[实用新型]管式加热炉的冗余调炉决策系统

说明书

技术领域

本实用新型属于管式加热炉领域，尤其涉及一种管式加热炉的冗余调炉决策系统。

背景技术

调炉决策系统通过对采集得到的烟气数据进行分析，得出相应的调炉建议，辅助现场技术人员对加热炉进行调节。管式加热炉是一个多变量、工况复杂、时滞、大惯性的系统，其中多个变量变化频繁并相互耦合，如空气和燃料的发热值。使用普通的PID控制方法对管式加热炉进行控制操作很难达到控制要求。并且目前国内石油化工企业对管式加热炉的自动控制研究还是停留在工艺控制方面，对于加热炉的热效率控制还是通过人工调炉的方法，工作人员通过离线检测的方法取得加热炉的烟气数据，再通过经验对管式加热炉进行调节。离线检测得到的数据必然存在时延，不能及时的对加热炉进行有效调节。

发明内容

本实用新型旨在解决上述问题，提供一种管式加热炉冗余调炉决策系统和方法。

本实用新型所述的一种管式加热炉的冗余调炉决策系统,包括中控室工控机、与中控室工控机连接的数据采集装置、与数据采集装置连接的数据分析装置，其特征在于：所述数据分析装置连接两套冗余调炉决策装置，所述两套冗余调炉决策装置分别为基于规则库的调炉策略装置和基于模型的调炉策略装置，所述基于规则库的调炉策略装置以现场技术人员的调炉经验为基础，建立管式加热炉调炉规则库，为工作人员调炉提供建议，所述基于模型的调炉策略则是以管式加热炉模型为基础，采用广义预测控制算法对氧含量进行预测控制，在加热炉平稳运行的状况下给出定量的控制建议。

本实用新型所述管式加热炉的冗余调炉决策系统,所述中控室工控机控制基于规则库的调炉策略装置，所述基于规则库的调炉策略装置的规则库能根据现场加热炉炉况的变化进行修改。

本实用新型所述管式加热炉的冗余调炉决策系统,所述基于模型的调炉策略装置应用广义预测算法对管式加热炉的烟气输出值进行预测控制；所述基于模型的调炉策略装置通过OPC与Matlab辅助计算设备连接；所述Matlab辅助计算设备读取中控室工控机动态组件中的烟气数据，将读取到的数据存入数据矩阵中；然后对数据矩阵中的样本数进行判断。

本实用新型所述管式加热炉的冗余调炉决策系统,所述对数据矩阵中的样本数进行判断是：当数据矩阵中样本数大于50组时，使用支持向量机的方法建立管式加热炉的模型，并将模型进行线性化处理。

本实用新型所述管式加热炉的冗余调炉决策系统,所述数据采集装置为烟气数据采集装置，所述烟气数据采集装置采集氧气、一氧化碳以及二氧化碳含量数据。

本实用新型所述管式加热炉的冗余调炉决策系统,所述数据分析装置为数据分析比较器，其比较的依据为预设值。

本实用新型所述的一种管式加热炉的冗余调炉决策方法，该方法包括：

1）数据采集

数据采集是采集氧气、一氧化碳以及二氧化碳含量数据；

2）炉况分析

炉况分析比较的依据为预设值；

3）炉况判断

3.1）若失稳，采用基于规则库的调炉策略；

3.2）若平稳，采用基于模型的调炉策略；

3.3）上述两种策略的切换过程是：通过加热炉烟气采集系统获取20组烟气数据，包括氧气含量，二氧化硫含量和一氧化碳含量；首先去除20组数据中的最大值与最小值，并计算余下数据的平均值；将得到的氧气含量、一氧化碳含量和二氧化硫含量的平均值与管式加热炉平稳运行时的基准值进行比较，得出比较结果，若任意一种烟气数据平均值在基准值之外则计数器P加1，否则计数器P清零并计算下一组数据；当P大于30时，则可以认为加热炉处于非平稳运行状态，选择基于规则库的调炉策略，若P小于30时，则认为加热炉处于平稳运行状态，采用基于模型的调炉策略。

本实用新型所述管式加热炉的冗余调炉决策方法，所述基于模型的调炉决策是以管式加热炉模型为基础，利用Matlab进行辅助计算，将需要计算的原始数据通过OPC技术发送到Matlab中，完成运算后再将得到的结果返回到中控室工控机组态软件中并通过组态界面进行显示；

首先，应用OPC技术读取中控室工控机组态软件中的烟气数据，将读取到的数据存入数据矩阵中；

然后对数据矩阵中的样本数进行判断，当数据矩阵中样本数大于50组时，使用支持向量机的方法建立管式加热炉的模型，并将模型进行线性化处理；

最后通过OPC技术读取组态王中氧含量的给定值，应用广义预测算法控制跟踪给定的氧含量值并将控制量写入中控室工控机组态软件中。