专利名称：用于加热炉出口温度的综合控制方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种综合控制方法及装置，尤其是指一种用于加热炉出口温度的综合控制方法及装置，属于自动控制技术领域。
背景技术：
目前，在石油化工的生产过程中，管式加热炉是主要工艺设备之一，以下简称加热炉。如图1所示，为现有的加热炉的综合控制系统，一般包括炉进料量控制系统I、炉膛及炉出口温度控制系统II和燃料油和/或瓦斯压力控制系统III。炉进料量控制系统I与炉膛及炉出口温度控制系统II之间并没有直接而有机地联系。加热炉出口的温度控制要求非常苛刻，控制的平稳与否从某一方面讲就是装置产品收率的最大化，成本的最低化，起着非常重要的因素。但是加热炉出口温度存在着严重的纯滞后，使得从事生产过程控制的人员设计出了很多的控制方案以消除大时滞对生产过程的影响，如Smith预估补偿、大林算法、卡尔曼算法、预估预测控制等，但由于考虑的系统范围小，并且就温度的控制而控制，没有考虑真正影响温度的变量，有的考虑也是简单加入一个前馈而已，并没有真正把主要的干扰到来之前就加以抑制，加以消除，因此控制效果并不理想。
严格地说，我们的工业生产过程都是非线性控制，对于非线性程度较弱的系统，通过线性化就可以得到在一定范围内等效的线性模型。故可采用线性系统的一整套控制理论与方法，进行分析与设计。然而对于非线性较强的系统，采用线性化的处理方法往往会产生很大的偏差，甚至会得出完全相反的结论。因此为了满足系统的特殊要求，或者为了进一步改善控制系统的性能指标，人为地引入非线性控制规律，对于燃料油和/或瓦斯压力控制系统采用最短时间控制。
本发明的设计人针对现有技术的这一缺点，对整个加热炉的控制系统的方法及装置进行整体的调整、改进，其中在炉膛及炉出口温度控制系统、燃料油和/或瓦斯压力控制系统中采用一种仿人智能调节器，这种仿人智能调节器的具体工作原理在申请号为00102004.8的中国专利申请公开说明书中有详细的描述。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种加热炉出口温度的综合控制方法及装置，对加热炉出口温度的主要干扰、加热炉的进料量、加热炉的各种压力在还没有影响到来之前就加以控制，尤其是加热炉的进料量这个对加热炉的出口温度来说可测不可控的变量，通过整个大系统的设计转换成一个即可测又可控的变量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下用于加热炉出口温度的综合控制方法，该综合控制方法包括两部分的控制，一部分是对炉膛及炉出口温度的控制，为了抑制干扰，将可测不可控的干扰量变成即可测又可控的变量，在流量调节器与流量调节阀之间增加一个纯滞后环节e-τs，加以抑制、消除干扰，液面或流量变化提前作用于炉膛温度；一部分是对燃料油和/或瓦斯压力的控制，采用Bang-Bang+PI的双模控制方法，使测量迅速逼近给定值，以消除余差，将上述两部分控制获得的信号一起传送到CALC软件计算机模块中，经过CALC系统信号的叠加综合处理后，其输出信号作用于加热炉的出口，从而实现对加热炉出口温度的控制。
所述的进料量的变化与炉出口、炉膛温度的变化构成一串级加前馈的控制方法，所述的进料量的串级控制的方法步骤如下(10)程序开始；(20)由进料量的测量值Qk与进料量的给定值Qo之差，即变化的进料量ΔQ＝(Qk-Qo)；(30)通过PID算式运算后，得Δu；(40)所得Δu为前一个流量u(k-1)减去后一个流量u(k-2)；然后将其分为两路进行控制(50)一路经过纯滞后环节e-τs算式运算；(60)其输出AOUT1返回步骤(20)依次循环，再去调节输出控制流量调节阀的开度；(70)关闭系统，程序结束；(50’)另一路与一个系数K相乘，即K·Δu，输出去炉膛、炉出