便携式加热炉效率自动测试调节仪制造技术

本发明专利技术涉及一种便携式加热炉效率自动测试调节仪。其技术方案是：主要由便携式烟气检测仪、热效控制器、调节执行机构组成，调节执行机构用来接收调节指令对风量进行控制；便携式烟气检测仪，用来测量烟道中烟气温度、含氧量、一氧化碳、二氧化碳的数据，并计算燃烧效率，反馈给热效控制器；所述的热效控制器根据便携式烟气检测仪反馈的参数，自动调整风门调节阀，优化燃烧效率。有益效果是：便携式烟气检测仪能够直接检测烟气成分中CO2、CO、O2的浓度，同时检测环境温度、烟气温度，根据以上参数对加热炉的进风量进行调节，形成一个完整的闭环测控系统，使加热炉的效率提升空间较大，至少实现5%的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加热炉控制系统，特别涉及一种便携式加热炉效率自动测试调节仪。
技术介绍
加热炉是石油、炼化工生产中重要设备之一。在油田大面积进入高含水期及稠油的开发期，加热炉显得更为重要。其形式可分为箱式、立式和圆筒炉三大类。对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。 当炉子温度过高时，会使物料在加热炉内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。加热炉的平稳操作可以延长炉管使用寿命。因此，加热炉出口温度必须严加控制。加热炉是传统设备的一种，同样具有热量传递过程。热量通过金属管壁传给工艺介质，因此它们同样符合导热与对流传热的基本规律。但加热炉属于火力加热设备，首先由燃料的燃烧产生炽热的火焰和高温的气流，主要通过辐射传热将热量传给管壁，然后由管壁传给工艺介质，工艺介质在辐射室获得的热量约占总热负荷的709Γ80%，而在对流段获得的热量约占热负荷的209Γ30%。因此加热炉的传热过程比较复杂，想从理论上获取对象特性是很困难的。加热炉的对象特征一般基于定性分析和实验测试获得。从定性角度出发，可以看出其传热过程为炉膛炽热火焰辐射给炉管，经热传导、对流传热给工艺介质。所以与一般传热对象一样，具有较大的时间常数和纯滞后时间。特别是炉膛，它具有较大的热容量，故滞后更为显著，因此加热炉属于一种多容量的被控对象。根据若干实验测试，并做了一些简化，可以用一介环节加纯滞后来近似，其时间常熟和纯滞后时间与炉膛容量大小及工艺介质停留时间有关。炉膛容量大，停留时间长，则时间常数和纯滞后时间大，反之亦然。在没有大资金更新加热炉的情况下，如何改进加热炉调节技术和发展，提高加热炉的运行效率非常关键，对安全生产、节能降耗和提高生产效率有着重要的意义。另外，以某油田为例，采油厂调节加热炉燃烧的方式，主要是采用风机工频运行， 风门只有三档，一般固定在中档运行，来油量采用人工通过观察手动开启阀门，属于粗放式调节。这样的调节方式存在空气燃料配比不合理，人工手动调节不及时、不准确的情况，导致效率较低。大部分加热炉热效率在60% 80%，平均热效率不到74%，低于石油行业标准75% 的标准要求，多数属于不达标低效设备，甚至部分加热炉效率不到60%。过剩空气系数平均在2.0以上，远高于石油行业标准1. 1 1.6，个别炉子达到了 9以上，燃烧状况十分不良。 而排烟温度平均在280°C以上，远高于油田制定的标准220°C。由此带来的排烟损失在20% 以上，造成巨大的能量浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种便携式加热炉效率自动测试调节仪，解决现有手动调节效率较低，空气剩余指数较大等问题；为指导加热炉运行提供依据，可以带来巨大的经济效益，同时还大大减少环境污染。其技术方案是主要由便携式烟气检测仪、热效控制器、调节执行机构组成，调节3执行机构用来接收调节指令对风量进行控制；所述的便携式烟气检测仪，可以便携移动，用来测量烟道中烟气温度、含氧量、一氧化碳、二氧化碳的数据，并计算燃烧效率，反馈给热效控制器；所述的热效控制器根据便携式烟气检测仪反馈的参数，自动调整风门调节阀，优化燃烧效率；热效控制器和调节执行机构固定在加热炉现场，便携式烟气检测仪和热效控制器之间通过通信总线连接。上述的便携式烟气检测仪主要由光学传感器、红外光源及其调制、镀膜气室、红外探测器、传感器测控系统组成，所述的红外光源及其调制、镀膜气室、红外探测器设置在同一光轴上；红外光源由稳流供电，供电电压和电流根据使用的光源不同而不同，光学传感器根据预先设定的调制频率发出周期性的红外光，红外光源发出的红外光通过窗口材料入射到镀膜气室，镀膜气室由采样气泵连续将被测气体通入测量气室，气体吸收特定波长的红外光，透过测量气室的红外光由红外探测器探测；由于调制红外光的作用红外传感器输出交流的电信号，通过其后的前置放大电路放大后在一次经过高精密放大整流电路，得到一个与被测气体浓度对应的直流信号送入测控系统处理，红外传感器内有温度传感器探测其工作环境温度，红外传感器信号经过测控系统，并经数字滤波、线性插值及温度补偿等软件处理后，给出气体浓度测量值。