專(zhuān)利名稱(chēng)：一種加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加熱爐運(yùn)行控制狀況評(píng)估診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于評(píng)價(jià)加熱爐生產(chǎn)運(yùn)行狀況的主要技術(shù)參數(shù)有爐子產(chǎn)量、燃料消耗量、爐子 (爐膛)熱效率、氧化燒損率等。為了準(zhǔn)確、詳細(xì)的了解加熱爐的生產(chǎn)運(yùn)行狀況、加熱爐燃料燃燒及燃燼度、各項(xiàng)熱收入和熱支出情況、加熱爐熱能有效利用效率和余能回收利用水平、 探尋加熱爐節(jié)能改造的途徑和措施，則需要對(duì)加熱爐進(jìn)行全面的熱平衡測(cè)試。加熱爐熱平衡測(cè)試是“能量守恒”定律在加熱爐上的應(yīng)用，以“物質(zhì)守恒”為前提， 通過(guò)檢測(cè)和計(jì)算，得出“能量流”和“物質(zhì)流”在加熱爐區(qū)域的動(dòng)態(tài)平衡狀況。對(duì)于“能量流”， 通過(guò)熱平衡測(cè)試，得出加熱爐各項(xiàng)熱收入與熱支出平衡表，分析各熱收入項(xiàng)與熱支出項(xiàng)所占比重，了解加熱爐熱效率，尋找節(jié)能的途徑。而對(duì)于“物質(zhì)流”則可已通過(guò)熱平衡測(cè)試，了解加熱爐產(chǎn)量、氧化燒損率、燃料消耗量和煙氣排放量等重要指標(biāo)。熱平衡測(cè)試是了解加熱爐生產(chǎn)運(yùn)行現(xiàn)狀、優(yōu)化操作控制、提高加熱爐熱效率以及實(shí)現(xiàn)加熱爐節(jié)能減排的依據(jù)。目前在部分鋼鐵企業(yè)，由于對(duì)加熱爐熱工性能重要性的認(rèn)識(shí)欠缺、設(shè)備、技術(shù)、費(fèi)用等問(wèn)題，致使加熱爐熱平衡測(cè)試得不到廣泛的應(yīng)用。加熱爐的控制操作大多依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)，根本無(wú)法準(zhǔn)確掌握加熱爐的熱工運(yùn)行狀況，導(dǎo)致加熱爐熱效率低下、能源浪費(fèi)嚴(yán)重及廢氣排放超標(biāo)等后果。而即使某些加熱爐進(jìn)行了熱平衡測(cè)試，也往往是通過(guò)借助外部技術(shù)力量來(lái)實(shí)現(xiàn)。一方面耗資較大；另一方面則因?yàn)闊崞胶鉁y(cè)試需選取6-8小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間段來(lái)完成，其結(jié)果只能代表某一工況下的爐子運(yùn)行狀況，并不能綜合反映加熱爐長(zhǎng)期控制運(yùn)行水平。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種在線診斷加熱爐運(yùn)行狀況并能夠挖掘其節(jié)能減排潛力的系統(tǒng)，一方面能夠使加熱爐熱平衡測(cè)試診斷技術(shù)手段得到廣泛的應(yīng)用，使更多的企業(yè)能夠準(zhǔn)確掌握加熱爐的熱工運(yùn)行狀況，避免加熱爐熱效率低下、能源浪費(fèi)嚴(yán)重及廢氣排放超標(biāo)等后果；另一方面，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱爐運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，現(xiàn)場(chǎng)操作維護(hù)人員能夠隨時(shí)調(diào)整加熱爐操作及控制，提高加熱爐熱效率，有效指導(dǎo)加熱爐的節(jié)能減排。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案—種加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)，包括-數(shù)據(jù)處理模塊，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和終端數(shù)據(jù)錄入，獲取加熱爐熱平衡分析模塊所需數(shù)據(jù)信息；所述數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)一步包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子模塊，采用標(biāo)準(zhǔn)OPC接口，建立與過(guò)程自動(dòng)化級(jí)的連接，采用 Windows下的多線程處理技術(shù)完成采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；
終端數(shù)據(jù)錄入子模塊，提供友好人機(jī)交互界面，由系統(tǒng)用戶(hù)手工錄入；-熱平衡分析模塊，對(duì)所述數(shù)據(jù)處理模塊獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，圖形化生成加熱爐運(yùn)行現(xiàn)狀。所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子模塊，通過(guò)OPC技術(shù)從基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)獲取加熱爐各段爐溫?cái)?shù)據(jù)，各段空煤氣流量數(shù)據(jù)，汽化冷卻水量、水壓、水溫?cái)?shù)據(jù)，蒸汽產(chǎn)量、溫度、壓力數(shù)據(jù)。所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子模塊進(jìn)一步包括子模塊1 組態(tài)需要從現(xiàn)場(chǎng)采集的加熱爐過(guò)程數(shù)據(jù)信息；子模塊2 開(kāi)啟OPC服務(wù)，與現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)連接；子模塊3 開(kāi)啟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集服務(wù)，從現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)讀取子模塊1中組態(tài)的數(shù)據(jù)；子模塊4 開(kāi)啟數(shù)據(jù)濾波和存儲(chǔ)服務(wù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理，消除噪聲數(shù)據(jù)；最后將處理好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。所述熱平衡分析模塊，所使用的熱平衡計(jì)算包括燃料燃燒計(jì)算、熱收入項(xiàng)計(jì)算、熱支出項(xiàng)計(jì)算。