加热炉优化控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种加热炉优化控制系统，该系统包括集散控制系统，该系统还包括工业控制计算机、彩色显示器和通讯转换器，所述集散控制系统的输出端通过所述通讯转换器与所述工业控制计算机的输入端相连，所述工业控制计算机的输出端通过所述通讯转换器与所述集散控制系统的输入端相连，所述彩色显示器的输入端与所述工业控制计算机的显示输出端相连。可以降低加热炉能耗、生产装置能耗、节约原料、提高产量、提高产品质量及稳定生产单元等。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Optimization control system of reheating furnace

The utility model discloses an optimization control system of heating furnace, the system includes a distributed control system, the system also includes industrial control computer, color display and communication converter, the output end of the distributed control system and the industrial control computer is connected with the input end through the communication converter, the output of industrial control the computer terminal through the communication converter and the distributed control system is connected with the input end, the input end of the color display and the industrial control computer is connected to the output end of display. The utility model can reduce the energy consumption of the heating furnace, the energy consumption of the production device, the raw material saving, the output improvement, the quality improvement of the product, and the stability of the production unit, etc..

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及优化控制领域，尤其涉及一种加热炉优化控制系统。
技术介绍
加热炉自动控制技术的应用，在80年代曾作过不少尝试，在控制策略上 主要以反馈控制为主，即通过对烟道挡板和进风蝶阀进行调节，以满足排烟 氧含量和炉膛负压趋近设定值，实现最佳燃烧。炉膛压力和温度作为安全和 工艺指标约束控制，也有用燃料量的变化作为前馈控制。这些控制系统有一 定作用，但在运行不长时间之后，都被置于手动不再投用。近几年来，人们加强对现代控制理论的研究与应用，国内外出现了自校 正系统、自适应控制、模糊控制、智能控制等新型控制系统，国内许多高校、 研究院也逐步开展加热炉的数学模型与仿真研究，开展模糊控制算法及智能 控制系统的研究，取得了一些成果，并获得很好的应用，在冶金行业，加热 炉的智能控制系统已研究多年并正在逐步完善。本专利技术的申请人在加强加热炉管理和日常炉效监测的工作中，深切地体 会到炼油企业加热炉采用燃烧优化控制技术的必要性和迫切性。炼油企业普 遍存在原料品种来源多变，加热炉系统工况波动频繁，加上大多没有配备专 职的司炉工，如果不采用更先进的技术手段，要真正做到保持加热炉的长周 期高效率运行几乎是不可能的。现有控制条件下所能监测到的炉效，往往只 能维持在监测过程前后的一段有限时间内，而整个加热炉运行周期中的平均 热效率，还远没有达到期望的目标，炼油企业的综合能耗指标明显低于根据炉效监测数据所测算出的水平。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种加热炉优化控制系统，可以降低加热炉 能耗、生产装置能耗、节约原料、提高产量、提高产品质量及稳定生产单元等。本技术提供加热炉优化控制系统，该系统包括集散控制系统，该系 统还包括工业控制计算机、彩色显示器和通讯转换器，所述集散控制系统的 输出端通过所述通讯转换器与所述工业控制计算机的输入端相连，所述工业 控制计算机的输出端通过所述通讯转换器与所述集散控制系统的输入端相 连，所述彩色显示器的输入端与所述工业控制计算机的显示输出端相连。进一步的，该系统还包括切换开关，所述切换开关串联在所述集散控 制系统的输入端与所述通讯转换器之间。 进一步的，所述切换开关是软开关。进一步的，所述切换开关是所述集散控制系统界面的操作按钮。 进一步的，所述通讯转换器是串口方式的双向通讯专线。 本技术用于加热炉优化控制系统硬件与生产装置原有的DCS集散控 制系统整合的架构，是通过串口方式的双向通讯专线连接，采用了国际通用 工业标准的Modbus通讯规约。