專利名稱：爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置及應用該裝置優(yōu)化的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種油田工業(yè)用加熱爐或其他工業(yè)用鍋爐，特別涉及一種改善所述加熱爐或鍋爐運行狀況的爐況自動優(yōu)化監(jiān)控裝置及優(yōu)化方法。
背景技術：
目前，油田工業(yè)用加熱爐或其他行業(yè)用鍋爐是工業(yè)能源消耗的大戶，由于缺乏實時安防調(diào)控手段，加熱爐整體爐況運行的狀態(tài)更缺少安全監(jiān)控與優(yōu)化措施，使得常用的加熱爐或鍋爐爐效普遍偏低，設備提溫速度慢，機泵運轉(zhuǎn)的無用功大，系統(tǒng)運行效率低，煙氣含氧量排放過剩，導致能源消耗嚴重，生產(chǎn)效率較低。此外，在油田工業(yè)上，每年都有近百臺的加熱爐發(fā)生損壞事故，火筒式加熱爐損壞問題最為突出，給油田安全生產(chǎn)帶來重大威脅，也會造成極大的經(jīng)濟損失。在各類加熱爐連續(xù)生產(chǎn)的過程中，加熱爐及鍋爐是重點應用的工藝設備之一，因此，能否保證其自身及其相關機泵生產(chǎn)工藝系統(tǒng)時時處于經(jīng)濟、安全、高效、良好的運行是確保生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，同時這個環(huán)節(jié)的各個工況指標要由加熱爐爐況的優(yōu)劣所決定，而影響加熱爐爐況優(yōu)劣的因素卻又有很多，其中只有穩(wěn)態(tài)爐效、排煙溫度、含氧量及運行負荷率的高低才是最能代表加熱爐爐況優(yōu)劣的主要因素。因此，我們只需要解決各類加熱爐及鍋爐低效率、高耗能、易損壞、標準排煙溫度以及合理控制過剩空氣含氧量的問題，便能確保在防護治理與科學優(yōu)化管理方面具有極大的指導意義。現(xiàn)有技術中的加熱爐在以下幾個方面缺乏科學控制:I)過量空氣系數(shù)過大

在排煙溫度一定的情況下，過量空氣系數(shù)越大，排煙量越大，通過煙氣排出的熱量也越多，熱量損失增加，加熱爐效率降低，同時，露點腐蝕溫度越高，還會加速爐管的氧化，影響爐管使用壽命，促使氮氧化物增加，對環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。2)過量空氣系數(shù)過小會使燃料燃燒不充分，造成大量化學能未放出而浪費燃料，還會生成大量CO、H2和炭粒等污染空氣的物質(zhì)。3)排煙溫度過高能量被帶入大氣中，能耗較大；過低易導致煙管腐蝕情況的發(fā)生。4)爐膛負壓過小的爐膛負壓可能造成回火傷人事故；過大的爐膛負壓會加速爐膛內(nèi)氣體的流動速度，減少換熱時間，造成排煙溫度過高，另外，過大的爐膛負壓還會使進入爐膛的空氣量增加，進而提高過量空氣系數(shù)其結果是導致加熱爐熱效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種改善加熱爐或鍋爐運行狀況、提高其工作效率和降低能耗的自動控制的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:本發(fā)明的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，包括自動控制單元、人機數(shù)顯操控單元和由自動控制單元監(jiān)控的設置于加熱爐、燃燒器上的工藝參數(shù)監(jiān)測單元，在燃燒器的進風口處還設有由自動控制單元控制的燃燒設備優(yōu)化單元，所述燃燒設備優(yōu)化單元主要為氧含量微調(diào)器，該微調(diào)器包括帶有優(yōu)化指令接收微處理器的控制電路、與燃燒器進風口相接并與大氣相通的通風管、置于通風管中可調(diào)節(jié)進風量大小的調(diào)風擋板及驅(qū)動調(diào)風擋板轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機；其還包括與自動控制單元通訊連接的分別為記錄、存儲本裝置中所有操作、監(jiān)測信息的曲線記憶比較單元和對“加熱爐排煙中氧含量過高”、“加熱爐燃燒設備超負荷”和“加熱爐燃燒設備效率低”進行報警提示的安防故障報警單元。所述自動控制單元由集成PLC控制單元、外設輸入單元、外設輸出單元、安全隔離單元、信號分配單元構成，自動控制單元將實時接收到的與“加熱爐爐效”、“加熱爐負荷率”、“環(huán)境溫度”、“排煙溫度”、“煙氣中氧含量”、“微調(diào)器的開度”、“燃燒器的負荷”、“爐膛背壓”和“燃氣流量”相關的測量信號進行數(shù)據(jù)運算與分析后，向相關工藝設備發(fā)出聯(lián)動控制指令和相關工藝參數(shù)的實時顯示與監(jiān)控，其中，集成PLC控制單元，主要由可編程序控制器構成，其將由外設輸入單元從工藝參數(shù)監(jiān)測單元獲取的載有工藝參數(shù)信息的信號經(jīng)運算和處理后，通過外設輸出單元轉(zhuǎn)化為工控信號傳輸給燃燒設備優(yōu)化單元對所述的調(diào)風擋板的開度進行調(diào)節(jié)；外設輸入單元主要由數(shù)據(jù)鎖存器、狀態(tài)所鎖存器、地址編碼器、觸發(fā)器、緩沖器、連接線路構成，主要用于其他計算機系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、工藝設備輸入數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)換處理后傳輸給可編程序控制器或存儲記憶；外設輸出單元主要由數(shù)據(jù)鎖存器、狀態(tài)所鎖存器、地址編碼器、觸發(fā)器、緩沖器、連接線路構成，其作用主要是將可編程序控制器發(fā)出的數(shù)據(jù)進行相應的轉(zhuǎn)換后輸出給外部其他計算機系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、工藝設備，以實現(xiàn)驅(qū)動裝置、控制電路或記憶存儲的功能；安全隔離單元主要由功率放大器、電阻、電容、三端穩(wěn)壓器、固態(tài)繼電器、模擬量信號隔離器、二極管、連接線路構成，其作用主要是對各類儀表或其他計算機系統(tǒng)輸入的各類信號進行調(diào)整，同時對外界各類干擾源進行隔離；信號分配單元主要由中間繼電器、信號分配器、連接線路構成，其作用是將各類儀表系統(tǒng)、外界計算計系統(tǒng)、工藝設備輸入的單一的開關量或模擬量信號以及可編程序控制器運算后要輸出的單一開關量或模擬量信號，復制后同時輸送給不同的接受設備或系統(tǒng)使用。所述工藝參數(shù)監(jiān)測單元包括外部信號測量傳輸單元、燃氣流量測量設備、排煙溫度測量設備、室外溫度測量設備、防干擾設備、熱電偶加熱供電設備、爐膛負壓測控設備、氧含量測控設備，其中，所述外部信號測量傳輸單元為主控單元，主要由可編程序控制器的擴展模塊及其內(nèi)部軟件控制程序構成其中包含數(shù)字量的輸入輸出模塊、數(shù)字量與模擬量轉(zhuǎn)換模塊、模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模塊以及連接線路構成，其將集中采集的實時測量的數(shù)據(jù)依據(jù)內(nèi)部已經(jīng)編寫好的程序進行運算處 理后，通過數(shù)據(jù)線傳輸給自動控制單元；所述燃氣流量測量設備的核心是設置于燃氣輸送管道內(nèi)的燃氣流量計，其將所測燃氣流量信號經(jīng)所述外部信號測量傳輸單元傳給自動控制單元；
