專利名稱：一種新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在油田油氣集輸領(lǐng)域加熱爐上的控制系統(tǒng)，尤其涉及一種新型 真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)。 背景fe術(shù)加熱爐廣泛應(yīng)用于油氣集輸系統(tǒng)中，將原油、天然氣及其井產(chǎn)物加熱至工藝所耍求 的溫度，以便進行輸送、沉降、分離、脫水和初加工?，F(xiàn)有加熱爐控制系統(tǒng)比較簡單， 主要被控參數(shù)選擇爐內(nèi)壓力或溫度，通過對固定工況環(huán)境換熱的設(shè)計計算來達到控制最 終介質(zhì)溫度的目的。由于溫度的遲滯效應(yīng)，導(dǎo)致最終介質(zhì)溫度始終落后于想要達到的目 標(biāo)值，因此對工況的要求很高，但正常生產(chǎn)中，工況條件不斷變化，導(dǎo)致被控介質(zhì)的參數(shù)在較大的范圍內(nèi)波動， 一般在+10。C內(nèi)波動，不能做到精確控制， 一旦工況環(huán)境遠離設(shè)計參數(shù)，就會導(dǎo)致整套系統(tǒng)工作的不平穩(wěn)，甚至無法工作。以上這些原因，導(dǎo)致加熱爐 的適應(yīng)能力低下，經(jīng)常達不到控制要求，現(xiàn)場的維護量增加，能源也大量浪費。現(xiàn)有的控制系統(tǒng)為保證設(shè)備的運行安全，多設(shè)置簡單的安全聯(lián)鎖裝置；現(xiàn)有加熱爐 出現(xiàn)故障后，故障的判斷解除基本上依靠人工經(jīng)驗來解決，因此對售后人員要求比較高； 現(xiàn)有加熱爐的控制多采用就地控制，異地遠傳監(jiān)控，加熱爐的啟停、參數(shù)修改需要在現(xiàn) 場進行，當(dāng)出現(xiàn)故障異地發(fā)現(xiàn)后還需到現(xiàn)場停機，容易釀成事故。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有全自動運行、 無需人工干預(yù)，智能分析、智能診斷功能，同時滿足多種通訊要求，并具有就地、異地均可 控制的功能。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集模塊l、就地控制模塊2、異地控制模塊3、遠傳顯示模塊4和通訊模塊5組成，數(shù)據(jù)采集模塊1分別與就地控制 模塊2、異地控制模塊3連接，就地控制模塊2、異地控制模塊3、遠傳顯示模塊4、通 訊模塊5依次連接；數(shù)據(jù)采集模塊1采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)傳送給就地控制模塊 2，就地控制模塊2通過報警檢測、PID運算，輸出控制信號至燃燒裝置，調(diào)節(jié)燃燒裝置 輸出功率大小，以保證最終介質(zhì)出口溫度平穩(wěn)；同時，數(shù)據(jù)采集模塊1采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù) 遠傳給異地控制模塊3，并在遠傳顯示模塊4上分析、顯示、記錄、打??；通過異地控 制模塊3計算，分析加熱爐的工作情況，根據(jù)不同的工況條件，給燃燒裝置發(fā)出不同的指令，以使整個加熱過程處于最優(yōu)狀態(tài)。本發(fā)明的控制系統(tǒng)改變對加熱爐內(nèi)溫度或壓力的控制方式，選擇最終介質(zhì)的出口溫度為 控制參數(shù)，使系統(tǒng)運行始終處于最優(yōu)狀態(tài)。目前，加熱爐的控制媒介都是加熱爐內(nèi)中間介質(zhì) 的壓力或溫度，然后再由這個參數(shù)影響最終控制目標(biāo)——最終介質(zhì)的出口溫度，這樣最終介 質(zhì)的出口溫度遲滯效應(yīng)明顯，控制目標(biāo)參數(shù)的穩(wěn)定性不能夠得到保障，它始終隨著流量的變 化波動，為了達到控制效果，必須提高設(shè)定溫度，從而在相同的被控溫度參數(shù)下，消耗更多 的燃料。而本發(fā)明的控制系統(tǒng)直接控制最終需要的媒介，即最終介質(zhì)出口溫度，使得溫度遲 滯效應(yīng)最大幅度的降低，也使得出口溫度的波動受到限制，從而達到節(jié)省能源的目的。同時， 由于控制對象的轉(zhuǎn)移，本發(fā)明系統(tǒng)的使用能力大大提高，當(dāng)工況發(fā)生變化時，仍然能較好的控制出口溫度，使出口溫度保持在設(shè)定值的irc以內(nèi)。本發(fā)明的控制系統(tǒng)為智能控制系統(tǒng)，在燃燒器運行過程中，隨著工況的變化，控制系統(tǒng) 需要不斷的進行調(diào)整。根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析出不同的工況條件，從而給 出最合理的建議，由操作員進行選擇?？刂葡到y(tǒng)通過分析燃燒裝置的輸出功率、最終介質(zhì)出 口溫度、最終介質(zhì)入口溫度、爐內(nèi)壓力的曲線，判斷爐內(nèi)的結(jié)垢、真空度情況，同時通過分 析最終介質(zhì)的流量，判斷加熱爐處于哪種工作負荷，為加熱爐的檢修提供數(shù)據(jù)。