口温度控制系统；所述的炉出口、炉膛温度的前馈控制方法步骤如下(210)程序开始；(220)炉出口温度测量值Y(k)与炉出口温度给定值Yo之差即ΔY＝Y(k)-Yo；(230)通过炉出口温度的PID1算式运算后，得Wo，作为炉膛温度控制系统的给定值；(240)炉膛温度测量值W(k)与炉膛温度控制系统的给定值Wo之差，即ΔW＝W(k)-Wo；(250)通过炉膛温度的PID2算式运算后，得ΔH；(260)其输出ΔH与进料量的串级控制中的步骤(50’)相加减；(270)其输出分别返回步骤(220)、(240)依次循环，去控制温度控制系统的瓦斯调节阀开度；(280)关闭系统，程序结束。
所述的纯滞后环e-τs节中的纯滞后时间τ，一般设定在40-80秒之间，所述的纯滞后时间τ最好设定在50-60秒之间。炉进料量纯滞后环节对炉出口温度控制转换成可测又可控的变量控制的整定阀位设置，提降量的阀位输出变化量与压力调节阀的变化量的整定系数一般为0.6-1.0之间，该整定系数最好可进一步为0.75-0.85之间。
在燃料油和/或瓦斯压力控制系统中，采用Bang-Bang+PI的双模控制方法的步骤如下(11)程序开始；(20)由给定值Pk与压力测量值Po之差即获得en；即en＝Pk-Po；(31)对en的绝对值进行比较，即|en|≥δ；(40)当|en|＜δ，则其当前的输出U(k)为上一个被控变量U(k-1)，即U(k)＝U(k-1)；(50)其输出AOUT返回步骤(20)，与给定值进行比较判断，如此循环；(60)关闭系统，程序结束；(40’)当|en|≥δ时，对en与0进行比较；(50’)当en＜0时，即U(k)有一个阀位变化小的输出值，输出值U(K-1)减去一个β，则产生一个新的被控变量U(k+1)，同时产生一个新的压力测量值P(k+1)；(50)其输出AOUT，返回步骤(20)，与压力给定值P(k)进行比较；(60)关闭系统，程序结束；(60’)当en≥0时，即U(k)有一个阀位变化大的输出值，输出值U(K-1)加上一个β，则产生一个新的被控变量U(k+1)，和一个新的压力测量值P(k+1)；(50)其输出AOUT，返回步骤(20)，与压力给定值P(k)进行比较(60)关闭系统，程序结束。
其中，在Bang-Bang+PI的双模控制方法中，由于引入仿人智能P、I调节器，所以建立仿人智能的比例、积分数学模型，在线动态辩识数学模型和提高仿人智能调节器的智商程序，仿人智能P、I调节器参数整定，根据现场的实际参数及出口温度、炉膛温度波动的实际范围确定出二个出口温度|en|范围定在±0.3℃至±2℃之间，其仿人智能P、I的算式为u(k)=kp*e(k)+kIΣi=1ke(I)+kd*[e(k)-e(k-1)]+u(k-1)]]>上升段kp＝1/P＝1/[(1/|e|)*A+B] kI＝1/TI＝1/[(1/|e|)*C+D下降段kp＝1/P＝1/[(1/|e|)*E+F] kI＝1/TI＝G由于仿人智能的P、I算式是离散化的，采样时间短虽然使得离散化变化连续化越来越接近en和en-1、en-2的数据基本相同，而动态辨识曲线的性能反而降低，太长则延长了控制周期效果也降低，根据现场实际，把采样的时间为2-3秒。
用于加热炉出口温度的综合控制系统，该系统由炉管21、炉进料量控制系统I、炉膛及炉出口温度控制系统II和燃料油和/或瓦斯压力控制系统III组成，炉进料量控制系统I、燃料油和/或瓦斯压力控制系统III的输出信号传给炉膛及炉出口温度控制系统II，其中，炉进料量控制系统I包括炉进料量孔板9、进料量流量变送器10、流量调节器11、进料流量调节阀12、塔液面变送器17、液面调节器18、切换开关19、塔20，所述的塔液面变送器17与塔20相连，所述的炉进料量孔板9安装在炉管21上，所述的流量调节器11通过进料量流量变送器10与炉进料量孔板9相连，所述的切换开关19通过