本发明专利技术公开了一种用于近红外光谱分析的重油预热装置及方法，重油预热装置包括：样品瓶加热器、取样探针加热器、取样探针电伴热管缆、样品进测量池电伴热管缆、样品进废液池电伴热管缆，分别对各运输环节的重油进行加热和控温，本方案可以在近红外光谱分析的前后为重油进行预热和传输，解决人工预热和输送过程中重油在传输管道中冷却进而造成堵塞的问题，保证实验的安全性和便利性。此外本装置共有5个温度控制系统，采用多级分段前馈—反馈复合控制方法进行温度控制，具有良好的动态控制品质，有利于提升检测的准确性，保证该预热装置平稳运行。平稳运行。平稳运行。
【技术实现步骤摘要】
用于近红外光谱分析的重油预热装置及方法
[0001]本专利涉及近红外光谱检测领域，具体为一种用于炼化企业近红外光谱分析的重油预热装置及方法。
技术介绍
[0002]在炼化企业油品近红外光谱检测过程中，考虑到被测物质及环境温度等的变化对近红外光谱检测具有较大影响，对光池(测量池)往往采取密封处理，通过管道给光池注入和排出油品。重油，如蜡油、润滑油等，是原油中的重质组分，具有黏度高、熔点高的特点，常温下重油在光池管道中流动的阻力很大，因此通常对重油进行加热降低油品黏度后再注入光池管道。光池在检测前需要对待测油品精确控温，而检测过程本身也需要一定的时间，由此导致光池管道中重油冷却，给重油在光池及相连管道的传输带来了很多不便。因此，需要一种能在检测中控制待测重油温度和传输重油的预热装置。
[0003]工业过程中的温度控制对象往往具有较大的容量滞后，由此导致控制系统响应不及时、超调量大、稳定性差等问题，降低了控制品质。如何设计出合理的控制方法，提高控制系统的动态性能，成为重油预热装置控制方法设计的关键。
技术实现思路
[0004]本专利公开了一种用于近红外光谱分析的重油预热装置，该装置使用泵机为重油的传输提供动力，并在近红外光谱检测中控制重油温度。此外，本装置采用多个温度控制系统对传输的各个环节进行温度控制，前一个温度控制系统产生的偏差作为后一个温度控制系统的前馈输入，实现温度的前馈—反馈复合控制，提高了温度控制的动态性能。本专利技术装置通过以下方式实现：
[0005]本专利装置包括加热件、泵机、温度传感器和可编程逻辑控制器，其中各组成部分功能如下：
[0006]所述加热件，用于控制待测油品的温度；
[0007]所述泵机，用于为各管路中油品输送提供动力；
[0008]所述温度传感器，用于采集预热装置中不同环节的温度；
[0009]所述可编程逻辑控制器，用于执行重油预热装置的温度控制方法。
[0010]进一步的，所述加热件包括样品瓶加热器、取样探针加热器、取样探针电伴热管缆、样品进测量池电伴热管缆、样品进废液池电伴热管缆，为各个环节加热。
[0011]进一步的，所述温度传感器包括样品瓶温度传感器、取样探针温度传感器、取样探针管道温度传感器、样品进测量池管道温度传感器、样品进废液池管道温度传感器，对各加热环节的待测重油温度进行检测。
[0012]该装置加热和控温的步骤如下：
[0013](1)使用样品瓶加热器对重油进行加热，使用样品瓶温度传感器进行温度监测，当重油温度在目标温度附近稳定后，将采样探针放入重油中，启动泵机；
[0014](2)取样探针加热器对进入探针的重油进行加热和保温，使用取样探针温度传感器进行温度监测，控制重油的温度在目标温度附近，保证重油在取样探针中的传输；
[0015](3)使用取样探针电伴热管缆对与取样探针相连的管道中的重油进行加热和保温，使用取样探针管道温度传感器进行温度监测，控制重油的温度在目标温度附近，保证重油在管道中的传输；
[0016](4)重油从取样探针管路中进入泵机，再由泵机进入样品进检测池管道，使用样品进测量池电伴热管缆对管道中运输的重油进行加热和保温，使用样品进测量池管道温度传感器进行温度监测，控制重油的温度在目标温度附近，保证重油在管道中的传输；
[0017](5)重油从检测池中排入样品进废液池管道，使用样品进废液池电伴热管缆对管道中运输的重油进行加热和保温，使用样品进废液池管道温度传感器进行温度监测，控制重油的温度在目标温度附近，保证重油顺利排入废液池。
[0018]本装置共有5个温度控制环节，由于温度控制对象具有较大容量滞后，因此，对取样探针温控系统、取样探针管道温控系统、样品进测量池温控系统在反馈控制的基础上增加前馈控制，前馈控制信号为上一级目标温度和实际温度的差值，具体的控制方法步骤如下：
[0019](1)使用各加热器和温度传感器建立样品瓶、取样探针、取样探针管道、样品进测量池管道、样品进废液池管道的单闭环反馈控制系统M1、M2、M3、M4和M5，所有系统的反馈控制器均为比例积分微分PID控制器；
[0020](2)对M1、M2、M3、M4和M5进行PID参数整定；
[0021](3)分别计算M1、M2和M3设定值与测量值的偏差e1、e2和e3，将偏差值依次作为M2、M3和M4的前馈扰动信号，在单闭环反馈控制基础上建立前馈—反馈复合控制；
[0022](4)各前馈控制器根据扰动通道和油品加热模型进行整定，实现对前一级控温控系统控制偏差的完全补偿。
[0023]有益效果：
