本发明涉及油田加热炉技术领域,具体涉及一种油田加热炉运行状态评价方法和装置及设备。
背景技术:
油田加热炉是油气集输系统中处理、输送等环节应用最多的一种油田专用设备,其作用是将原油、天然气、油气混合物等加热至工艺所需要的温度,满足油气集输工艺及加工工艺的要求,是一种非常重要的油田生产设施。随着油气田勘探开发面积的增大、开发难度的增加,油田加热炉的数量越来越多。
加热炉在运行过程中主要有两方面指标,即生产指标和节能指标。目前对于加热炉的运行状态评价都只是单独从其中一个方面进行评价。当需要保证生产的时候就将生产指标调整至所需范围,当需要节能降耗时就将节能指标调整至所需范围,但无论哪一种方式都无法给出一个反映加热炉运行的综合结果,对此相关的国家/行业标准和政策法规也没有给出具体规定,导致目前应用于加热炉的管控系统对于加热炉的运行状态只能单纯的给出各个参数的具体数据,无法量化加热炉的综合运行状态。
因此,非常有必要研究一种可以对油田加热炉运行状态进行客观、量化综合评价的方法,以便于管理人员可以非常直观的判断出加热炉目前的运行情况。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种油田加热炉运行状态评价方法,用于对油田加热炉运行状态进行客观、量化综合评价。本发明还提供相应的装置及设备。
为实现上述目的,本发明第一方面提供一种油田加热炉运行状态评价方法,包括:选取用于评价加热炉运行状态的4个指标,4个指标包括排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度和热效率;按照设定周期t对每个指标连续采集n组数据并求平均值;根据各个指标的平均值,以及预先给出的每个指标在不同额定功率下的上限值和下限值,计算各个指标的得分;根据各个指标的得分和各个指标的权重,计算得出用于评价加热炉运行状态的总得分。
一种可能的实现方式中,所述计算各个指标的得分包括:
将排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度和热效率的平均值分别记为tpave、αave、twave、ηave;
根据加热炉的额定功率找出排烟温度对应的上限值tpmax和下限值tpmin,按照公式(1)计算排烟温度得分stp;
根据加热炉的额定功率找出过剩空气系数对应的上限制αmax和下限值αmin,按照公式(2)计算过剩空气系数得分sα;
根据加热炉的额定功率找出炉体外表面温度对应的上限值twmax和下限值twmin,按照公式(3)计算炉体外表面温度得分stw;
根据加热炉的额定功率找出热效率对应的上限值ηmax和下限值ηmin,按照公式(4)计算热效率得分sη;
一种可能的实现方式中,所述计算得出用于评价加热炉运行状态的总得分之前,还包括:根据加热炉的历史运行数据、经验数据和专家数据,计算各个指标的权重,分别记为ωtp、ωα、ωtw、ωη。
一种可能的实现方式中,所述根据加热炉的历史运行数据、经验数据和专家数据,计算各个指标的权重,包括:
根据加热炉的历史运行数据得到一组各指标的权重
按照公式(5)和公式(6)计算各指标权重;
一种可能的实现方式中,所述计算得出用于评价加热炉运行状态的总得分,包括:按照公式(7)计算总得分s;
s=ωtp×stp+ωα×sα+ωtw×stw+ωη×sη(7)
基于总得分s的评级规则为:s<60分,不合格;60≤s<75分,三级运行;75≤s<90分,二级运行;90≤s≤100分,一级运行。
本发明第二方面,提供一种油田加热炉运行状态评价装置,包括:
数据采集模块,用于选取用于评价加热炉运行状态的4个指标,按照设定周期t对每个指标连续采集n组数据并求平均值,4个指标包括排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度和热效率;
第一计算模块,用于根据各个指标的平均值,以及预先给出的每个指标在不同额定功率下的上限值和下限值,计算各个指标的得分;
第二计算模块,用于根据各个指标的得分和各个指标的权重,计算得出用于评价加热炉运行状态的总得分。
一种可能的实现方式中,所述第一计算模块具体用于:
将排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度和热效率的平均值分别记为tpave、αave、twave、ηave;
根据加热炉的额定功率找出排烟温度对应的上限值tpmax和下限值tpmin,按照公式(1)计算排烟温度得分stp;
根据加热炉的额定功率找出过剩空气系数对应的上限制αmax和下限值αmin,按照公式(2)计算过剩空气系数得分sα;
根据加热炉的额定功率找出炉体外表面温度对应的上限值twmax和下限值twmin,按照公式(3)计算炉体外表面温度得分stw;