上述的热效控制器完成便携式烟气检测仪的数据采集处理，将采集的信号输入控制模块，通过PID算法模块完成阀门开度的控制。采集的信号输入控制模块之前，需要设有低通滤波器来进行硬件滤波，先将信号进行一级粗过滤，去除干扰和采样噪声；然后，在分析仪的软件部分采用滑动平均软件滤波进行二级精过滤，还原被检测信号的真实值。上述的热效控制器选择使用PC/104系列主板和采集卡作为基础，并设计相对应的滤波处理板和外壳进行封装，嵌入系统和专用软件。本专利技术的有益效果是便携式烟气检测仪能够直接检测烟气成分中C02、CO、O2的浓度，同时检测环境温度、烟气温度，并根据这些参数实时计算氧气过剩系数；并根据以上参数对加热炉的燃料(油、气)量、进风量进行调节，形成一个完整的闭环测控系统，使加热炉的效率提升空间较大，至少实现5%的提高，可以带来巨大的经济效益，同时还大大减少环境污染，对加热炉开展综合节能技术研究具有重大而现实的经济和社会意义。附图说明附图1是本专利技术的控制原理图； 附图2是本专利技术的内部硬件电路原理图； 附图3是本专利技术的内部软件结构图； 具体实施例方式结合附图1-3，对本专利技术作进一步的描述本专利技术主要由便携式烟气检测仪、热效控制器、调节执行机构组成，调节执行机构用来接收调节指令对风量进行控制；所述的便携式烟气检测仪，可以便携移动，用来测量烟道中烟气温度、含氧量、一氧化碳、二氧化碳的数据，并计算燃烧效率，反馈给热效控制器；所述的热效控制器根据便携式烟气检测仪反馈的参数，自动调整风门调节阀，优化燃烧效率；热效控制器和调节执行机构固定在加热炉现场，便携式烟气检测仪和热效控制器之间通过通信总线连接。其中，便携式烟气分析仪关键部件如下光学传感器在设计传感器的光学系统部分时，为了减少红外传感器微弱信号的衰减以及外界信号干扰，将前置放大电路也一并放在光学部件上，并采取了一定的电磁屏蔽措施。为了使气体红外吸收信号具有较好的分辨率，在进行结构设计时，红外光源、气室、红外探测器应设置在同一光轴上。此外为了使得信号足够大，可以使用椭圆型或抛物线型反射镜。红外光源由稳流供电，供电电压和电流根据使用的光源不同而不同。工作时，传感器根据预先设定的调制频率发出周期性的红外光，红外光源发出的红外光通过窗口材料入射到测量气室，测量气室由采样气泵连续将被测气体通入测量气室，气体吸收特定波长的红外光，透过测量气室的红外光由红外探测器探测。由于调制红外光的作用红外传感器输出交流的电信号，通过其后的前置放大电路放大后在一次经过高精密放大整流电路，得到一个与被测气体浓度对应的直流信号送入测控系统处理。红外传感器内有温度传感器探测其工作环境温度。红外传感器信号经过测控系统，并经数字滤波、线性插值及温度补偿等软件处理后，给出气体浓度测量值。本烟气分析仪模块采用NWR红外测量原理，根据气体成分中C02、CO、02、CH4, C3H8 和NO等由异种原子构成的分子在红外线波长区域具有吸收光谱，其吸收强度遵循郎伯-比尔定律。当对应某一种气体特征吸收波长的光波通过被测气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式加热炉效率自动测试调节仪，其特征是主要由便携式烟气检测仪、热效控制器、调节执行机构组成，调节执行机构用来接收调节指令对风量进行控制；所述的便携式烟气检测仪，可以便携移动，用来测量烟道中烟气温度、含氧量、一氧化碳、二氧化碳的数据，并计算燃烧效率，反馈给热效控制器；所述的热效控制器根据便携式烟气检测仪反馈的参数，自动调整风门调节阀，优化燃烧效率；热效控制器和调节执行机构固定在加热炉现场，便携式烟气检测仪和热效控制器之间通过通信总线连接。2.根据权利要求1所述的便携式加热炉效率自动测试调节仪，其特征是所述的便携式烟气检测仪主要由光学传感器、红外光源及其调制、镀膜气室、红外探测器、传感器测控系统组成，所述的红外光源及其调制、镀膜气室、红外探测器设置在同一光轴上；红外光源由稳流供电，供电电压和电流根据使用的光源不同而不同，光学传感器根据预先设定的调制频率发出周期性的红外光，红外光源发出的红外光通过窗口材料入射到镀膜气室，镀膜气室由采样气泵连续将被测气体通入测量气室，气体吸收特定波长的红外光，透过测量气室的红外光由红外...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广友，高聚同，李洪扩，张兴华，张阁平，刘杰，陈永生，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司孤东采油厂，
类型：发明
国别省市：