液面调节器18与塔液面变送器17相连；炉膛及炉出口温度控制系统II包括炉出口温度热电偶4、炉膛温度热电偶5、进炉瓦斯调节阀8、炉膛温度调节器24、炉出口温度调节器23、管式加热炉16，所述的炉出口温度热电偶4与炉出口温度调节器23相连，所述的炉膛温度热电偶5连在管式加热炉16与炉膛温度调节器24之间，所述的进炉瓦斯调节阀8安装在炉管21上；燃料油和/或瓦斯压力控制系统III包括压力变送器1、压力调节器22、压力调节阀3、瓦斯罐15，所述的压力调节器22通过压力变送器1与瓦斯罐15相连，所述的压力调节阀3一端与压力调节器22相连，另一端安装在炉管21上；在炉膛及炉出口温度控制系统II的流量调节器11与进料流量调节阀12之间连有一用于信号处理的CALC软件计算机模块14，在燃料油和/或瓦斯压力控制系统III中，所述炉膛温度调节器24使用炉膛温度仿人智能PI调节器7，炉出口温度调节器23使用炉出口温度仿人智能PI调节器6，瓦斯压力调节器22使用瓦斯压力双模调节器2，所述的瓦斯压力双模调节器2设置在压力变送器1压力调节阀3之间，所述的炉出口温度仿人智能PI调节器6与所述的炉膛温度仿人智能PI调节器7相连。
在装置的液面或炉进料的流量控制系统中，增加了一个e-τs纯滞后环节，这样炉进料量对炉出口温度的可测不可控的变量转换成了即可测又可控的变量控制，液面或流量变化提前作用于炉膛温度。当塔内液面上升或下降，或装置升、降处理量时，阀位的输出必须要开大或关小，但由于加入了纯滞后环节e-τs，其变化就要等到τ时间后流量调节阀才开始动作，而在τ之前，其流量变化的信号已经使加热炉出口温度控制系统的瓦斯调节阀提前动作，把炉膛温度升高或降低某一个值。等τ时间一到，变化的流量进入了加热炉，从而使出口温度保持不变。加热炉进料量预控的实现，对出口温度控制系统来说是把其可测不可控的干扰转换成可测又可控的变量。
炉出口温度与炉膛温度控制是采用仿人智能P、I调节器，并且与瓦斯压力双模控制、炉进料量纯滞后环节对炉出口温度控制，将可测不可控的变量转换成可测又可控的变量，实行综合控制。
使用本发明的有益效果在于本发明的优点是把对加热炉出口温度的主要干扰、加热炉的进料量、加热炉的燃料油或瓦斯压力在还没有影响到来之前就加以综合控制。把加热炉的进料量这个对加热炉的出口温度来说可测不可控的变量，通过整个大系统的设计转换成对加热炉出口温度来说是即可测又可控。把加热炉的燃料油或瓦斯压力的波动通过双模控制抑制了最小。炉出口温度与炉膛温度控制是当外界因素，如环境温度、空气预热温度、炉膛气压、烟气氧量、排烟温度、瓦斯压力、进料量等发生变化都会影响炉出口温度和炉膛温度的平稳，而炉膛温度最为灵敏。这些变化反映到炉膛温度热偶5，使之变化的信息送经炉膛温度仿人智能调节器7，再输出到进炉瓦斯调节阀8，改变其大小，以保证炉出口温度平稳。同样，炉出口温度热偶4发生变化后，其信息通过炉出口温度仿人智能调节器6，把变化的信息送到炉膛温度仿人智能调节器7中，是进炉瓦斯调节阀8动作后，保持炉出口温度平稳。
四
图1为现有的加热炉出口温度综合控制系统图。
图2为本发明的加热炉出口温度综合控制系统图。
图3为本发明燃料油和/或瓦斯压力的控制，采用Bang-Bang+PI双模控制的框图。
图4为本发明炉膛及炉出口温度的控制，对炉进料量采用纯滞后环节e-τs控制的框图。
图5为本发明燃料油和/或瓦斯压力的控制，采用Bang-Bang+PI双模控制程序流程图。
图6为本发明炉膛及炉出口温度的控制，对炉进料量采用纯滞后环节e-τs控制程序流程图。
图中1.瓦斯压力变送器 2.瓦斯压力双模调节器3.瓦斯压力调节阀 4.炉出口温度热电偶5.炉膛温度热电偶 6.炉出口温度仿人智能P、I调节器7.炉膛温度仿人智能P、I调节器 8.进炉瓦斯调节阀9.炉进料量孔板 10.进料量流量变送器11.流量调节器 12.进料流量调节阀13.软件模块纯滞后环节 14.软件计算模块15.瓦斯罐 16.管式加热炉17.塔液面变送器18.液面调节器19.切换开关20.塔21.炉管22.瓦斯压力调节器23.炉出口温度调节器24.炉膛温度调节器