本發(fā)明的控制系統(tǒng)有自動故障診斷功能，對加熱爐經(jīng)常遇到的故障，如最終介質(zhì)出口溫度達不到要求； 最終介質(zhì)出口溫度波動過大；爐內(nèi)壓力過高；頻繁啟、停燃燒器等，在對檢測參數(shù)進行分析 的基礎(chǔ)上，進行合理的判斷，得出產(chǎn)生故障的原因，并提出具體的解決辦法供操作員實施。本發(fā)明的控制系統(tǒng)設(shè)計了多重的運行保護機制，使整套真空相變加熱爐系統(tǒng)始終處于最 安全的工作狀態(tài)下。加熱爐有爆炸的危險， 一旦發(fā)生爆炸或其他事故，可造成人員傷亡、財 產(chǎn)損失，而且一旦鍋爐停止運轉(zhuǎn)，可導(dǎo)致一條生產(chǎn)線、 一個工廠受到影響，因此設(shè)計多重運 行保護機制，可避免不必要的損失。在控制過程中，控制系統(tǒng)始終檢測真空相變加熱爐內(nèi)中 間介質(zhì)液位、壓力；最終介質(zhì)出口溫度、可燃氣泄露量及燃氣過濾器內(nèi)的含水量，其中爐內(nèi) 中間介質(zhì)液位由兩臺檢測儀表進行冗余測量，任何一個參數(shù)不正常都會產(chǎn)生聲光報警，并在 需要的時候自動停機。同時通過對數(shù)據(jù)采集模塊采集數(shù)據(jù)的分析，給出故障原因及排除故障 的方法。任何報警及自動停機的產(chǎn)生，如果沒有操作員的確認(rèn)，都將不會消除，以免不必要 的危險發(fā)生。本發(fā)明的控制系統(tǒng)采用了目前最先進控制部件，支持以太網(wǎng)、電話線、現(xiàn)場總線 (MODBUS、 PROFIBUS)、 GPRS等通訊方式，可通過OPC接口方式，與其它控制系統(tǒng)完 美的結(jié)合在一起，組成一個快捷的、高度集中的控制網(wǎng)絡(luò)，使相關(guān)部門都可以第一時間得到 任何一臺加熱爐的控制參數(shù)，從而更加合理的調(diào)配資源，達到節(jié)約能源的目的。同時，加熱爐的參數(shù)還能夠?qū)崟r的發(fā)送到加熱爐生產(chǎn)廠家，廠家通過對參數(shù)的監(jiān)控，能及時發(fā)現(xiàn)加熱爐 的換熱效,率及安全隱患，在控制系統(tǒng)無法判斷原因的故障發(fā)生時，還可通過對參數(shù)的人工分 析得出故障發(fā)生的具體原因，以加快故障解決時間、減少售后服務(wù)的工作量、減少用戶的損 失。本發(fā)明的有益效果是整個系統(tǒng)為全自動控制系統(tǒng)，無需人工控制；系統(tǒng)直接控制 最終介質(zhì)出口溫度，保證工況發(fā)生變化時最終介質(zhì)出口溫度平穩(wěn)；該系統(tǒng)具有對控制過 程進行智能分析、智能診斷的功能，并可以做出相應(yīng)的提示；該系統(tǒng)具有多重聯(lián)鎖安全 保護機制，可以同時滿足多種通訊要求，并具有就地、異地均可控制的功能。


圖1是本發(fā)明新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)的組成示意圖。 圖2是本發(fā)明新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)的控制點示意圖。 圖中1、數(shù)據(jù)采集模塊，2、就地控制模塊，3、異地控制模塊，4、遠程顯示模塊， 5、通訊模塊，6、燃燒裝置，7、燃燒裝置故障報警點，8、最終介質(zhì)入口溫度監(jiān)視點，9、 最終介質(zhì)出口溫度監(jiān)視、調(diào)節(jié)、報警聯(lián)鎖點，10、控制模塊，11、加熱爐內(nèi)溫度監(jiān)視、 報警聯(lián)鎖點，12、加熱爐內(nèi)壓力監(jiān)視、報警連鎖點，13、可燃氣體檢測、報警聯(lián)鎖點， 14、加熱爐內(nèi)水位監(jiān)視、報警聯(lián)鎖點。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細地描述如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù) 采集模塊l、就地控制模塊2、異地控制模塊3、遠傳顯示模塊4和通訊模塊5構(gòu)成。控 制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊1首先釆集燃燒裝置故障報警點7、最終介質(zhì)的出口溫度監(jiān)視、 調(diào)節(jié)、報警聯(lián)鎖點9、最終介質(zhì)入口溫度監(jiān)視點8、加熱爐內(nèi)溫度監(jiān)視、報警聯(lián)鎖點ll、 加熱爐內(nèi)壓力監(jiān)視、報警聯(lián)鎖點12、加熱爐內(nèi)水位監(jiān)視、報警聯(lián)鎖點14、可燃氣體檢測、 報警連鎖點13處的參數(shù)和燃氣過濾器內(nèi)含水量，把以上數(shù)據(jù)傳輸給就地控制模塊2和異 地控制模塊3，控制模塊通過報警檢測、PID運算，輸出反饋控制信號到燃燒裝置6，調(diào) 節(jié)燃燒裝置6輸出功率大小，保證最終介質(zhì)出口溫度平穩(wěn)。