所述排煙溫度測量設備與室外溫度測量設備的核心是分別設置在煙箱內(nèi)壁和室外環(huán)境中的溫度傳感變送器，其將所采集到的相關溫度參數(shù)經(jīng)所述外部信號測量傳輸單元傳給自動控制單元；所述防干擾設備主要是接地金屬與防雷器，它確保了各類工藝設備時刻處在穩(wěn)定安全的運行當中，較好的屏蔽了靜電、雷擊或短路超負荷等干擾因素；所述熱電偶加熱供電設備主要給氧含量測控設備提供電加熱裝置及測溫用的熱電偶。所述氧含量測控設備主要為設置于煙道出口處的一體化氧檢測傳感器，該傳感器由電化學元件和集成電路板構成，其將煙氣排放中氧含量的檢測值傳輸給自動控制單元；所述爐膛負壓測控設備主要是微壓檢測變送器，它作為系統(tǒng)運行的參比數(shù)據(jù)進行實時顯示。所述曲線記憶比較單元主要由內(nèi)部儲存器、外部存儲器、計數(shù)器、計時器、數(shù)據(jù)運算器、系統(tǒng)軟件比較程序、人機組態(tài)軟件讀寫界面構成。本發(fā)明的爐況優(yōu)化的方法，包括本發(fā)明的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，該優(yōu)化方法步驟如下:I)將本發(fā)明的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置的工藝參數(shù)監(jiān)測單元中所述的外部信號測量傳輸單元、燃氣流量測量設備、排煙溫度測量設備、室外溫度測量設備、防干擾設備、熱電偶加熱供電設備、爐膛負壓測控設備和氧含量測控設備安裝就位，并接通其與自動控制單元的連接；2)進入人機數(shù)顯操控單元后，分別對涉及“煙氣中氧含量”的“氧傳感器溫度”值、“氧傳感器控制目標值”、“電爐上限電壓”、“電爐下限電壓”和“溫度自整定”的相關參數(shù)進行設定，對涉及“煙氣中氧含量控制目標值”`、“氧含量偏差控制設定值”和“排煙溫度最低控制設定值”的爐況優(yōu)化參數(shù)進行設定，對涉及“裝置啟動流量設定值”、“微調(diào)器開度上限”和“微調(diào)器開度下限”的相關參數(shù)進行設定，對涉及“人工設定熱值”和“自動監(jiān)測分析燃氣熱值”的相關參數(shù)進行設定，對涉及“氧含量高報警”、“爐效低報警”和“超負荷報警”的相關參數(shù)進行設定；3)前述設定完成并啟動運行后，人機數(shù)顯操控單元將所述的各種參數(shù)設定值傳輸給自動控制單元，由自動控制單元發(fā)往曲線記憶比較單元儲存；4)自動控制單元對所述的“加熱爐爐效”、“加熱爐負荷率”、“環(huán)境溫度”、“排煙溫度”、“煙氣中氧含量”、“微調(diào)器的開度”、“燃燒器的負荷”、“爐膛背壓”和“燃氣流量”進行實時監(jiān)控、檢測，并將測量的相關參數(shù)信號進行數(shù)據(jù)運算與分析，繼而向相關工藝設備發(fā)出聯(lián)動控制指令和相關工藝參數(shù)的實時顯示及將實時信息存儲于曲線記憶比較單元；5)當前述第2)步中所述的設定項目超出設定范圍時，自動控制單元向安防故障報警單元傳輸需要報警提示的信號。所述“爐膛背壓”和“燃氣流量”分別采用微動差壓變送器和帶有壓力溫度補償?shù)牧髁坑嬤M行測量。所述“煙氣中氧含量”采用一體化氧檢測傳感器進行氧含量的測量，檢測元件主要由熱電偶、電爐、電化學檢測元件和集成電路板構成，電化學檢測元件最佳工作狀態(tài)時的溫度為700°C。
所述“環(huán)境溫度”和“排煙溫度”采用數(shù)字化溫度變送器進行測量。所述“微調(diào)器的開度”采用具有信號反饋功能的伺服電機與氧量控制擋板，其開度范圍為-100—100%，也可以行程時間為0-30分鐘。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用綜合配套的安防增效裝置，集爐況整體優(yōu)化、安全生產(chǎn)監(jiān)控、機泵系統(tǒng)增效、自動調(diào)節(jié)操控與節(jié)能降耗于一體的設備監(jiān)測和控制系統(tǒng)，使得配有本發(fā)明的加熱爐或鍋爐爐效增高、煙氣含氧量排放減少、排煙溫度和能源消耗降低，從而，增大加熱爐或鍋爐機泵運轉(zhuǎn)的有用功，提高了其運行效率和延長了其使用壽命。


圖1為本發(fā)明爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置結構框圖。圖2為本發(fā)明爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置工藝監(jiān)測單元框圖。圖3為本發(fā)明爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置人機界面設定流程圖。圖4為本發(fā)明爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置人機界面查詢流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。附圖標記如下:自動控制單元1、集成PLC控制單元11、工藝參數(shù)監(jiān)測單元2、可編程序控制器CPU。