五具体实施例方式
下面以石油加工厂糠醛精制装置的废液加热炉采用的综合控制系统为例，对本发明进行详细说明。
如图2所示，用于加热炉出口温度的综合控制系统，该系统包括炉管21、炉进料量控制系统I、炉膛及炉出口温度控制系统II和燃料油和/或瓦斯压力控制系统III，炉进料量控制系统的输出信号传给炉膛及炉出口温度控制系统，所述的燃料油和/或瓦斯压力控制系统的输出信号传送给炉膛及炉出口控制系统，其中，炉进料量控制系统I包括炉进料量孔板9、进料量流量变送器10、塔液面变送器17、液面调节器18、塔20，所述的塔液面变送器17与塔20相连，所述的炉进料量孔板9安装在炉管21上，所述的流量调节器11通过进料量流量变送器10与炉进料量孔板9相连，所述的切换开关19通过液面调节器18与塔液面变送器17相连；炉膛及炉出口温度控制系统II包括炉出口温度热电偶4、炉膛温度热电偶5、进炉瓦斯调节阀8、流量调节器11、进料流量调节阀12、管式加热炉16、切换开关19、炉膛温度调节器24、炉出口温度调节器23，所述的炉出口温度热电偶4与炉出口温度调节器23相连，所述的炉膛温度热电偶5连在管式加热炉16与炉膛温度调节器24之间，所述的进炉瓦斯调节阀8安装在炉管21上；燃料油和/或瓦斯压力控制系统III包括压力变送器1、压力调节器22、压力调节阀3、瓦斯罐15；在炉膛及炉出口温度控制系统II的流量调节器11与进料流量调节阀12之间连有一用于信号处理的CALC软件计算模块14，在燃料油和/或瓦斯压力控制系统III中，所述炉膛温度调节器24使用炉膛温度仿人智能PI调节器7，炉出口温度调节器23使用炉出口温度仿人智能PI调节器6，瓦斯压力调节器22使用瓦斯压力双模调节器2，所述的瓦斯压力双模调节器2设置在压力变送器1压力调节阀3之间，所述的炉出口温度仿人智能PI调节器6与所述的炉膛温度仿人智能PI调节器7相连。
如图3所示，为本发明燃料油和/或瓦斯压力的控制，采用Bang-Bang+PI双模控制的方框图示意图。在加热炉所需的瓦斯压力上，输入给定值Pk＝0.22Mpa，将|en|区间设为δ＝0.006Mpa，超出这个范围阀位则在原来基础上增加或减少15％，即β为15％。当瓦斯罐15的系统瓦斯压力发生波动时，通过瓦斯压力变送器具检测出来的测量值和给定值Pk相减，得到|en|值，一部分|en|值传递到瓦斯压力双模调节器2即PID中，瓦斯压力双模调节器2输出，作用于对象1即瓦斯压力调节阀3上。另一部分|en|值与δ进行比较，当瓦斯压力的偏差en＞0.006Mpa时，瓦斯压力调节阀3快速动作±15％阀位，实现了双模控制，保证了瓦斯压力平稳；如果当瓦斯压力的偏差en＜0.006Mpa时，瓦斯压力双模调节器2的输出信号再通过CALC软件计算模块14，直接作为炉出口温度的前馈信号，对进炉瓦斯调节阀8作用一个量值，控制对象2即进炉瓦斯调节阀8根据瓦斯压力的高、低进行关一点或开一点的控制，从而保证炉出口温度不受干扰。
如图5所示，为本发明燃料油和/或瓦斯压力的控制，采用Bang-Bang+PI双模控制的程序流程图，其控制方法的步骤如下(10)程序开始；(20)由给定值0.22Mpa与压力测量值Po之差即获得en；即en＝Pk-Po；(30)对en的绝对值进行比较，即|en|≥0.006Mpa；(40)当|en|＜0.006Mpa，则其当前的输出U(k)为上一个被控变量U(k-1)，即U(k)＝U(k-1)；(50)其输出AOUT返回步骤(20)，与给定值进行比较判断，如此循环；(60)关闭系统，程序结束；(40’)当|en|≥0.006Mpa时，对en与0进行比较；(50’)当en＜0时，即U(k)有一个阀位变化小的输出值，输出值U(K-1)减去一个β，则产生一个新的被控变量U(k+1)，同时产生一个新的压力测量值P(k+1)；(50)其输出AOUT，返回步骤(20)，与压力给定值P(k)进行比较；(60)关闭系统，程序结束；(60’)当en≥0时，即U(k)有一个阀位变化大的输出值，输出值U(K-1)加上一个β，则产生一个新的被控变量U(k+1)，和一个新的压力测量值P(k+1)；(50)其输出AOUT，返回步骤(20)，与压力给定值P(k)进行比较；(60)关闭系统，程序结束。