當(dāng)各個監(jiān)視、報警聯(lián)鎖點有 任何一處數(shù)據(jù)超標(biāo)時，整個智能控制系統(tǒng)就會動作，切斷燃燒裝置電源，并聲光報警， 同時在遠傳顯示模塊4上顯示故障原因及解決方法，同時通過通訊模塊5反饋到各個相 關(guān)人員、部門，保證加熱爐的運行安全。整個運行過程無需人工干預(yù)，系統(tǒng)自動進行。本發(fā)明包括兩套獨立的子控制系統(tǒng)，用戶可以實現(xiàn)就地和異地修改最終介質(zhì)出口溫 度監(jiān)視、調(diào)節(jié)、報警聯(lián)鎖點9的數(shù)值，以滿足工藝要求，當(dāng)其中一套子控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，另一套可以繼續(xù)運行，不會影響加熱爐的正常工作，保證滿足生產(chǎn)要求，同時也 方便設(shè)備的調(diào)試、維護。本發(fā)明的新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)的遠傳顯示模塊4采用觸摸屏，能夠節(jié) 約空間、能夠廣泛適應(yīng)各種工作環(huán)境且工作狀況穩(wěn)定。本發(fā)明的新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)設(shè)有通訊模塊5，具有以太網(wǎng)、電話線、 現(xiàn)場總線(MODBUS、 PROFIBUS)、 GPRS等多種工業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足多種通訊要 求。采用了本發(fā)明的加熱爐智能控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)加熱爐的無人值守，直接控制最終 介質(zhì)出口溫度，保證工況發(fā)生變化時介質(zhì)出口溫度平穩(wěn)，以滿足工藝生產(chǎn)要求，通過多 重聯(lián)鎖安全保護機制確保加熱爐的正常安全運行，采用觸摸屏作為顯示控制終端既節(jié)約 空間又保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定，多種通訊方式保證滿足各種工業(yè)
權(quán)利要求
1、一種新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊(1)、就地控制模塊(2)、異地控制模塊(3)、遠傳顯示模塊(4)和通訊模塊(5)組成，數(shù)據(jù)采集模塊(1)分別與就地控制模塊(2)、異地控制模塊(3)連接，就地控制模塊(2)、異地控制模塊(3)、遠傳顯示模塊(4)、通訊模塊(5)依次連接；數(shù)據(jù)采集模塊(1)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)傳送給就地控制模塊(2)，就地控制模塊(2)通過報警檢測、PID運算，輸出控制信號至燃燒裝置，調(diào)節(jié)燃燒裝置輸出功率大小，以保證最終介質(zhì)出口溫度平穩(wěn)；同時，數(shù)據(jù)采集模塊(1)采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)遠傳給異地控制模塊(3)，并在遠傳顯示模塊(4)上分析、顯示、記錄、打??；通過異地控制模塊(3)計算，分析加熱爐的工作情況，根據(jù)不同的工況條件，給燃燒裝置發(fā)出不同的指令，以使整個加熱過程處于最優(yōu)狀態(tài)。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述遠傳 顯示模塊(4)為觸摸屏。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種新型真空相變加熱爐智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊 模塊(5)采用以太網(wǎng)或電話線或現(xiàn)場總線或GPRS通訊方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在油田油氣集輸領(lǐng)域加熱爐上的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊(1)、就地控制模塊(2)、異地控制模塊(3)、遠傳顯示模塊(4)和通訊模塊(5)組成，數(shù)據(jù)采集模塊(1)分別與就地控制模塊(2)、異地控制模塊(3)連接，就地控制模塊(2)、異地控制模塊(3)、遠傳顯示模塊(4)、通訊模塊(5)依次連接。本發(fā)明的有益效果是該系統(tǒng)具有全自動運行、無需人工干預(yù)，智能分析、智能診斷功能，同時滿足多種通訊要求，并具有就地、異地均可控制的功能。
文檔編號F24H7/00GK101226000SQ20081001029
公開日2008年7月23日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者濤 于, 劉長征, 孫志剛, 巍 楊 申請人:大連億恒石油裝備有限公司