一、爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置如圖1、2所示，本發(fā)明的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，包括位于室外的加熱爐、燃燒器、設于室內(nèi)的自動控制單元1、人機數(shù)顯操控單元和由自動控制單元I監(jiān)控的設置于加熱爐、燃燒器上的工藝參數(shù)監(jiān)測單元2，在燃燒器的進風口處還設有由自動控制單元I控制的燃燒設備優(yōu)化單元，所述燃燒設備優(yōu)化單元主要為氧含量微調(diào)器，該微調(diào)器包括帶有優(yōu)化指令接收微處理器的控制電路、與燃燒器進風口相接并與大氣相通的通風管、置于通風管中可調(diào)節(jié)進風量大小的調(diào)風擋板及驅(qū)動調(diào)風擋板轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機；其還包括與自動控制單元I通訊連接的分別為記錄、存儲本裝置中所有操作、監(jiān)測信息的曲線記憶比較單元和對“加熱爐排煙中氧含量過高”、“加熱爐燃燒設備超負荷”和“加熱爐燃燒設備效率低”進行報警提示的安防故障報警單元。其中涉及的具體部件有:可編程序控制器CPU、觸摸屏、24V供電電源、數(shù)據(jù)擴展與信號采集模塊、中間繼電器、通訊電纜、報警器、安全柵、空氣斷路器、接線端子、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲設備、配線電纜、槽架、保險、組態(tài)軟件、燃燒器燃燒優(yōu)化微調(diào)器、煙氣分析一體化測量器、溫度傳感器、水流量計量器和燃氣流量計等。1、所述自動控制單元I由集成PLC控制單元11、外設輸入單元、外設輸出單元、安全隔離單元、信號分配單元構成，自動控制單元I將實時接收到的與“加熱爐爐效”、“加熱爐負荷率”、“環(huán)境溫度”、“排煙溫度”、“煙氣中氧含量”、“微調(diào)器的開度”、“燃燒器的負荷”、“爐膛背壓”和“燃氣流量”相關的測量信號進行數(shù)據(jù)運算與分析后，向相關工藝設備發(fā)出聯(lián)動控制指令和相關工藝參數(shù)的實時顯示與監(jiān)控，并通過數(shù)據(jù)線分別向燃燒設備優(yōu)化單元、人機數(shù)顯操控單元、安防故障報警單元和/或曲線記憶比較單元傳輸經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的系統(tǒng)自動控制指令，進而實現(xiàn)數(shù)顯\報警\記憶\操控等自動控制功能。其中，I)集成PLC控制單元11，將由外設輸入單元從工藝參數(shù)監(jiān)測單元2獲取的載有工藝參數(shù)信息的信號經(jīng)運算和處理后，通過外設輸出單元轉(zhuǎn)化為工控信號傳輸給燃燒設備優(yōu)化單元對所述的調(diào)風擋板的開度進行調(diào)節(jié)，其是由可編程序控制器CPU單元、內(nèi)存單元、接地單元、時鐘單元、數(shù)字量I/o單元、模擬量I/O單元以及通訊擴展單元組成。其中，可編程序控制器CPU單元為主控單元，工藝參數(shù)監(jiān)測單元2傳輸?shù)母黝愋盘柾ㄟ^安全隔離單元、信號分配單元進行信號穩(wěn)定處理后傳輸給可編程序控制器CPU單元，該單元依據(jù)內(nèi)部已經(jīng)編寫的邏輯程序進行數(shù)據(jù)運算與處理，再將信息傳輸給外設輸入或輸出單元，外設輸入或輸出單元再將所接收的指令轉(zhuǎn)化為工控信號傳輸給燃燒設備優(yōu)化單元，進而由燃燒設備優(yōu)化單元對燃燒設備進行優(yōu)化操作，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、采集、顯示、操作控制與優(yōu)化燃燒的功能。內(nèi)存單元主要由軟件編程、內(nèi)部存儲器、外部可移動的存儲設備構成，主要用于臨時或長久的連續(xù)性數(shù)據(jù)存儲、記憶與提供CPU運算。接地單元確保了自動控制單元I時刻處在穩(wěn)定安全的運行當中，較好的屏蔽了靜電、雷擊或短路超負荷等干擾因素。時鐘單元提供相關的時鐘信息。數(shù)字量I/O單元和模擬量I/O單元主要用于與工藝參數(shù)監(jiān)測單元2連接后進行信息的互相傳輸并實現(xiàn)燃燒設備優(yōu)化單元的聯(lián)動控制。通訊擴展單元，主要由擴展卡槽、RS485/RS422/RS322以及工業(yè)以太網(wǎng)通訊協(xié)議接口、功能擴展集成線路構成，主要用于與外界計算計系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)以及工藝設備進行不同方式的數(shù)據(jù)交換與通信，同時用于自身設備功能的擴展。2)、所述外設輸入單元主要由數(shù)據(jù)鎖存器、狀態(tài)所鎖存器、地址編碼器、觸發(fā)器、緩沖器、連接線路構成，其作用主要用于其他計算機系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、工藝設備輸入數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)換處理后傳輸給CPU或存儲記憶；3)、所述外設輸出單元外設輸出單元主要由數(shù)據(jù)鎖存器、狀態(tài)所鎖存器、地址編碼器、觸發(fā)器、緩沖器、連接線路構成，其作用主要是將CPU發(fā)出的數(shù)據(jù)進行相應的轉(zhuǎn)換后輸出給外部其他計算機系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、工藝設備，以實現(xiàn)驅(qū)動裝置、控制電路或記憶存儲的功能；4)、所述安全隔離單元主要由功率放大器、電阻、電容、三端穩(wěn)壓器、固態(tài)繼電器、模擬量信號隔離器、二極管、連接線路構成，其作用主要是對現(xiàn)各類儀表或其他計算機系統(tǒng)輸入的各類信號進行調(diào)整，同時對外界各類干擾源進行隔離；5)、所述信號分配單元主要由中間繼電器、信號分配器、連接線路構成，其作用是將各類儀表系統(tǒng)、外界計算計系統(tǒng)、工藝設備輸入的單一的開關量或模擬量信號以及CPU運算后要輸出的單一開關量或模擬量信號，復制后同時輸送給不同的接受設備或系統(tǒng)使用。2、所述工藝參數(shù)監(jiān)測單元2包括外部信號測量傳輸單元、燃氣流量測量設備、排煙溫度測量設備、室外溫度測量設備、防干擾設備、熱電偶加熱供電設備、爐膛負壓測控設備、氧含量測控設 備。
