[发明专利]一种加热炉监控系统评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加热炉监控系统。特别是涉及一种具有量化评价指标的加热炉监控系统评价方法。

背景技术

加热炉控制系统是典型的复杂工业过程控制系统，具有时变、非线性、多变量、强耦合、大惯性兼滞后等特点，针对这些复杂的因素，采用普通的PID控制算法很难达到控制要求。炉内热交换机理不仅包括辐射传热和对流传热，还有很多随机指标，如燃烧气热值的波动等。针对这些复杂的指标，控制系统需要获取大量加热炉运行参数。

在过程控制中，控制器的性能会随着时间逐渐退化，影响DCS控制系统的功能，从而降低生产效率、增大操作成本，严重时还会引起安全问题。据统计，目前在工业过程控制中普遍采用的PID控制回路有60％左右存在性能缺陷，其中有些问题可通过参数调整来解决，而另一些问题只能通过采用新的控制策略或者硬件改造来改善。

据调查，国内炼化企业尚未有较好的针对加热炉监控系统的评价方法，目前较流行的模糊综合评价方法是采用专家评分的方式，此方式易受人为因素带来的影响产生偏差，且操作性不强。

因此，对加热炉监控系统运行状况进行分析，对存在的问题早识别，过程控制工程师和工艺操作人员则可以针对控制性能的潜在问题采取相应措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种排除了人为因素导致的偏差，具有评价的准确性和可操作性的加热炉监控系统评价方法。

本发明所采用的技术方案是：一种加热炉监控系统评价方法，包括如下步骤：

1)确定评判加热炉控制系统性能等级评判标准的评判值V；

2)从加热炉本体、产品质量、安全三个方面确定评价加热炉监控系统的指标，建立加热炉监控系统控制效果的评判值标准；

3)利用层次分析法建立被评监控系统评价指标的判断矩阵，确定加热炉监控水平指标的权向量A；

4)通过对加热炉监控系统运行数据的统计分析，逐个量化评价指标集U中的各个评价指标u_i，得到评价值r_i，建立评价指标关系矩阵R；

5)将权向量A与评价指标关系矩阵R进行合成，得到综合评价结果向量B；

6)对综合评价结果向量B进行综合分析，得到总体的综合评判分值，对比步骤1)给出的控制性能等级评判标准的评判值V，判定被评价加热炉控制系统性能等级。

步骤1)所述的加热炉控制系统性能等级评判标准分为：好、一般和差三个等级，其中，评判值V设定如下：

好的评判值V＝0.75～1，一般的评判值V＝0.4～0.75，差的评判值V＝0～0.4。

其特征在于，步骤2)所述的加热炉监控系统控制效果的评判值标准，是针对加热炉监控系统的18个指标，建立评价指标集U＝{u₁，u₂，u₃……u₁₈}＝{炉膛温度监测、燃料气压力监控、燃料气温度监控、燃料气热值监控、热空气流量监控、炉膛负压监控、氧含量监控、一氧化碳监控、排烟温度监控、鼓风机出口压力监控、引烟机出口压力监控、烟道挡板开度监控、支路进料流量监控、支路进料温度监控、支路进料辅助控制、物料出口温度控制、炉管表面温度监测、火焰监控}。

步骤3)是通过对加热炉监控系统运行数据的统计分析，逐个量化评价指标集U中的各个评价指标u_i，建立评价指标关系矩阵R，合成综合评价结果向量，得到评判值V，确定加热炉监控系统的性能等级。

步骤4)还根据加热炉监控系统评价指标集中的不同属性，将评价指标u_i分为单纯监测和控制两个部分，量化各个评价指标u_i。

单纯监测部分评价指标的评价值r_i确定方法：

(1)评价值r_i取值范围0≤r_i≤1；

(2)通过统计分析现场仪表运行数据，求出稳定负荷下各指标u_i的均值和标准差以及最大值和最小值，做出u_i对应的偏差数据的频度直方图；

(3)对应相应的直方图，若所述的直方图形状近似正态分布，则0.6≤r_i≤1，评价值r_i的值根据所述直方图的峰度确定，峰度值kurtosis＝3时为正态分布，若峰度值≤3，则取0.9≤r_i≤1；若峰度值>3，则取0.6≤r_i<0.9；