根据加热炉的额定功率找出热效率对应的上限值ηmax和下限值ηmin,按照公式(4)计算热效率得分sη;
一种可能的实现方式中,所述第二计算模块具体用于:各个指标的权重分别记为ωtp、ωα、ωtw、ωη,按照公式(7)计算总得分s;
s=ωtp×stp+ωα×sα+ωtw×stw+ωη×sη(7)
基于总得分s的评级规则为:s<60分,不合格;60≤s<75分,三级运行;75≤s<90分,二级运行;90≤s≤100分,一级运行。
本发明第三方面,提供一种计算机设备,包括处理器、存储器、总线和通信接口;所述存储器用于存储计算机执行指令,所述处理器与所述存储器通过所述总线连接,当所述计算机设备运行时,所述处理器执行所述存储器存储的所述计算机执行指令,以使所述计算机设备执行如权利要求1所述的油田加热炉运行状态评价方法。
本发明第四方面,提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括计算机执行指令,所述计算机执行指令当被计算机设备执行时使所述计算机设备执行如权利要求1所述的油田加热炉运行状态评价方法。
从以上技术方案可以看出,本发明实施例具有以下优点:
本发明通过计算排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度、热效率这4个指标各分项得分,进而计算总得分,对于加热炉运行状态的评价非常客观和直观,并且原理简单,计算复杂度低,容易编程实现,对硬件性能的要求较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案,下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的一种油田加热炉运行状态评价方法的流程图;
图2是本发明实施例提供的一种油田加热炉运行状态评价装置的结构图;
图3是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元,而是可选地还包括没有列出的步骤或单元,或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面通过具体实施例,进行详细的说明。
本发明实施例提供一种油田加热炉运行状态评价方法。
该方法基于国家标准gb/t31453-2015以及一些数学计算方法,对加热炉运行状态进行评价计算。该方法的具体实现流程如图1所示,主要步骤包括:①指标限值分配;②数据采集与处理;③计算排烟温度得分;④计算过剩空气系数得分;⑤计算炉体外表面温度得分;⑥计算热效率得分;⑦计算各分项权重;⑧计算总得分;⑨根据总得分划分评级。
下面对各个步骤具体说明如下:
步骤1:指标限值分配。
本发明根据国标gb/t31453-2015的规定,选取排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度、热效率这4个指标。其中,排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度可以通过传感器直接测量得到,属于节能指标;热效率需要通过先采集一些其他数据,然后利用正平衡或反平衡方法计算得到,属于生产指标。这4个指标在国标gb/t31453-2015中的规定如表1所示。
表1
对于排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度,表1中给出了加热炉不同额定功率下的限定值,即指标不能超过这个数值,可以认为是指标的上限。排烟温度根据经验一般不希望低于120℃,低于这个温度容易在烟筒顶部形成酸雨,所以排烟温度的下限为120℃。过剩空气系数根据其数学定义,其最小值应为1,故本发明选取1作为过剩空气系数的下限。此外,根据经验过剩空气系数一般在1.05~1.25范围内最佳,本发明选取1.2作为过剩空气系数的最优值。炉体外表面温度根据常识一般不会低于周围环境温度,故本发明选取炉体外表面周围2米内的环境温度(空气温度)作为炉体外表面温度的下限。
热效率根据其数学定义,计算结果的范围应为0%~100%。表1中不仅给出了加热炉不同额定功率下的限定值,还给出了节能评价值。这里,限定值表示热效率必须要达到这个值以上,否则不能保证生产。而节能评价值表示超过这个数值以后可以认为是节能状态。本发明将限定值作为热效率的下限,100%作为热效率的上限。最终各指标分配好的上下限范围如表2所示。
表2
步骤2:数据采集与处理。
设数据采集周期为t,对每一个指标连续采集n组数据(一般n=50),对这n组数据求平均值,这样可以得到排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度、热效率的平均值tpave、αave、twave、ηave。