其中，I)所述外部信號測量傳輸單元為主控單元，主要由可編程序控制器的擴展模塊及期內(nèi)部軟件控制程序構成其中包含數(shù)字量的輸入輸出模塊、數(shù)字量與模擬量轉(zhuǎn)換模塊、模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模塊以及連接線路構成，其將集中采集的實時測量數(shù)據(jù)進行簡單信號變換處理轉(zhuǎn)換為標準信號“打包”，再通過數(shù)據(jù)線傳輸給自動控制單元1，自動控制單元I將實時接收到的測量信號進行數(shù)據(jù)運算與分析后，再輸出各類顯示與控制指令，實現(xiàn)工藝設備(工藝設備還包括加熱爐、爐內(nèi)耐火磚、火筒、煙管、煙箱、燃燒器、燃氣供給系統(tǒng)和燃氣流量計等)的聯(lián)動控制和工藝參數(shù)的實時顯示與監(jiān)控；2)所述燃氣流量測量設備的核心是設置于燃氣輸送管道內(nèi)的燃氣流量計，主要用于燃料流量檢測并將所檢測的信號經(jīng)所述外部信號測量傳輸單元傳給自動控制單元1，自動控制單元I再依據(jù)該設備提供的參數(shù)，對燃燒設備的負荷率進行計算、報警與顯示監(jiān)控；3)所述排煙溫度測量設備與室外溫度測量設備的核心是分別設置在煙箱內(nèi)壁和室外環(huán)境中的溫度傳感變送器，其將所采集到的相關溫度參數(shù)經(jīng)所述外部信號測量傳輸單元傳給自動控制單元1， 這兩個測量設備為對加熱爐爐效的計算提供數(shù)據(jù)依據(jù)，并且使自動控制單元I在對該數(shù)據(jù)進行運算、分析后，決定是否指令燃燒設備優(yōu)化單元進行相應的操作；4)所述防干擾設備主要是接地金屬與防雷器，它確保了各類工藝設備時刻處在穩(wěn)定安全的運行當中，較好的屏蔽了靜電、雷擊或短路超負荷等干擾因素；5)所述熱電偶加熱供電設備主要給氧含量測控設備提供電加熱裝置及測溫用的熱電偶，它為啟動氧含量測控設備功能提供動力與運行保障；6)所述氧含量測控設備主要為設置于煙道出口處的一體化氧檢測傳感器，該傳感器由電化學元件和集成電路板構成，其將煙氣排放中氧含量的檢測值傳輸給自動控制單元1，自動控制單元I依據(jù)它所提供的氧含量參數(shù)可實現(xiàn)各類優(yōu)化設備的聯(lián)動調(diào)解，使得加熱爐的工況得以優(yōu)化調(diào)整。7)所述爐膛負壓測控設備主要是微壓檢測變送器，它作為系統(tǒng)運行的參比數(shù)據(jù)進行實時顯示。3、所述曲線記憶比較單元主要由內(nèi)部儲存器、外部存儲器、計數(shù)器、計時器、數(shù)據(jù)運算器、系統(tǒng)軟件比較程序、人機組態(tài)軟件讀寫界面構成。在系統(tǒng)運行操作過程中，系統(tǒng)所產(chǎn)生的所有信息，包括歷史和實時信息都將由曲線記憶比較單元進行記憶、存儲與分析，該單元將數(shù)據(jù)處理后返回給可編程序控制器CPU，可編程序控制器CPU再經(jīng)過邏輯程序運算將數(shù)據(jù)分析比較，將比較后的結果輸出給安防故障報警單元，以實現(xiàn)時時刻刻的報警監(jiān)視功能。當啟動本發(fā)明的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置后，自動控制單元I和工藝參數(shù)監(jiān)測單元2均具備進行正常啟動運行的條件，點擊人機數(shù)顯操控單元上的“啟動”按鍵，裝置開始運行，工藝參數(shù)監(jiān)測單元2運行時，該單元中的各類檢測設備開始檢測加熱爐的各類工藝參數(shù)并將檢測的信號通過主控單元——外部信號測量傳輸單元實時轉(zhuǎn)換并傳輸給自動控制單元1，自動控制單元I中的主控單元——可編程序控制器CPU單元，將接收到的各類工藝參數(shù)的信號進行邏輯程序運算，再經(jīng)過分析對比后，將運算結果與指令分別輸出給燃燒設備優(yōu)化單元、人機數(shù)顯操控單元安防故障報警單元和/或曲線記憶比較單元，接收到由自動控制單元I發(fā)出的運算結果和指令后，燃燒設備優(yōu)化單元、人機數(shù)顯操控單元、安防故障報警單元和/或曲線記憶比較單元，將各自啟動自身的聯(lián)動調(diào)解、數(shù)顯監(jiān)控、聲光報警與歷史記憶等功能，在系統(tǒng)不斷的周而復始的微動調(diào)解下，實現(xiàn)加熱爐或鍋爐各類工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，使得加熱爐或鍋爐的運行工況，始終保持在最佳、最穩(wěn)定的狀態(tài)，進而使得系統(tǒng)中各類運轉(zhuǎn)的機泵效率提升、增強實效與增加單位時間內(nèi)的產(chǎn)出量，對油田生產(chǎn)系統(tǒng)的管理來說，在安全預防、降耗增效方面產(chǎn)生了良好效果。二、爐況優(yōu)化的方法如圖3、4所示，本發(fā)明的爐況優(yōu)化的方法，包括使用本發(fā)明的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，該優(yōu)化方法步驟如下:1)將所述的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置的工藝參數(shù)監(jiān)測單元2中所述的外部信號測量傳輸單元、燃氣流量測量設備、排煙溫度測量設備、室外溫度測量設備、防干擾設備、熱電偶加熱供電設備、爐膛負壓測控設備和氧含量測控設備安裝就位，并接通其與自動控制單元I的連接。2)裝置上電后，進入人機數(shù)顯操控單元，人機界面進入首畫面，首畫面中通過軟件組態(tài)編寫后顯示公司名稱、服務電話、公司LOGO、產(chǎn)品名稱和產(chǎn)品型號，點擊“進入”按鍵后可進入到“狀態(tài)顯示”畫面。人機數(shù)顯操控單元的組態(tài)軟件中設有參數(shù)設定與控制應用的多種組態(tài)畫面，集成PLC控制單元11通過通訊擴展單元與它連接并進行數(shù)據(jù)交換與傳輸。在所述“狀態(tài)顯示”畫面中，通過軟件組態(tài)編寫，可顯示裝置簡易的工藝流程及工藝參數(shù)，包括“加熱爐爐效”、“加熱爐負荷率”、“環(huán)境溫度”、“排煙溫度”、“煙氣中氧含量”、“微調(diào)器的開度” “燃燒器的負荷” “爐膛背壓” “燃氣流量”的實時監(jiān)測信息以及裝置的“啟動”和“停止”按鈕。然后，分別對涉及“煙氣中氧含量”的“氧傳感器溫度”值、“氧傳感器控制目標值”、“電爐上限電壓”、“電爐下限電壓”和“溫度自整定”的相關參數(shù)進行設定，對涉及“煙氣中氧含量控制目標值”、“氧含量偏差控制設定值”和“排煙溫度最低控制設定值”的爐況優(yōu)化參數(shù)進行設定，對涉及“裝置啟動流量設定值”、“微調(diào)器開度上限”和“微調(diào)器開度下限”的相關參數(shù)進行設定，對涉及“人工設定熱值”和“自動監(jiān)測分析燃氣熱值”的相關參數(shù)進行設定，對涉及“氧含量高報警”、“爐效低報警”和“超負荷報警”的相關參數(shù)進行設定。3)前述設定完成并啟動運行后，人機數(shù)顯操控單元將所述的各種參數(shù)設定值傳輸給自動控制單元1，由自動控制單元I發(fā)往曲線記憶比較單元儲存。4)自動控制單元I對所述的“加熱爐爐效”、“加熱爐負荷率”、“燃燒器的負荷”、“環(huán)境溫度”、“排煙溫度”、“煙氣中氧含量”、“微調(diào)器的開度”、“爐膛背壓”和“燃氣流量”進行實時監(jiān)控、檢測，并將測量的相關參數(shù)信號進行數(shù)據(jù)運算與分析，繼而向相關工藝設備發(fā)出聯(lián)動控制指令和相關工藝參數(shù)的實時顯示及將實時信息存儲于曲線記憶比較單元。