[发明专利]一种基于DBSCAN的裂解炉炉管外表面温度计量方法

说明书

专利涉及乙烯工业测温设备领域，更具体的说是一种基于DBSCAN的裂解炉炉管外表面温度计量方法及系统和计算机可读存储介质。所述方法具体包括测量裂解炉炉管外表面温度的多个连续温度，得到裂解炉炉管的温度数据集；再由DBSCAN算法计算得到裂解炉炉管外表面温度的聚类簇；最后，根据所述聚类簇，求聚类簇中温度的平均值，作为裂解炉炉管外表面温度计量结果。本专利所提出的基于DBSCAN的裂解炉炉管外表面温度测量方法，使得炉管外表面温度计算的准确率和理论性有了很大的提升，为乙烯裂解生产提供了安全上的保障。

技术领域

本专利涉及乙烯工业测温设备领域，更具体的说是一种基于DBSCAN的裂解炉炉管外表面温度计量方法及系统和计算机可读存储介质。

背景技术

乙烯工业是石油化工产业的核心。世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。裂解炉作为乙烯工业生产中的关键设备，它的生产能力及技术的发展状况，将直接决定乙烯的产量和乙烯产品的品质。目前，国内外绝大多数企业都采用管式裂解炉，通过热裂解技术生产乙烯。裂解炉炉管作为管式裂解炉的核心构件，其安全平稳运行是保障管式裂解炉生产能力的关键。

然而，通过热裂解技术生产乙烯的过程中，裂解炉炉管总是不可避免的产生结焦。研究表明，在裂解炉管结焦的诸多成因中，裂解超温是裂解炉炉管发生结焦进而导致炉管机械失效的最主要原因。因此，为确保裂解炉炉管安全平稳运行，乙烯生产企业在生产过程中极为重视裂解炉炉管外表面温度(Tube Metal External Surface Temperature,TMT)的监测。

在裂解炉炉管外表面温度监测技术方面，本发明团队研制了一种裂解炉炉管外表面非接触式智能测温装置，实现了裂解炉炉管外表面温度的连续多点自动测量。但是，在由测量的连续多点温度数据计算裂解炉炉管外表面最终温度结果方面，原始的计量方法还存在诸多不足。综上所述，本方法的研究对于乙烯裂解炉生产过程中炉管外表面温度的监测具有重要的现实意义。

目前，广泛应用的裂解炉管测温方试主要为通过人工手持非接触式红外测温枪通过裂解炉的观测窗口对炉管进行定位测温[1]，然而，裂解炉的观测窗口周围温度极高，通过人工瞄准测温方式难度大，而且该方法具有测量精度低、随意性强、一次性所测得的炉管数目有限等缺点。文献[2]采用红外热像仪，实现了从看火口检测炉管的表面温度。红外热像仪虽然具有响应速度快、测温范围广等优点，但由于测量时离炉子太近，使得测量仪器易受损伤。此外，红外热像仪价格昂贵。文献[3]提出了一种基于红外比色测温技术的炉管表面温度实时在线监测系统，实现了裂解炉炉管温度场的全局监测。但是，该方法在实现的过程中，需采用内窥式的高温光谱监测探头，而且探头需探入裂解炉内部，才能采集炉内炉管热辐射图像。为维持探头的正常运行，必须长期通入液氮对探头进行降温，因此该方法具有安装和维护成本极高等缺陷。文献[4]提出了一种乙烯裂解炉炉管与炉壁温度判别的方法和测量装置，实现了裂解炉炉管外表面温度的自动测量。文献[5]在文献[4]的基础上提出了一种温度处理算法，实现了原始测量温度数据中每根裂解炉炉管外表面温度的提取和计算，但是此方法中用于温度计算的数据取舍规则是基于人为经验制定的，存在理论性和计算准确性不足等缺陷。

[1]吴家伟,谭伟洪,崔俊华,邹奇海.炉管自动测温与结焦智能诊断系统在裂解炉上的应用[J].乙烯工业,2018,30(04):57-59+6.

[2]付冬梅,石雅楠,杨焘,et al.一种加热炉炉管表面红外检测温度的修正方法[J].激光与红外,vol.46,no.12,pp.1486-1490,2016.

[3]唐磊,吴海滨,仓亚军,等.红外辐射测温在管式工业炉上的应用[J].红外技术,vol.38,no.7,pp.612-616,2016.