[0024]本专利公开了一种用于近红外光谱分析的重油预热装置及方法，可以在近红外光谱分析的前后为重油进行预热和传输，解决人工预热和输送过程中重油在传输管道中冷却进而造成堵塞的问题，保证实验的安全性和便利性。此外本装置共有5个温度控制系统，采用多级分段前馈—反馈复合控制方法进行温度控制，相较于单闭环反馈控制方法，具有更优的动态控制品质，有利于提升检测的准确性，保证该预热装置平稳运行。
附图说明
[0025]图1是本专利一种用于近红外光谱分析的重油预热装置工作示意图；
[0026]图2是本专利一种用于近红外光谱分析的重油预热装置控制方法流程图；
[0027]图3是本专利一种用于近红外光谱分析的重油预热装置控制方法结构图；
[0028]图4是实施例中无前馈补偿环节的取样探针重油温度变化曲线图；
[0029]图5是实施例中具有前馈补偿环节的取样探针重油温度变化曲线图。
[0030]具体实施过程
[0031]下面结合附图以及具体的算例，由具体的操作流程说明本装置运行效果以及温度控制方法的实施效果，本实施例在以本专利技术方案为前提下进行实施，但本专利的保护
范围不限于下述的实施例。
[0032]如图1所示，一种用于近红外光谱分析的重油预热装置。
[0033]近红外光谱分析装置包括：样品瓶2、取样探针3、取样探针管道5、泵机7、样品进测量池管道8、测量光池14、废液池15，取样探针3插入样品瓶2中，取样探针3通过取样探针管道5连接泵机7，泵机7通过样品进测量池管道8将取样液输入至测量光池14，通过样品进废液池管道11将废液输入至废液池15；
[0034]重油预热装置包括：样品瓶加热器1、取样探针加热器4、取样探针电伴热管缆6、样品进测量池电伴热管缆9、样品进废液池电伴热管缆10，所述样品瓶加热器1覆盖于样品瓶2；取样探针加热器4覆盖于取样探针3；所述取样探针电伴热管缆6包覆于取样探针管道5；所述样品进测量池电伴热管缆9包覆于样品进测量池管道8；样品进废液池电伴热管缆10包覆于样品进废液池管道11。
[0035]它还包括温度传感器13和可编程逻辑控制器12，温度传感器13分别连接样品瓶2、取样探针加热器4、取样探针电伴热管缆6、样品进测量池电伴热管缆9和样品进废液池电伴热管缆10本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于近红外光谱分析的重油预热装置，近红外光谱分析装置包括样品瓶(2)、取样探针(3)、取样探针管道(5)、泵机(7)、样品进测量池管道(8)、测量光池(14)、废液池(15)，取样探针(3)插入样品瓶(2)中，取样探针(3)通过取样探针管道(5)连接泵机(7)，泵机(7)通过样品进测量池管道(8)将取样液输入至测量光池(14)，通过样品进废液池管道(11)将废液输入至废液池(15)；其特征在于重油预热装置包括：样品瓶加热器(1)、取样探针加热器(4)、取样探针电伴热管缆(6)、样品进测量池电伴热管缆(9)、样品进废液池电伴热管缆(10)，所述样品瓶加热器(1)覆盖于样品瓶(2)；取样探针加热器(4)覆盖于取样探针(3)；所述取样探针电伴热管缆(6)包覆于取样探针管道(5)；所述样品进测量池电伴热管缆(9)包覆于样品进测量池管道(8)；样品进废液池电伴热管缆(10)包覆于样品进废液池管道(11)；它还包括温度传感器(13)和可编程逻辑控制器(12)，温度传感器(13)分别连接样品瓶(2)、取样探针加热器(4)、取样探针电伴热管缆(6)、样品进测量池电伴热管缆(9)和样品进废液池电伴热管缆(10)以获得温度数据；温度传感器(13)的输出端连接可编程逻辑控制器(12)的输入端以传输温度数据；可编程逻辑控制器(12)分别连接样品瓶加热器(1)、取样探针加热器(4)、取样探针电伴热管缆(6)、样品进测量池电伴热管缆(9)和样品进废液池电伴热管缆(10)以传输温控指令；所述可编程逻辑控制器(12)执行多级分段前馈—反馈复合控制方法，实现重油持续预热和保温，包括：(1)重油在该装置作用下以设定温度先后经过样品瓶、取样探针、取样探针与泵机之间管道、泵机、泵机与测量池之间管道以及测量池与废液池之间管道，最后进入废液池；(2)第一级温度控制系统M1为样品瓶加热环节，用于加热样品瓶中的重油，控制方法为反馈控制；(3)第二级温度控制系统M2为取样探针加热环节，用于维持从样品瓶中采入重油的温度，控制方法为前馈—反馈控制，其中前馈信号为M1设定温度与实际检测温度的差值；(4)第三级温度控制系统M3为取样探针管道加热环节，用于控制在取样探针和泵机之间管道传输的重油温度，控制方法为前馈—反馈控制，其中前馈信号为M2设定温度与实际检测温度的差值；(5)第四级温度控制系统M4为样品进测量池管道加热环节，用于控制在泵机和测量池之间管路传输的重油温度，控制方法为前馈—反馈控制，其中前馈信号为M3设定温度与实际检测温度的差值；(6)第五级温度控制系统M5为样品进废液池管道加热环节...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈夕松，童宗歌，宋玲政，梅彬，胡云云，
申请(专利权)人：南京富岛信息工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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