一種工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)方法，該方法通過(guò)工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（加熱爐可燃?xì)怏w和空氣的流速、溫度T和初始?jí)簭?qiáng)），把這些數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT，通過(guò)FLUENT計(jì)算獲得加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)，然后把溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果回傳給（工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）監(jiān)測(cè)軟件。通過(guò)該方法，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，數(shù)值計(jì)算自動(dòng)進(jìn)行，達(dá)到對(duì)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體涉及采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳遞，F(xiàn)LUENT計(jì)算軟件的自動(dòng)運(yùn)行及計(jì)算結(jié)果的自動(dòng)傳遞技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)加熱爐在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域特別是化工，電廠等得到了廣泛的應(yīng)用，加熱爐內(nèi)溫度的高低對(duì)燃燒效率和能量消耗有著重要的作用，必須對(duì)加熱爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)和傳熱情況進(jìn)行在線監(jiān)控。目前常用的溫度場(chǎng)測(cè)量方法主要有超聲波測(cè)量和光學(xué)CXD測(cè)量，這兩種測(cè)量方法需要在爐膛內(nèi)安裝相應(yīng)的聲學(xué)和光學(xué)儀器，加熱爐內(nèi)的溫度高達(dá)2000°C以上，因此對(duì)儀器的材質(zhì)和精度要求非常高，再加上數(shù)據(jù)處理設(shè)備，這兩種測(cè)量方法成本很高；同時(shí)在數(shù)據(jù)算法中存在必要的近似處理，進(jìn)一步影響溫度場(chǎng)的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有方法存在成本高和影響測(cè)量精度的問(wèn)題，提出一種工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)方法，借助數(shù)值計(jì)算方法和工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，形成了一種自動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)計(jì)算機(jī)制，為工業(yè)加熱爐溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)提供了一種新的方法。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)方法，該方法包括以下步驟:
第I步、利用VC6.0編寫(xiě)MFC接口程序，和具備OPC功能的工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立連接，按照如下方法進(jìn)行；
第1.1步、利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，連接時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的連接函數(shù)；
第1.2步、利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，斷開(kāi)時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的斷開(kāi)連接函數(shù)；
第1.3步、利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，讀和寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的讀寫(xiě)函數(shù)；
第2步、從所述工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中讀取加熱爐可燃?xì)怏w和空氣的流速
u、溫度T和初始?jí)簭?qiáng)P六個(gè)參數(shù)；
第3步、把第2步讀取的六個(gè)參數(shù)傳遞給數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT，并使其自動(dòng)運(yùn)行，按照如下方法進(jìn)行；
第3.1步、先手動(dòng)完成一次FLUENT溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算，并保存日志文件；
第3.2步、打開(kāi)FLUENT日志文件并查找六個(gè)參數(shù)所在的位置；
第3.3步、把從工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中讀取的六個(gè)參數(shù)寫(xiě)入日志文件的相應(yīng)位置，生成新的日志文件；
第3.4步、通過(guò)運(yùn)行新的日志文件來(lái)操控FLUENT，使其自動(dòng)運(yùn)行(采用批處理可執(zhí)行 程序運(yùn)行日志文件)；
第4步、FLUENT采用有限體積法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，算法主要包括質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒方程，IfjE兩方程模型，燃燒模型和輻射模型； 第5步、判斷第4步FLUENT是否完成計(jì)算，若沒(méi)有完成轉(zhuǎn)到第4步繼續(xù)計(jì)算，否則繼續(xù)下一步操作；所述判斷FLUENT是否完成計(jì)算，按照如下方法進(jìn)行:根據(jù)文件夾中保存圖片的數(shù)量來(lái)判斷數(shù)值計(jì)算是否完成；
第6步、把第4步FLUENT計(jì)算結(jié)果以圖片形式傳遞給工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