步骤3:计算排烟温度得分。
首先根据加热炉的额定功率按照表2找到排烟温度对应的上下限tpmax,tpmin。然后按照公式(1)计算排烟温度得分,最低分0,最高分100。
步骤4:计算过剩空气系数得分。
首先根据加热炉的额定功率按照表2找到过剩空气系数对应的上下限αmax,αmin。然后按照公式(1)计算过剩空气系数得分,最低分0,最高分100。
步骤5:计算炉体外表面温度得分。
首先根据加热炉的额定功率按照表2找到炉体外表面温度对应的上下限twmax,twmin。然后按照公式(3)计算炉体外表面温度得分,最低分0,最高分100。
步骤6:计算热效率得分。
首先根据加热炉的额定功率按照表2找到热效率对应的上下限ηmax,ηmin。然后按照公式(4)计算热效率得分,最低分0,最高分100。
步骤7:计算各分项权重。
首先根据加热炉的历史运行数据给出一组各指标的权重
步骤8:计算总得分。
按照公式(7)计算总得分。
s=ωtp×stp+ωα×sα+ωtw×stw+ωη×sη(7)
步骤9:根据总得分划分评级。
本发明设计的评级规则为:s<60分,不合格;60≤s<75分,三级运行;75≤s<90分,二级运行;90≤s≤100分,一级运行。
以上,对本发明实施例的方法进行了详细说明。该方法通过计算排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度、热效率这4个指标各分项得分,进而计算总得分,对于加热炉运行状态的评价非常客观和直观,并且原理简单,计算复杂度低,容易编程实现,对硬件性能的要求较低。
请参考图2,本发明实施例还提供一种油田加热炉运行状态评价装置,包括:
数据采集模块20,用于选取用于评价加热炉运行状态的4个指标,按照设定周期t对每个指标连续采集n组数据并求平均值,4个指标包括排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度和热效率;
第一计算模块21,用于根据各个指标的平均值,以及预先给出的每个指标在不同额定功率下的上限值和下限值,计算各个指标的得分;
第二计算模块22,用于根据各个指标的得分和各个指标的权重,计算得出用于评价加热炉运行状态的总得分。
一种可能的实现方式中,所述第一计算模块21具体用于:
将排烟温度、过剩空气系数、炉体外表面温度和热效率的平均值分别记为tpave、αave、twave、ηave;
根据加热炉的额定功率找出排烟温度对应的上限值tpmax和下限值tpmin,按照公式(1)计算排烟温度得分stp;
根据加热炉的额定功率找出过剩空气系数对应的上限制αmax和下限值αmin,按照公式(2)计算过剩空气系数得分sα;
根据加热炉的额定功率找出炉体外表面温度对应的上限值twmax和下限值twmin,按照公式(3)计算炉体外表面温度得分stw;
根据加热炉的额定功率找出热效率对应的上限值ηmax和下限值ηmin,按照公式(4)计算热效率得分sη;
一种可能的实现方式中,所述第二计算模块22具体用于:各个指标的权重分别记为ωtp、ωα、ωtw、ωη,按照公式(7)计算总得分s;
s=ωtp×stp+ωα×sα+ωtw×stw+ωη×sη(7)
基于总得分s的评级规则为:s<60分,不合格;60≤s<75分,三级运行;75≤s<90分,二级运行;90≤s≤100分,一级运行。
请参考图3,本发明实施例还提供一种计算机设备30,包括处理器31、存储器33、总线和通信接口32;所述存储器33用于存储计算机执行指令,所述处理器31与所述存储器33通过所述总线连接,当所述计算机设备运行时,所述处理器31执行所述存储器33存储的所述计算机执行指令,以使所述计算机设备执行如上文所述的油田加热炉运行状态评价方法。
本发明实施例还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括计算机执行指令,所述计算机执行指令当被计算机设备执行时使所述计算机设备执行如上文所述的油田加热炉运行状态评价方法。
以上,通过具体实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详细描述的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
应当理解,上述各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;本领域的普通技术人员,可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和保护范围。