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1)本發(fā)明提供的加熱爐熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單，操作方便，響應(yīng)速度快，便于推廣；2)通常的熱平衡測(cè)試需選取6-8小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間段來(lái)完成，其結(jié)果只能代表某一工況下的爐子運(yùn)行狀況，并不能綜合反映加熱爐長(zhǎng)期控制運(yùn)行水平；在線熱平衡測(cè)試，可以實(shí)現(xiàn)加熱爐運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控；3)在對(duì)加熱爐運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控的基礎(chǔ)上，診斷分析加熱爐節(jié)能減排潛力之所在，可作為開(kāi)展加熱爐節(jié)能減排的參考；4)通常進(jìn)行一次成功的熱平衡測(cè)試，往往需要外部技術(shù)支持來(lái)實(shí)現(xiàn)，成本比較高； 在線熱平衡測(cè)試系統(tǒng)具有投入小，見(jiàn)效快的特點(diǎn)，能顯著減少不必要的成本。


圖1是本發(fā)明提供的加熱爐熱平衡在線測(cè)試診斷系統(tǒng)對(duì)象。圖2是本發(fā)明提供的加熱爐熱平衡在線測(cè)試診斷系統(tǒng)體系邏輯框圖。圖3是本發(fā)明中加熱爐熱平衡在線測(cè)試診斷結(jié)果圖。圖4是本發(fā)明中加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)的具體診斷實(shí)施框圖。
具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明加熱爐的熱平衡測(cè)試在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)該來(lái)說(shuō)是比較重要的，它能了解加熱爐的生產(chǎn)運(yùn)行狀況、了解加熱爐的燃料燃燒狀況、了解加熱爐各項(xiàng)熱收入和熱支出情況和了解加熱爐熱能有效利用效率和余能回收利用水平，通過(guò)對(duì)測(cè)試和計(jì)算結(jié)果的詳細(xì)分析和研究， 結(jié)合加熱爐的熱工操作、爐型結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)管理等方面的具體情況，對(duì)加熱爐的實(shí)際工作狀況做出科學(xué)的評(píng)價(jià)，總結(jié)出加熱爐的先進(jìn)節(jié)能經(jīng)驗(yàn)和找出加熱爐的不足之處，為進(jìn)一步提高加熱爐的生產(chǎn)技術(shù)水平提供可靠的科學(xué)依據(jù)。本發(fā)明提供的加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理模塊和熱平衡分析模塊。其中數(shù)據(jù)處理模塊包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和終端數(shù)據(jù)錄入。數(shù)據(jù)處理主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集包括通過(guò)OPC技術(shù)從基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)獲取加熱爐各段爐溫?cái)?shù)據(jù)，各段空煤氣流量數(shù)據(jù)，汽化冷卻水量、水壓、水溫?cái)?shù)據(jù)，蒸汽產(chǎn)量、溫度、壓力數(shù)據(jù)；以及通過(guò)人機(jī)界面終端輸入加熱爐熱平衡測(cè)試需要的其他相關(guān)數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集采用標(biāo)準(zhǔn)OPC接口與現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)銜接獲取通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量的數(shù)據(jù)；終端數(shù)據(jù)錄入由用戶(hù)通過(guò)人機(jī)界面手動(dòng)輸入熱平衡計(jì)算所需要的其他數(shù)據(jù)；熱平衡分析模塊基于熱工理論及能力守衡準(zhǔn)則，采用熱平衡計(jì)算公式對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將加熱爐熱收入與熱支出各項(xiàng)分別列出，不僅能夠?qū)崟r(shí)反映加熱爐的運(yùn)行情況，并可提供探尋節(jié)能減排的方向和途徑。熱平衡分析是基于熱工理論和能量守衡準(zhǔn)則對(duì)數(shù)據(jù)處理的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，生成反映加熱爐熱能運(yùn)行狀況的直觀數(shù)據(jù)表及圖形，為加熱爐的高效運(yùn)行提出診斷結(jié)論和合理的調(diào)整方向。本發(fā)明提供的加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理模塊和熱平衡分析模塊。其中數(shù)據(jù)處理模塊包含兩個(gè)子模塊，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊和終端數(shù)據(jù)錄入模塊。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集模塊采用國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)OPC接口，建立與過(guò)程自動(dòng)化級(jí)的連接， 采用Windows下的多線程處理技術(shù)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。實(shí)施步驟如下(1)組態(tài)需要從現(xiàn)場(chǎng)采集的加熱爐過(guò)程數(shù)據(jù)信息，包括加熱爐各段爐溫、加熱爐各段流量、爐壓等；(2)開(kāi)啟OPC服務(wù)，與現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)連接，包括PLC、DCS等；(3)開(kāi)啟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集服務(wù)，從現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)讀取(1)中組態(tài)的數(shù)據(jù)；(4)開(kāi)啟數(shù)據(jù)濾波和存儲(chǔ)服務(wù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理，消除噪聲數(shù)據(jù)；最后將處理好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。