通过直接读写DCS内部保持继电器的双向数 据通讯方式，具有更加高的可靠性、安全性、通用性。其通讯速率和双向交 换数据的实时性，都优于其它基于集散控制系统上位机总线的通讯方式。加 热炉优化控制软件，以多种控制策略，适应对象的复杂性和不确定性。其控 制过程中包含了对现场仪表运行状态的自动检测，多种控制策略的自动切换， 以及对加热炉燃烧工况的自动寻优。加热炉优化控制系统投运后，其燃料消耗量明显降低，节能效果比较明 显。与以往依靠有经验的操作人员，凭经验和责任心来确保加热炉的高效率 运行，采用本技术加热炉优化控制系统，更具有较高的稳定性、客观性和科学性，功能卓越，操作简便，经济效益和社会效应显著，可以降低加热 炉能耗、生产装置能耗、节约原料、提高产量、提高产品质量及稳定生产单 元等。附图说明图l是本技术优化控制系统整合架构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术实施例的具体实施方式啦1进一步的详细阐述。请参见图1，图1中的DCS网络即集散控制系统，通讯接口即通讯转换 器，优化控制系统及存储有优化控制软件的工业控制计算机，在图中未示出 彩色显示器。一种加热炉优化控制系统，包含加热炉优化控制系统与石化行业生产 装置原有的DCS集散控制系统的整合架构的优选模式，以及自主开发的加热 炉优化控制软件，以上相辅相成的两个部分。即包括①工业控制计算机、 ②彩色显示器、③通讯转换器等硬件，以及④优化控制软件两大部分组成。 采用加热炉优化控制系统和生产装置原有DCS集散控制系统建立双向的凄t据 通讯的方式，使优化控制系统和原有DCS集散控制系统完全融为一体。优化 控制系统从DCS系统取得现场采集数据，根据加热炉工况变化，适应系统中 出现的各种干扰，自动调整控制规律，通过对助燃风阀位、烟道挡板和风机 变频调速等的实时控制，实现加热炉工况的自动优化。在实现工艺介质出口温度稳定的前提下，以工艺介质的压力、流量、温 度、燃料量、辐射室顶部负压、烟气02含量、CO含量和排烟温度等多种参 数，作为检测和控制对象，设定多项控制策略，动态地优选、记忆最佳路线 和最优参数组合，最终达到加热炉的燃料消耗量降低，以实现节能目标。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现其一、加热炉优化控制系统和生产装置原有的DCS集散控制系统能有机 整合的、系统软硬件互交衔接和非常方便于操作的架构模式一一该模式利用 了工业控制计算机和DCS集散控制系统可扩充的通讯功能，并通过增加简单 的软开关切换，就能赋予生产装置对加热炉自动控制功能的上述新特性，具 有高可靠性、安全性，最低的费用投入，而且可以在生产装置不停车的运行 状态下实施改造。其二、加热炉优化控制软件具有自主知识产权及其先进性——该软件以 多种控制策略，去适应对象的复杂性和不确定性。它具有自学习能力，更具 有很好的适应性、容错性、鲁棒性、组织功能、实时性和人机协同等功能。 它不是简单地依靠建立常规的数学模型，而且能够根据知识和经验的积累， 进行在线推理和系统辨识，在线整定和优选最佳的控制路线。进一步地，上述的加热炉优化控制系统硬件与生产装置原有的DCS集散 控制系统整合的架构，是通过串口方式的双向通讯专线连接，并采用了国际 通用工业标准的Modbus通讯^见约。更进一步地，这种直接通过读写DCS内部保持继电器的双向数据通讯方 式，具有更加高的可靠性、安全性、通用性。其通讯速率和双向交换数据的 实时性，都优于其它基于集散控制系统上位机总线的通讯方式。更进一步地，加热炉优化控制系统与生产装置原有的DCS集散控制系统 整合之后，仅通过在DCS界面新增组态画面中，调用各控制回路的切换开关 一一操作"按钮"，工业控制计算机运行的加热炉优化控制系统软件，就能接受来自DCS系统的操作指令，实现加热炉燃烧过程的优化控制。更进一步地，在生产装置原有DCS集散控制系统中，投入和退出加热炉 优化控制状态的操作过程非常简便，加热炉优化控制系统的投入，完全不影响原DCS系统的运行，也不需要增加其他输入输出接口。优化控制系统所需的所有数据，全部通过DCS获得。优化控制系统安装和调试，都可以在线进行，完全不影响生产装置的正常生产运行。更进一步地，加热炉优化控制系统软件，在实现工艺介质出口温度稳定 的前提下，以工艺介质压力、流量、温度、燃料量、辐射室顶部负压、烟气02含量、CO含量和排烟温度多种参数，作为检测和控制对象，设定多项控 制策略，动态地优选、记忆最佳路线和最优参数组合，对加热炉的助燃风阀、 烟道挡板和风机变频调速等回路，实施加热炉燃烧过程的优化控制。优化控 制系统投用后，排烟废气氧含量能控制在较低的水平之下，加热炉的燃料消 耗量能有明显降低，最终实现节能本文档来自技高网...

【技术保护点】
加热炉优化控制系统，其特征在于，该系统包括：工业控制计算机，所述工业控制计算机包括数据模块、干扰分析模块和控制模块，所述数据模块的输入端用于与加热炉的生产操作数据的输出端相连，所述干扰分析模块的输入端用于与所述数据模块的输出端相连，所述控制模块的输入端分别与所述数据模块的输出端和所述干扰分析模块的输出端相连，所述控制模块的输出端分别用于与加热炉的燃料阀位、助燃风阀位、烟道挡板和风机的控制端相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊，孙振华，
申请(专利权)人：南京金炼科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]