其中，“加熱爐爐效”則是根據(jù)檢測設備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行公式計算得出，運算的公式是一種配方公式，它在可編程序控制器CPU中編寫，參與計算的工藝參數(shù)值為“煙氣中氧含量”、“加熱爐爐效”、“環(huán)境溫度”和“排煙溫度”，當“煙氣中氧含量”、“環(huán)境溫度”和“排煙溫度”三個參數(shù)分別檢測到數(shù)據(jù)后，可編程序控制器CPU中“加熱爐爐效”尋址系統(tǒng)開始運行并動態(tài)尋址讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)以上三個數(shù)據(jù)的實時動態(tài)采集值，“加熱爐爐效”也隨之在不斷的動態(tài)尋址，并將讀到的百分比數(shù)據(jù)傳輸給人機數(shù)顯操控單元中的人機界面指定地址顯示并監(jiān)控。所述“加熱爐負荷率”和“燃燒器的負荷”均應用檢測設備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行公式計算得出，運算的公式在可編程序控制器CPU中編寫，即:加熱爐的負荷率等于燃燒器燃燒的負荷與加熱爐設計的負荷比值的百分數(shù)，而燃燒器的負荷又等于燃氣的熱值與標準狀況下燃氣流量的乘積，燃氣的熱值經(jīng)過檢測元件分析計算得出，加熱爐設計負荷由用戶直接提供并輸入公式，經(jīng)過上述兩個公式運算的結果便得到了“加熱爐負荷率”與“燃燒器的負荷”并通過數(shù)據(jù)線傳輸給人機數(shù)顯操控單元的人機界面指定地址顯示并監(jiān)控。所述“環(huán)境溫度”和“排煙溫度”采用數(shù)字化溫度變送器進行測量，該變送器將溫度信號轉(zhuǎn)換為標準電信號，同樣是通過可編程序控制器CPU存儲記憶后，再轉(zhuǎn)換地址輸出給人機數(shù)顯操控單元的人機界面中指定地址顯示并監(jiān)控。所述“煙氣中氧含量”采用一體化氧檢測傳感器進行氧含量的測量，檢測元件主要由熱電偶、電爐、電化學檢測元件和集成電路板構成，電化學檢測元件最佳工作狀態(tài)時的溫度為700°C，其可以直接檢測到煙氣中，氧電勢的毫伏級電信號，再將該信號對應放大到0-5伏，通過可編程序控制器CPU中已編寫好的計算公式進行計算，所述公式為氧含量的百分數(shù)=48.27 X log (20.6/E) X 100%(E-放大后的氧電勢值)，計算后的數(shù)據(jù)存儲記憶在可編程序控制器CPU內(nèi)，同時將氧含量的計算結果輸往人機數(shù)顯操控單元的指定地址顯示并監(jiān)控。所述“微調(diào)器的開度”采用具有信號反饋功能的伺服電機與氧量控制擋板，其開度范圍為-100— 100%，+100和-100代表擋板可以正旋180度也可以反旋180度，總計開度范圍為-100—100%，機械上對擋板不做限定，依據(jù)實際控制要求在軟件程序中進行正旋與反旋的選擇并設定開度為0-100%還是O—-100%)，行程時間為0-30分鐘。“微調(diào)器的開度”在所述人機界面中顯示的數(shù)據(jù)是一個反饋數(shù)據(jù)。裝置運行后，先由可編程序控制器CPU根據(jù)“煙氣中氧含量”的數(shù)據(jù)與參數(shù)設定人機界面中的設定值，當其接收到新的指令后，經(jīng)比較輸出指令，微調(diào)器在0-30分鐘以內(nèi)，進行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，達到所需的開度，即完成了控制指令的要求并反饋一組穩(wěn)態(tài)信號給可編程序控制器CPU，可編程序控制器CPU根據(jù)接收的反饋信號進行數(shù)據(jù)記憶存儲同時關閉裝置程序指令，閉環(huán)控制操作完成，一次氧含量微調(diào)動作也就完成了，之后再輸出給人機界面的指定地址顯示并監(jiān)控，直到下一次氧含量數(shù)據(jù)的變化，再開始下一次聯(lián)動微調(diào)進行爐況優(yōu)化。所述“爐膛背壓”和“燃氣流量”分別采用微動差壓變送器和帶有壓力溫度補償?shù)牧髁坑嬤M行測量，其將測量到的信號轉(zhuǎn)換為標況下的流量信號，同樣是通過可編程序控制器CPU存儲記憶后，再轉(zhuǎn)換地址輸送給人機數(shù)顯操控單元的指定地址顯示與監(jiān)控。5)當前述第2)步中所述的設定項目超出設定范圍時，自動控制單元I向安防故障報警單元傳輸需要報警提示的信號。三、所述“氧傳感器參數(shù)設定”、“爐況優(yōu)化設定”、“微調(diào)參數(shù)設定”、“燃氣熱值設定”和“報警參數(shù)設定”詳述如下:1、“氧傳感器參數(shù)設定”

點擊“氧傳感器參數(shù)設定”按鍵進入設定區(qū)，在此可設定一體化氧含量傳感器的相關參數(shù)，主要包含有動態(tài)顯示“氧傳感器溫度”值、“氧傳感器控制目標值”、“電爐上限電壓”、“電爐下限電壓”和“溫度自整定”設定框。一體化氧含量傳感器內(nèi)部的電化學檢測元件處于最佳工作狀態(tài)時的溫度為700°C，因此，傳感器集成電路內(nèi)部自帶加熱功能并設有0-220伏的交流穩(wěn)壓器?！把鮽鞲衅鳒囟取敝涤蔁犭娕紝崟r檢測輸出，而“氧傳感器加熱溫度控制目標值”則需要設定為700°C，該溫度的控制方式為固態(tài)繼電器開關量控制，同時由于內(nèi)部的電爐在不同的電壓下會實現(xiàn)不同的加熱速度，為了保證電爐的穩(wěn)定加熱，需將“電爐上限電壓”設為50Vac (設定值范圍為0_230Vac) “電爐下限電壓”設為40Vac (設定值范圍為0_230Vac)，參數(shù)設定完畢之后即可保證氧含量傳感器的正常工作，以上所有設定值均由人機數(shù)顯操控單元中的人機界面輸入到可編程序控制器CPU內(nèi)部制定的地址進行記憶運算與數(shù)據(jù)分析。熱電偶所檢測的氧傳感器溫度越接近700°C，則測得的氧含量越準確，當溫度達不到或超越設定值很大時，可以點擊“溫度自整定”按鈕來進行校正。參數(shù)設定完后，界面會自動提示“是” “否”保存數(shù)據(jù)，點擊“是”則保存設定值并可進入下一個參數(shù)設定區(qū)。2、“爐況優(yōu)化設定”點擊“爐況優(yōu)化設定”按鍵進入設定區(qū)，在此可設定爐況優(yōu)化的相關參數(shù)，主要包含有“煙氣中氧含量控制目標值”、“氧含量偏差控制設定值”和“排煙溫度最低控制設定值”三個設定框。“煙氣中氧含量控制目標值”為百分數(shù)，由于氧在空氣中的含量為20.9%，該數(shù)值通過人機界面寫入可編程序控制器CPU的軟件中做為參比數(shù)據(jù)，將其作為煙氣氧含量測定值的上限，這就使得加熱爐燃燒后，煙氣中氧含量的百分數(shù)=48.27X log(20.6/E) X 100%(E-放大后的氧電勢值)的最大值為20.9%，即確定了煙氣中氧含量的測量范圍為0.0-20.9%，由于許多加熱爐煙氣中的含氧量都處于3-10%之間，因此初始默認值為3.0%(其設定范圍為0.0-5.0%)。