通過(guò)上述本發(fā)明采用的技術(shù)方案可以看出，本方法采用自動(dòng)運(yùn)行數(shù)值計(jì)算和自動(dòng)傳遞計(jì)算結(jié)果的方法，減低了監(jiān)測(cè)設(shè)備的成本，同時(shí)提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果的精度，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)。
[0006]
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明實(shí)施的程序流程示意圖。
[0008]圖2是圓柱型甲烷火焰燃燒器。
[0009]圖3是計(jì)算完成的溫度場(chǎng)分布圖。
[0010]
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0012]實(shí)施例1
本發(fā)明的方法是針對(duì)工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)。通過(guò)數(shù)值計(jì)算獲得加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)及可燃?xì)怏w各組分的分布情況，然后實(shí)時(shí)回傳給工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，獲得加熱爐內(nèi)的溫度場(chǎng)。該方法的具體步驟是:
第I步、利用VC6.0編寫(xiě)MFC接口程序，和具備OPC功能的工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立連接，按照如下方法進(jìn)行；
第1.1步、利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，連接時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的連接函數(shù)；
第1.2步、利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，斷開(kāi)時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的斷開(kāi)連接函數(shù)；
第1.3步、利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，讀和寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的讀寫(xiě)函數(shù)。
[0013]第2步、從所述工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中讀取加熱爐可燃?xì)怏w和空氣的流速《、溫度T和初始?jí)簭?qiáng)P六個(gè)參數(shù)；
第3步、把第2步讀取的六個(gè)參數(shù)傳遞給數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT，并使其自動(dòng)運(yùn)行，按照如下方法進(jìn)行；
第3.1步、先手動(dòng)完成一次FLUENT溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算，并保存日志文件；
第3.2步、打開(kāi)FLUENT日志文件并查找六個(gè)參數(shù)所在的位置；
第3.3步、把從工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中讀取的六個(gè)參數(shù)寫(xiě)入日志文件的相應(yīng)位置，生成新的日志文件；
第3.4步、通過(guò)運(yùn)行新的日志文件來(lái)操控FLUENT，使其自動(dòng)運(yùn)行(采用批處理可執(zhí)行 程序運(yùn)行日志文件)；
第4步、FLUENT采用有限體積法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，算法主要包括質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒方程，兩方程模型，燃燒模型和輻射模型；
第5步、判斷第4步FLUENT是否完成計(jì)算，若沒(méi)有完成轉(zhuǎn)到第4步繼續(xù)計(jì)算，否則繼續(xù)下一步操作；所述判斷FLUENT是否完成計(jì)算，按照如下方法進(jìn)行:根據(jù)文件夾中保存圖片的數(shù)量來(lái)判斷數(shù)值計(jì)算是否完成。
[0014]第6步、把第4步FLUENT計(jì)算結(jié)果以圖片形式傳遞給工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)。
[0015]其中，第3步FLUENT計(jì)算的前提是獲得相關(guān)的初始條件(加熱爐可燃?xì)怏w和空氣
的流速s、溫度T、和初始?jí)簭?qiáng)P六個(gè)參數(shù))，工程項(xiàng)目中一般使用組態(tài)軟件作為監(jiān)控，通過(guò)
OPC技術(shù)連接組態(tài)軟件獲得所需的初始條件。組態(tài)軟件會(huì)提供動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)作為對(duì)外接口，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)包含了對(duì)外接口函數(shù)。
[0016]本發(fā)明找到一種使數(shù)值計(jì)算自動(dòng)運(yùn)行的方法:采用日志文件來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT完成一次自動(dòng)的計(jì)算。對(duì)于日志文件的執(zhí)行可以采用命令行的方法，也稱(chēng)為批處理可執(zhí)行程序，它可以開(kāi)始一個(gè)新的進(jìn)程，并加載執(zhí)行日志文件，從而完成數(shù)值的自動(dòng)計(jì)算。
[0017]在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算前，必須把獲得的六個(gè)參數(shù)傳遞給FLUENT，從上文可知，也就是把六個(gè)參數(shù)傳遞給日志文件，查找日志文件的相關(guān)信息，找到六個(gè)參數(shù)所在的地方，用最新采集到的值對(duì)其進(jìn)行修改就完成了數(shù)據(jù)的傳遞。
[0018]FLUENT采用有限體積法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，算法主要包括質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒方程，Me兩方程模型，燃燒模型和輻射模型?？扇?xì)怏w的反應(yīng)機(jī)理也即燃燒模型采用有限速率模型，輻射模型采用離散坐標(biāo)法，氣體為定常流動(dòng)。