終端數(shù)據(jù)錄入模塊提供友好人機(jī)交互界面，由系統(tǒng)用戶(hù)手工錄入。錄入的數(shù)據(jù)是無(wú)法通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)采集到的數(shù)據(jù)，由專(zhuān)業(yè)設(shè)備獲取，對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高。熱平衡分析模塊，基于熱工理論和能量守衡準(zhǔn)則，通過(guò)熱平衡計(jì)算公式，對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊得到的加熱爐現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，最后以圖形化的方式將熱平衡分析結(jié)果展現(xiàn)給用戶(hù)，分析結(jié)果能直觀地反映加熱爐的運(yùn)行狀況，用戶(hù)通過(guò)結(jié)果可以為加熱爐的高效運(yùn)行提出診斷結(jié)論和合理的調(diào)整方向。熱平衡分析模塊中所使用到的熱平衡計(jì)算公式分為三大部分，第一燃料燃燒計(jì)算；第二 熱收入項(xiàng)計(jì)算；第三熱支出項(xiàng)計(jì)算。下面分別給出計(jì)算公式和說(shuō)明。1燃料燃燒計(jì)算1. 1低發(fā)熱量QdwQdw = 4. 187 (2580 · H2 % +8550 · CH4 % +14100 · CmHn%+5520 · H2S% +3046 ‘ C0% )式中、CH4CmHn%、H2S%、C0%表示氣體燃料各濕成份的體積含量。
1. 2空氣消耗系數(shù)η
權(quán)利要求
1.一種加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括-數(shù)據(jù)處理模塊，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和終端數(shù)據(jù)錄入，獲取加熱爐熱平衡分析模塊所需數(shù)據(jù)信息；所述數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)一步包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子模塊，采用標(biāo)準(zhǔn)OPC接口，建立與過(guò)程自動(dòng)化級(jí)的連接，采用Windows 下的多線程處理技術(shù)完成采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；終端數(shù)據(jù)錄入子模塊，提供友好人機(jī)交互界面，由系統(tǒng)用戶(hù)手工錄入； -熱平衡分析模塊，對(duì)所述數(shù)據(jù)處理模塊獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，圖形化生成加熱爐運(yùn)行現(xiàn)狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)，其特征在于所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子模塊，通過(guò)OPC技術(shù)從基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)獲取加熱爐各段爐溫?cái)?shù)據(jù)，各段空煤氣流量數(shù)據(jù)，汽化冷卻水量、水壓、水溫?cái)?shù)據(jù)，蒸汽產(chǎn)量、溫度、壓力數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集子模塊進(jìn)一步包括子模塊1 組態(tài)需要從現(xiàn)場(chǎng)采集的加熱爐過(guò)程數(shù)據(jù)信息； 子模塊2 開(kāi)啟OPC服務(wù)，與現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)連接；子模塊3 開(kāi)啟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集服務(wù)，從現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)讀取子模塊1中組態(tài)的數(shù)據(jù)； 子模塊4:開(kāi)啟數(shù)據(jù)濾波和存儲(chǔ)服務(wù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑處理，消除噪聲數(shù)據(jù)；最后將處理好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的加熱爐在線熱平衡測(cè)試診斷系統(tǒng)，其特征在于 所述熱平衡分析模塊，所使用的熱平衡計(jì)算包括燃料燃燒計(jì)算、熱收入項(xiàng)計(jì)算、熱支出項(xiàng)計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明涉及加熱爐運(yùn)行狀況評(píng)估診斷領(lǐng)域，特別適用加熱爐在線熱平衡測(cè)試及診斷。它包括數(shù)據(jù)處理和熱平衡分析兩個(gè)模塊。數(shù)據(jù)處理主要完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集包括通過(guò)OPC技術(shù)從基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)獲取加熱爐各段爐溫?cái)?shù)據(jù)，各段空煤氣流量數(shù)據(jù)，汽化冷卻水量、水壓、水溫?cái)?shù)據(jù)，蒸汽產(chǎn)量、溫度、壓力數(shù)據(jù)；以及通過(guò)人機(jī)界面終端輸入加熱爐熱平衡測(cè)試需要的其他相關(guān)數(shù)據(jù)；熱平衡分析是基于熱工理論和能量守衡準(zhǔn)則對(duì)數(shù)據(jù)處理的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，生成反映加熱爐熱能運(yùn)行狀況的直觀數(shù)據(jù)表及圖形，為加熱爐的高效運(yùn)行提出診斷結(jié)論和合理的調(diào)整方向。
文檔編號(hào)G01K17/00GK102175350SQ20111004321
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者張琳, 楊峰, 鄭宇航 申請(qǐng)人:中冶南方(武漢)威仕工業(yè)爐有限公司