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“氧含量偏差控制設定值”默認值0.5% (其設定范圍為0.0-1.0%),當可編程序控制中運算得到的氧含量百分數(shù)〉目標值+偏差(=3.5%)時，微調(diào)器反轉(zhuǎn)關擋板，適當減少進風量，當目標值-偏差(=2.5%) <可編程序控制中運算得到的氧含量百分數(shù)〈目標值+偏差(=3.5%)時微調(diào)器停止動作維持擋板開度，當可編程序控制中運算得到的氧含量百分數(shù)〈標值-偏差(=2.5%)時，微調(diào)器正轉(zhuǎn)開擋板，適當增加進風量。通過上述動作可以穩(wěn)定煙氣中的含氧量，進而實現(xiàn)加熱爐優(yōu)化燃燒狀態(tài)。“排煙溫度最低控制設定值”的默認值為120°C (其設定范圍為120-200)，當數(shù)字化溫度變送器將溫度信號轉(zhuǎn)換為標準電信號輸入給可編程序控制器CPU后，測量值與該設定值進行比較，當煙氣溫度低于120°c時，微調(diào)器鎖定風門，保證排煙溫度，防止煙囪腐蝕、結冰及化水回流。參數(shù)設定完后，界面會自動提示“是” “否”保存數(shù)據(jù)，點擊“是”則保存設定值并可進入下一個參數(shù)設定區(qū)。3、“微調(diào)參數(shù)設定”點擊“微調(diào)參數(shù)設定”按鍵進入設定區(qū)，在此可設定微調(diào)器的相關參數(shù)，主要包含有“裝置啟動流量設定值”、“微調(diào)器開度上限”和“微調(diào)器開度下限”設定框。其中“裝置啟動流量設定值”設定范圍為0-10立方米/每小時，該值設定后通過人機界面把數(shù)據(jù)寫入可編程序控制器CPU中記憶，當帶有壓力溫度補償?shù)牧髁坑媯鬏斀o可編程序控制器CPU燃氣流量的測量值后，系統(tǒng)將自動比較，當流量計測量值3 “裝置啟動流量設定值”時，裝置將自動啟動并聯(lián)動微調(diào)器自動調(diào)節(jié)，當流量計測量值 < “裝置啟動流量設定值”時，裝置默認燃燒設備沒有啟動，微調(diào)器自身也將保持現(xiàn)狀?！拔⒄{(diào)器開度上限”用來設定微調(diào)器的最大開度，“微調(diào)器開度下限”用來設定微調(diào)器的最小開度，二者設定值范圍均為0-100%，設定值通過人機界面被寫入可編程序控制器CPU中，以此來限制微調(diào)器聯(lián)動運行的動作范圍。參數(shù)設定完后，界面會自動提示“是”“否”保存數(shù)據(jù)，點擊“是”則保存設定值并可進入下一個參數(shù)設定區(qū)。4、“燃氣熱值設定”點擊“燃氣熱值設定”按鍵進入設定區(qū)，在此可設定燃氣熱值的相關參數(shù)，主要包含有“人工設定熱值”和“自動監(jiān)測分析燃氣熱值”兩個設定框?！叭斯ぴO定熱值”為用戶提供數(shù)據(jù)手動輸入人機界面中，可編程序控制器CPU內(nèi)部程序應用這個數(shù)據(jù)進行計算“加熱爐負荷率”、“燃燒器的負荷”(可編程序控制器CPU中的程序公式為:加熱爐的負荷率等于燃燒器燃燒的負荷與加熱爐設計的負荷比值的百分數(shù)，而燃燒器的負荷又等于燃氣的熱值與標準狀況下燃氣流量的乘積)。“自動監(jiān)測分析燃氣熱值”則通過燃氣成分檢測傳感器，檢測燃氣中不同成分的熱值含量，通過可編程序控制器CPU中所編寫的計算公式，即在程序中設定Cl...C7、02、N2、C02.(注:其中C1-C7為含碳化合物)多組分的體積分數(shù)與低熱熱值量的配方表，將監(jiān)測的數(shù)據(jù)一一對應自動寫入可編程序控制器CPU內(nèi)部程序相應的地址，再利用公式尋址最后計算出多組分燃氣熱值，即=G= ( Σ (VC1R1....VC7R7)+V 02R 02+V N2R N2+VC02RC02)/100...(注:G—天然氣低熱值VCl—VC7為含碳化合物的體積分數(shù)，Rl—R7為含碳化合物的低熱值，V 02為含氧的體積分數(shù)，R02為氧的低熱值，V N2為含氮氣的體積分數(shù)，R N2為氮氣的低熱值，V C02為含一氧化碳的體積分數(shù)，R C02為一氧化碳的低熱值)?？删幊绦蚩刂破鰿PU利用上述公式得出的數(shù)據(jù)可繼續(xù)應用到“加熱爐負荷率”、“燃燒器的負荷”的計算程序中，同時可編程序控制器CPU將結果輸出給人機界面并在配方表相應的設定框內(nèi)顯示出燃氣各組分的體積分數(shù)、低熱值量與最后尋址計算所得的燃氣熱值數(shù)據(jù)。參數(shù)設定完后，界面仍會自動提示“是” “否”保存數(shù)據(jù)，點擊“是”則保存設定值并可進入下一個參數(shù)設定區(qū)。5、“報警參數(shù)設定”點擊“報警參數(shù)設定”按鍵進入設定區(qū)，在此可設定裝置各類報警的相關參數(shù)，主要包含有“氧含量高報警”、“爐效低報警”和“超負荷報警”三個設定框及報警“消音”按鍵?！把鹾扛邎缶痹O定值直接由人機界面寫入可編程序控制器CPU內(nèi)部特定的程序段中，它主要用來設定煙氣中檢測的氧含量高報警值，即當可編程序控制器CPU內(nèi)氧含量測量計算后的數(shù)據(jù) > 氧含量高報警設定值時時，氧含量高報警裝置會自動報警?！盃t效低報警”的設定值也是直接由人機界面寫入可編程序控制器CPU內(nèi)部特定的程序段中，它主要用來設定爐效低報警值。當可編程序控制器CPU內(nèi)爐效測量計算后的數(shù)據(jù)< 爐效低報警值時，爐效低報警裝置會自動報警?！俺摵蓤缶钡脑O定值也是直接由人機界面寫入可編程序控制器CPU內(nèi)部特定的程序段中，它主要用來設定加熱爐燃燒設備超負荷的報警值。當可編程序控制器CPU內(nèi)氧含量測量計算后的負荷數(shù)據(jù) > 超負荷報警設定值時，超 負荷報警裝置會自動啟動，當出現(xiàn)報警時，點擊“消音”按鍵即可消除。參數(shù)設定完后，界面會自動提示“是”“否”保存數(shù)據(jù)，點擊“是”則保存，至此所有參數(shù)均已經(jīng)設定完成，可返回“狀態(tài)顯示畫面”點擊“啟動”按鍵，裝置開始運行了，如果裝置出現(xiàn)故障，“啟動”按鍵將被鎖定，啟動后所有的工藝參數(shù)將被時時的采集，人機界面將進入可切換的操作流程。