分析。主控制器采用S7-200(CPU224)對溫度和煙氣進(jìn)行采集，其中溫度信號是通過RS-485與PLC的Port0相連，采用MODBUS協(xié)議進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)；煙氣中的三種氣體是通過采集其三路4-20 mA信號，再通過量程

3、轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)對煙氣采集。無線傳輸系統(tǒng)是由兩個(gè)ZIGBEE傳輸模塊，PLC，裝有組態(tài)王軟件的上位機(jī)組成。由于PLC的PPI協(xié)議是不公開的，本文采用其自由口協(xié)議來實(shí)現(xiàn)中控室的上位機(jī)與現(xiàn)場的控制器通信。
　　 ⑵由于管式加熱爐的模型很難由機(jī)理分析法建立，本文采用數(shù)值建模對其模型進(jìn)行逼近。以CARMA模型為參考結(jié)構(gòu)，通過現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，利用預(yù)測誤差法對其模型辨識。現(xiàn)場主要采集數(shù)據(jù)包括鼓風(fēng)機(jī)壓力，燃油流量，影響煙氣擋板開度的壓

4、力值作為模型的三路輸入值，以及預(yù)熱器前后的溫度、預(yù)熱器后氧含量作為輸出值來實(shí)現(xiàn)對其建模。最后經(jīng)過模型驗(yàn)證，得出本文采用的數(shù)值分析方法，具有較好的精度。
　　 ⑶為了達(dá)到在線優(yōu)化的目的，本文提出了的冗余決策系統(tǒng)包括基于模型的精確控制的決策系統(tǒng)和基于規(guī)則庫的決策系統(tǒng)?；谀Ｐ偷目刂剖窃谙到y(tǒng)穩(wěn)定下由廣義預(yù)測控制(GPC)對辨識出的模型加以控制；基于規(guī)則庫的控制主要是由平時(shí)工人經(jīng)驗(yàn)和專家知識組成的，應(yīng)用在系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況。