一般情况下，对瓦斯压力阀的控制在±0.03Mpa范围左右，经过双模控制后，现在已将其控制在±0.007Mpa范围，实现压力控制的平稳，使得加热炉出口温度操作正常时波动在±1℃之间。
如图4、图6所示，为本发明炉膛及炉出口温度的控制，对炉进料量采用纯滞后环节e-τs控制的框图及程序流程图。
进加热炉的流量孔板9通过流量变送器10，把变化的信息传送到流量调节器11，通过流量调节器11的输出变化其一是把变化的信号直接通过CALC软件计算模块14送到加热炉的进炉瓦斯调节阀8上，使之先开或先关一点，让炉膛温度升高或降低一点；其二是流量调节器11输出变化的信号，通过一个纯滞后环节13，在等待60秒后，直接作用到进料流量调节阀12上，但这时炉膛温度已升高或降低一点，增加或减少的变化流量通过炉管21经过炉膛温度的加热到炉出口温度还是保持了基本不变，这样也保证了炉出口温度的平稳。
进料量的变化与炉出口、炉膛温度的变化构成一串级加前馈的控制方法，所述的进料量的串级控制的方法步骤如下(10)程序开始；(20)由进料量的测量值Qk与进料量的给定值Qo之差，即变化的进料量ΔQ＝(Qk-Qo)(30)通过PID算式运算后，得Δu；(40)所得Δu为前一个流量u(k-1)减去后一个流量u(k-2)；然后将其分为两路进行控制(50)一路经过纯滞后环节e-τs算式运算；(60)其输出AOUT1返回步骤(20)依次循环，再去调节输出控制流量调节阀的开度(70)关闭系统，程序结束；(50’)另一路与一个系数K相乘，即K·Δu，输出去炉膛、炉出口温度控制系统；所述的炉出口、炉膛温度的前馈控制方法步骤如下(210)程序开始；(220)炉出口温度测量值Y(k)与炉出口温度给定值Yo之差即ΔY＝Y(k)-Yo；(230)通过炉出口温度的PID1算式运算后，得Wo，作为炉膛温度控制系统的给定值；(240)炉膛温度测量值W(k)与炉膛温度控制系统的给定值Wo之差，即ΔW＝W(k)-Wo；(250)通过炉膛温度的PID2算式运算后，得ΔH(260)其输出ΔH与进料量的串级控制中的步骤(50’)相加减(270)其输出分别返回步骤(220)、(240)依次循环，去控制温度控制系统的瓦斯调节阀开度；(280)关闭系统，程序结束。
在本控制系统纯滞后时间τ定为60秒，仿人智能PI的采样周期定为2秒。阀位整定系数为0.8秒。即提降量的阀位输出变化为I，则瓦斯调节阀的变化为0.8。
其中所采用的仿人智能P、I调节器是在PID运算回路中，建立仿人智能的比例、积分数学模型，在线动态辩识数学模型和提高仿人智能调节器的智商程序。
仿人智能P、I调节器参数整定，根据现场的实际参数及出口温度、炉膛温度波动的实际范围确定出二个|en|范围。
出口温度|en|的范围定在±0.3℃，仿人智能P、I的算式为u(k)=kp*e(k)+kIΣi=1ke(I)+kd*[e(k)-e(k-1)]+u(k-1)]]>上升段
kp＝1/P＝1/[(1/|e|)*A+B] kI＝1/TI＝1/[(1/|e|)*C+D下降段kp＝1/P＝1/[(1/|e|)*E+F] kI＝1/TI＝G炉膛温度波动的范围一般为±10℃-20℃左右。因此这个|en|的区间制定不能太小，但也不能太大，否则调节器的输出不是动作幅度大、太灵敏就是动作幅度小、反应迟钝。为此制定了|en|＝±2℃，仿人智能P、I的算式同上。