四、本發(fā)明的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置具有以下功能:(I)可實現(xiàn)加熱爐穩(wěn)態(tài)時正反平衡爐效與負荷率的實時監(jiān)控。(2)可實現(xiàn)加熱爐運行時的各種溫度、流量等參數(shù)記憶與監(jiān)控。(3)可實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)連續(xù)性變化趨勢的比較、報警記錄的分析、歷史數(shù)據(jù)分析與存儲比較系統(tǒng)，指導爐況安全分析與優(yōu)化預防措施的實施。(4)可實現(xiàn)遠程室內(nèi)或就地設有數(shù)字化控制，抗干擾性強，操控方便。(5)可實現(xiàn)發(fā)生超負荷、低爐效以及罐內(nèi)結淤、結垢嚴重等狀況時裝置將自動報警與燃燒聯(lián)動優(yōu)化。(6)裝置運行平穩(wěn)，加熱爐運行工況安全高效可靠，實現(xiàn)加熱爐優(yōu)化燃燒、節(jié)能降耗。(7)可提高熱爐及鍋爐爐效，合理控制煙氣含氧量排放過剩。(8)可合理控制排煙溫度，延長煙囪使用壽命，提高溫升時率。(9)增大機泵運轉(zhuǎn)的有用功，提高機泵生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的運行效率。(10)實現(xiàn) 空燃比的多參數(shù)串級聯(lián)動控制及空燃比的微調(diào)控制。(11)設有其他系統(tǒng)兼容的外設接口及功能模塊的擴展通道。(12)設有便捷的多數(shù)據(jù)配方查詢設定系統(tǒng)可實現(xiàn)控制參數(shù)的配方數(shù)據(jù)處理與修正。 ( 13)在油田采油工藝中，提高加熱時效，減少采油井熱洗液體地層下的“倒灌”量。五、本發(fā)明的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置技術指標(I)通訊方式:RS_232/422/485，工業(yè)以太網(wǎng)(2)控制系統(tǒng)工況溫度:_45°C -50°C(3)加熱爐溫升時率提高5%以上，提高機泵系統(tǒng)運行效率2%以上；(4)控制信號傳輸方式:PT1004-20mA、l-5V等標準電信號(5)系統(tǒng)元件反應時間:1-2毫秒(6)加熱爐能耗降低3%以上；(7)平均無故障工作時間:20000h(8)控制過程反應時間:2-3秒(9)報警頻次:3次/秒(10)穩(wěn)態(tài)時間:>lh(11)擴展輸出:RLY、晶體管(12)數(shù)據(jù)儲存:8G U盤或RS卡(13)加熱爐效率保持在80-90%之間，平均可提高5%以上；(14)氧含量及煙氣損失降低3%以上，(15)可以外接任意一款計算機及打印機并輸出A4數(shù)據(jù)報表。
權利要求
1.一種爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，包括自動控制單元(I)、人機數(shù)顯操控單元和由自動控制單元(I)監(jiān)控的設置于加熱爐、燃燒器上的工藝參數(shù)監(jiān)測單元(2)，其特征在于在燃燒器的進風口處還設有由自動控制單元(I)控制的燃燒設備優(yōu)化單元，所述燃燒設備優(yōu)化單元主要為氧含量微調(diào)器，該微調(diào)器包括帶有優(yōu)化指令接收微處理器的控制電路、與燃燒器進風口相接并與大氣相通的通風管、置于通風管中可調(diào)節(jié)進風量大小的調(diào)風擋板及驅(qū)動調(diào)風擋板轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機； 其還包括與自動控制單元(I)通訊連接的分別為記錄、存儲本裝置中所有操作、監(jiān)測信息的曲線記憶比較單元和對“加熱爐排煙中氧含量過高”、“加熱爐燃燒設備超負荷”和“力口熱爐燃燒設備效率低”進行報警提示的安防故障報警單元。
2.根據(jù)權利要求I所述的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，其特征在于所述自動控制單元(I)由集成PLC控制單元(11)、外設輸入單元、外設輸出單元、安全隔離單元、信號分配單元構成，自動控制單元(I)將實時接收到的與“加熱爐爐效”、“加熱爐負荷率”、“環(huán)境溫度”、“排煙溫度”、“煙氣中氧含量”、“微調(diào)器的開度”、“燃燒器的負荷”、“爐膛背壓”和“燃氣流量”相關的測量信號進行數(shù)據(jù)運算與分析后，向相關工藝設備發(fā)出聯(lián)動控制指令和相關工藝參數(shù)的實時顯示與監(jiān)控，其中， 集成PLC控制單元(11)，主要由可編程序控制器(CPU)構成，其將由外設輸入單元從工藝參數(shù)監(jiān)測單元(2)獲取的載有工藝參數(shù)信息的信號經(jīng)運算和處理后，通過外設輸出單元轉(zhuǎn)化為工控信號傳輸給燃燒設備優(yōu)化單元對所述的調(diào)風擋板的開度進行調(diào)節(jié)； 外設輸入單元主要由數(shù)據(jù)鎖存器、狀態(tài)所鎖存器、地址編碼器、觸發(fā)器、緩沖器、連接線路構成，主要用于其他計算機系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、工藝設備輸入數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)換處理后傳輸給可編程序控制器(CPU)或存儲記憶； 外設輸出單元主要由數(shù)據(jù)鎖存器、狀態(tài)所鎖存器、地址編碼器、觸發(fā)器、緩沖器、連接線路構成，其作用主要是將可編程序控制器(CPU)發(fā)出的數(shù)據(jù)進行相應的轉(zhuǎn)換后輸出給外部其他計算機系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、工藝設備，以實現(xiàn)驅(qū)動裝置、控制電路或記憶存儲的功能； 安全隔離單元主要由功率放大器、電阻、電容、三端穩(wěn)壓器、固態(tài)繼電器、模擬量信號隔離器、二極管、連接線路構成，其作用主要是對各類儀表或其他計算機系統(tǒng)輸入的各類信號進行調(diào)整，同時對外界各類干擾源進行隔離； 信號分配單元主要由中間繼電器、信號分配器、連接線路構成，其作用是將各類儀表系統(tǒng)、外界計算計系統(tǒng)、工藝設備輸入的單一的開關量或模擬量信號以及可編程序控制器(CPU)運算后要輸出的單一開關量或模擬量信號，復制后同時輸送給不同的接受設備或系統(tǒng)使用。