[0019]FLUENT計(jì)算結(jié)束后會(huì)把溫度場(chǎng)以圖片的形式存入特定文件夾中，采用定時(shí)中斷方式查詢圖片的數(shù)量用來(lái)判斷計(jì)算是否完畢，若計(jì)算完畢就進(jìn)行參數(shù)傳遞和下一輪計(jì)算，否則等待計(jì)算完畢。
[0020]組態(tài)軟件從特定文件夾中讀定時(shí)讀取溫度場(chǎng)圖片，輸出顯示，以達(dá)到對(duì)工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)的監(jiān)測(cè)。
[0021]應(yīng)用實(shí)例
下面通過(guò)本發(fā)明應(yīng)用于圓柱形甲烷燃燒器的工業(yè)加熱爐對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0022]圖2為圓柱型甲烷火焰燃燒器，利用VC6.0編寫(xiě)MFC接口程序，從工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中分別讀取可燃?xì)怏w和加熱空氣的相關(guān)參數(shù)，加熱空氣的三個(gè)參數(shù)為:速度=0.5m/s,溫度T=500K,壓強(qiáng)為P = Mt.Skpa ;可燃?xì)怏w甲烷的三個(gè)參數(shù)為:速度a =80m/s，溫
度T=300K,壓強(qiáng)為P = 1013kpa ;根據(jù)本發(fā)明選定模型利用數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT計(jì)算可得溫度場(chǎng)如圖3所示。
[0023]本發(fā)明適用于對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行在線重構(gòu)和監(jiān)測(cè)的工業(yè)加熱爐系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地提供加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)信息。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 第I步、利用VC6.0編寫(xiě)MFC接口程序，和具備OPC功能的工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立連接; 第2步、從所述工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中讀取加熱爐可燃?xì)怏w和空氣的流速u(mài)、溫度T和初始?jí)簭?qiáng)P六個(gè)參數(shù)； 第3步、把第2步讀取的六個(gè)參數(shù)傳遞給數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT，并使其自動(dòng)運(yùn)行； 第4步、FLUENT采用有限體積法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，算法主要包括質(zhì)量、動(dòng)量、能量守恒方程，Ic|e兩方程模型,燃燒模型和輻射模型； 第5步、判斷第4步FLUENT是否完成計(jì)算，若沒(méi)有完成轉(zhuǎn)到第4步繼續(xù)計(jì)算，否則繼續(xù)下一步操作； 第6步、把第4步FLUENT計(jì)算結(jié)果以圖片形式傳遞給工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)加熱爐內(nèi)溫度場(chǎng)在線重構(gòu)與監(jiān)測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于--第I步所述利用VC6.0編寫(xiě)MFC接口程序，和具備OPC功能的工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立連接，按照如下方法進(jìn)行: 第1.1步、利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，連接時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的連接函數(shù)； 第1.2步、利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，斷開(kāi)時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的斷開(kāi)連接函數(shù)； 第1.3步、利用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)，讀和寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中的讀寫(xiě)函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于--第3步所述把第2步讀取的六個(gè)參數(shù)傳遞給數(shù)值計(jì)算軟件FLUENT，并使其自動(dòng)運(yùn)行，按照如下方法進(jìn)行: 第3.1步、先手動(dòng)完成一次FLUENT溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算，并保存日志文件； 第3.2步、打開(kāi)FLUENT日志文件并查找六個(gè)參數(shù)所在的位置； 第3.3步、把從工業(yè)加熱爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中讀取的六個(gè)參數(shù)寫(xiě)入日志文件的相應(yīng)位置，生成新的日志文件； 第3.4步、通過(guò)運(yùn)行新的日志文件來(lái)操控FLUENT，使其自動(dòng)運(yùn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:采用批處理可執(zhí)行程序運(yùn)行日志文件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于--第5步所述判斷FLUENT是否完成計(jì)算，按照如下方法進(jìn)行:根據(jù)文件夾中保存圖片的數(shù)量來(lái)判斷數(shù)值計(jì)算是否完成。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK103439898SQ201310405429
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】陳在平, 張飛, 倪建云, 賈超 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)