炉进料量控制系统给定值P＝60I＝0.60＝0.3K＝1.8纯滞后环节e-τ的I＝45料KΔu＝1.8×Δu炉出口温度控制系统给定值上升段Kp＝1/P＝1/[(1/|e|)×A+B]A＝1.2 B＝1.7Kz＝1/T1＝1/[(1/|e|)×C+D] C＝0.8 D＝0.3下降段KP＝1/P＝1/[(1/|e|)×E+F]E＝0.5 F＝0.3Kz＝1/T1＝GG＝0.2炉膛温度控制系统给定值上升段A＝1.6B＝1.2C＝1.1D＝0.5下降段E＝0.3F＝0.2G＝0.1由于仿人智能的P、I算式是离散化的，因此采样周期的制定尤为重要。采样时间短虽然使得离散化变化连续化越来越接近en和en-1、en-2的数据基本相同而动态辨识曲线的性能反而降低。太长则延长了控制周期效果也降低。只有根据现场实际，把采样的时间确定为2秒为最佳。
如上道工序有塔20的液面变送器17，通过液面调节器18，经切换开关19，与进料流量调节器11、进料流量变送器10串级构成的网络，其动作原理也同上。
权利要求
1.用于加热炉出口温度的综合控制方法，该综合控制方法包括两控制部分一部分是对炉膛及炉出口温度的控制，另一部分是对燃料油和/或瓦斯压力的控制，其特征在于，为了抑制干扰，将可测不可控的干扰量变成即可测又可控的变量，在炉膛及炉出口温度的控制中增加一个纯滞后环节e-τs，其进料量的变化与炉出口、炉膛温度的变化构成一串级加前馈的控制方法；在燃料油和/或瓦斯压力的控制中采用Bang-Bang+PI的双模控制方法，使测量值迅速逼近给定值，以消除余差，上述两控制部分获得的信号一起传送到CALC软件计算机模块中，经过CALC系统信号的叠加综合处理后，其输出信号作用于加热炉的出口温度控制系统的瓦斯调节阀上，从而实现对加热炉出口温度的控制。
2.根据权利要求1所述的加热炉出口温度的综合控制方法，其特征在于，所述的进料量的变化与炉出口、炉膛温度的变化构成一串级加前馈的控制方法，所述的进料量的串级控制的方法步骤如下(10)程序开始；(20)由进料量的测量值Qk与进料量的给定值Qo之差，即变化的进料量ΔQ＝(Qk-Qo)；(30)通过PID算式运算后，得Δu；(40)所得Δu为前一个流量u(k-1)减去后一个流量u(k-2)；然后将其分为两路进行控制(50)一路经过纯滞后环节e-τs算式运算；(60)其输出AOUT1返回步骤(20)依次循环，再去调节输出控制流量调节阀的开度；(70)关闭系统，程序结束；(50’)另一路与一个系数K相乘，即K·Δu，输出去炉膛、炉出口温度控制系统；所述的炉出口、炉膛温度的前馈控制方法步骤如下(210)程序开始；(220)炉出口温度测量值Y(k)与炉出口温度给定值Yo之差即ΔY＝Y(k)-Yo；(230)通过炉出口温度的PID1算式运算后，得Wo，作为炉膛温度控制系统的给定值；(240)炉膛温度测量值W(k)与炉膛温度控制系统的给定值Wo之差，即ΔW＝W(k)-Wo；(250)通过炉膛温度的PID2算式运算后，得ΔH；(260)其输出ΔH与进料量的串级控制中的步骤(50’)相加减；(270)其输出分别返回步骤(220)、(240)依次循环，去控制温度控制系统的瓦斯调节阀开度；(280)关闭系统，程序结束。
3.根据权利要求2所述的加热炉出口温度的综合控制方法，其特征在于，所述的纯滞后环e-τs节中的纯滞后时间τ，一般设定在40-80秒之间。
4.根据权利要求3所述的加热炉出口温度的综合控制方法，其特征在于，所述的纯滞后时间τ最好设定在50-60秒之间。
5.根据权利要求4所述的加热炉出口温度的综合控制方法，其特征在于，炉进料量纯滞后环节对炉出口温度控制转换成可测又可控的变量控制的整定阀位设置，提降量的阀位输出变化量与压力调节阀的变化量的整定系数一般为0.6-1.0之间。