3.根據(jù)權利要求2所述的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，其特征在于所述工藝參數(shù)監(jiān)測單元(2)包括外部信號測量傳輸單元、燃氣流量測量設備、排煙溫度測量設備、室外溫度測量設備、防干擾設備、熱電偶加熱供電設備、爐膛負壓測控設備、氧含量測控設備，其中， 所述外部信號測量傳輸單元為主控單元，主要由可編程序控制器(CPU)的擴展模塊及其內(nèi)部軟件控制程序構成其中包含數(shù)字量的輸入輸出模塊、數(shù)字量與模擬量轉(zhuǎn)換模塊、模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模塊以及連接線路構成，其將集中采集的實時測量的數(shù)據(jù)依據(jù)內(nèi)部已經(jīng)編寫好的程序進行運算處理后，通過數(shù)據(jù)線傳輸給自動控制單元(I); 所述燃氣流量測量設備的核心是設置于燃氣輸送管道內(nèi)的燃氣流量計，其將所測燃氣流量信號經(jīng)所述外部信號測量傳輸單元傳給自動控制單元(I); 所述排煙溫度測量設備與室外溫度測量設備的核心是分別設置在煙箱內(nèi)壁和室外環(huán)境中的溫度傳感變送器，其將所采集到的相關溫度參數(shù)經(jīng)所述外部信號測量傳輸單元傳給自動控制單元(I)； 所述防干擾設備主要是接地金屬與防雷器，它確保了各類工藝設備時刻處在穩(wěn)定安全的運行當中，較好的屏蔽了靜電、雷擊或短路超負荷等干擾因素； 所述熱電偶加熱供電設備主要給氧含量測控設備提供電加熱裝置及測溫用的熱電偶。
所述氧含量測控設備主要為設置于煙道出口處的一體化氧檢測傳感器，該傳感器由電化學元件和集成電路板構成，其將煙氣排放中氧含量的檢測值傳輸給自動控制單元(I); 所述爐膛負壓測控設備主要是微壓檢測變送器，它作為系統(tǒng)運行的參比數(shù)據(jù)進行實時顯不O
4.根據(jù)權利要求I所述的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，其特征在于所述曲線記憶比較單元主要由內(nèi)部儲存器、外部存儲器、計數(shù)器、計時器、數(shù)據(jù)運算器、系統(tǒng)軟件比較程序、人機組態(tài)軟件讀寫界面構成。
5.一種爐況優(yōu)化的方法，包括權利要求3所述的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置，該優(yōu)化方法步驟如下 1)將權利要求3所述的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置的工藝參數(shù)監(jiān)測單元(2)中所述的外部信號測量傳輸單元、燃氣流量測量設備、排煙溫度測量設備、室外溫度測量設備、防干擾設備、熱電偶加熱供電設備、爐膛負壓測控設備和氧含量測控設備安裝就位，并接通其與自動控制單元(I)的連接； 2)進入人機數(shù)顯操控單元后，分別對涉及“煙氣中氧含量”的“氧傳感器溫度”值、“氧傳感器控制目標值”、“電爐上限電壓”、“電爐下限電壓”和“溫度自整定”的相關參數(shù)進行設定，對涉及“煙氣中氧含量控制目標值”、“氧含量偏差控制設定值”和“排煙溫度最低控制設定值”的爐況優(yōu)化參數(shù)進行設定，對涉及“裝置啟動流量設定值”、“微調(diào)器開度上限”和“微調(diào)器開度下限”的相關參數(shù)進行設定，對涉及“人工設定熱值”和“自動監(jiān)測分析燃氣熱值”的相關參數(shù)進行設定，對涉及“氧含量高報警”、“爐效低報警”和“超負荷報警”的相關參數(shù)進行設定； 3)前述設定完成并啟動運行后，人機數(shù)顯操控單元將所述的各種參數(shù)設定值傳輸給自動控制單元(I)，由自動控制單元(I)發(fā)往曲線記憶比較單元儲存； 4)自動控制單元(I)對所述的“加熱爐爐效”、“加熱爐負荷率”、“環(huán)境溫度”、“排煙溫度”、“煙氣中氧含量”、“微調(diào)器的開度”、“燃燒器的負荷”、“爐膛背壓”和“燃氣流量”進行實時監(jiān)控、檢測，并將測量的相關參數(shù)信號進行數(shù)據(jù)運算與分析，繼而向相關工藝設備發(fā)出聯(lián)動控制指令和相關工藝參數(shù)的實時顯示及將實時信息存儲于曲線記憶比較單元； 5)當前述第2)步中所述的設定項目超出設定范圍時，自動控制單元(I)向安防故障報警單元傳輸需要報警提示的信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的爐況優(yōu)化的方法，其特征在于所述“爐膛背壓”和“燃氣流量”分別采用微動差壓變送器和帶有壓力溫度補償?shù)牧髁坑嬤M行測量。
7.根據(jù)權利要求5所述的爐況優(yōu)化的方法，其特征在于所述“煙氣中氧含量”采用一體化氧檢測傳感器進行氧含量的測量，檢測元件主要由熱電偶、電爐、電化學檢測元件和集成電路板構成，電化學檢測元件最佳工作狀態(tài)時的溫度為700°C。
8.根據(jù)權利要求5所述的爐況優(yōu)化的方法，其特征在于所述“環(huán)境溫度”和“排煙溫度”采用數(shù)字化溫度變送器進行測量。
9.根據(jù)權利要求5所述的爐況優(yōu)化的方法，其特征在于所述“微調(diào)器的開度”采用具有信號反饋功能的伺服電機與氧量控制擋板，其開度范圍為-100—100%，也可以行程時間為0-30分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善加熱爐或鍋爐運行狀況、提高效率和降低能耗的爐況優(yōu)化監(jiān)控裝置。其在燃燒器的進風口處還設有由自動控制單元控制的主要為氧含量微調(diào)器的燃燒設備優(yōu)化單元，該微調(diào)器包括帶有優(yōu)化指令接收微處理器的控制電路；其還包括曲線記憶比較單元和對“加熱爐排煙中氧含量過高”等監(jiān)測項目進行報警提示的安防故障報警單元。本發(fā)明采用綜合配套的安防增效裝置，集爐況整體優(yōu)化、安全生產(chǎn)監(jiān)控、機泵系統(tǒng)增效、自動調(diào)節(jié)操控與節(jié)能降耗于一體的設備監(jiān)測和控制系統(tǒng)，使得配有本發(fā)明的加熱爐或鍋爐爐效增高、煙氣含氧量排放減少、排煙溫度和能源消耗降低，從而，增大加熱爐或鍋爐機泵運轉(zhuǎn)的有用功，提高了其運行效率和延長了其使用壽命。
文檔編號F22B35/00GK103256719SQ201310150610
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月27日 優(yōu)先權日2013年4月27日
發(fā)明者劉永才 申請人:深圳市佳運通電子有限公司