[发明专利]便携式加热炉效率自动测试调节仪

说明书

技术领域：

本发明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。

背景技术：

    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70%~80%，而在对流段获得的热量约占热负荷的20%~30%。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℃以上，远高于油田制定的标准220℃。由此带来的排烟损失在20%以上，造成巨大的能量浪费。

发明内容：

本发明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。