6.根据权利要求5所述的加热炉出口温度的综合控制方法，其特征在于，所述的提降量的阀位输出变化量与压力调节阀的变化量的整定系数最好是0.75-0.85之间。
7.根据权利要求1所述的加热炉出口温度的综合控制方法，其特征在于，在燃料油和/或瓦斯压力控制系统中，采用Bang-Bang+PI的双模控制方法的步骤如下(10)程序开始；(20)由给定值Pk与压力测量值Po之差即获得en；即en＝Pk-Po；(30)对en的绝对值进行比较，即|en|≥δ；(40)当|en|＜δ，则其当前的输出U(k)为上一个被控变量U(k-1)，即U(k)＝U(k-1)；(50)其输出AOUT返回步骤(20)，与给定值进行比较判断，如此循环；(60)关闭系统，程序结束；(40’)当|en|≥δ时，对en与0进行比较；(50’)当en＜0时，即U(k)有一个阀位变化小的输出值，输出值U(K-1)减去一个β，则产生一个新的被控变量U(k+1)，同时产生一个新的压力测量值P(k+1)；(50)其输出AOUT，返回步骤(20)，与压力给定值P(k)进行比较；(60)关闭系统，程序结束；(60’)当en≥0时，即U(k)有一个阀位变化大的输出值，输出值U(K-1)加上一个β，则产生一个新的被控变量U(k+1)，和一个新的压力测量值P(k+1)；(50)其输出AOUT，返回步骤(20)，与压力给定值P(k)进行比较；(60)关闭系统，程序结束。
8.根据权利要求7所述的的加热炉出口温度的综合控制方法，其特征在于，所述的β与δ均为人为设定值，两者之间成正比例关系。
9.根据权利要求8所述的加热炉出口温度的综合控制方法，其特征在于，在Bang-Bang+PI的双模控制方法中，由于引入了仿人智能P、I调节器，建立仿人智能的比例、积分数学模型，在线动态辩识数学模型和提高仿人智能调节器的智商程序，仿人智能P、I调节器参数整定，根据现场的实际参数及出口温度、炉膛温度波动的实际范围确定出二个出口温度|en|范围定在±0.3℃至±2℃之间，其仿人智能P、I的算式为u(k)=kp*e(k)+kIΣi=1ke(I)+kd*[e(k)-e(k-1)]+u(k-1)]]>上升段kp＝1/P＝1/[(1/|e|*A+B] kI=1/TI＝1/[(1/|e|)*C+D下降段kp＝1/P＝1/[(1/|e|)*E+F] kI＝1/TI＝G
10.根据权利要求9所述的加热炉出口温度的综合控制方法，其特征在于，由于仿人智能的P、I算式是离散化的，采样时间短虽然使得离散化变化连续化越来越接近en和en-1、en-2的数据基本相同，而动态辨识曲线的性能反而降低，太长则延长了控制周期效果也降低，根据现场实际，把采样的时间为2-3秒。
11.用于加热炉出口温度的综合控制系统，该系统由炉管(21)、炉进料量控制系统(I)、炉膛及炉出口温度控制系统(II)和燃料油和/或瓦斯压力控制系统(III)组成，炉进料量控制系统(I)、燃料油和/或瓦斯压力控制系统(III)的输出信号传给炉膛及炉出口温度控制系统(II)，其中，炉进料量控制系统(I)包括炉进料量孔板(9)、进料量流量变送器(10)、流量调节器(11)、进料流量调节阀(12)、塔液面变送器(17)、液面调节器(18)、切换开关(19)、塔(20)，所述的塔液面变送器(17)与塔(20)相连，所述的炉进料量孔板(9)安装在炉管(21)上，所述的流量调节器(11)通过进料量流量变送器(10)与炉进料量孔板(9)相连，所述的切换开关(19)通过液面调节器(18)与塔液面变送器(17)相连；炉膛及炉出口温度控制系统(II)包括炉出口温度热电偶(4)、炉膛温度热电偶(5)、进炉瓦斯调节阀(8)、炉膛温度调节器(24)、炉出口温度调节器(23)、管式加热炉(16)，所述的炉出口温度热电偶(4)与炉出口温度调节器(23)相连，所述的炉膛温度热电偶(5)连在管式加热炉(16)与炉膛温度调节器(24)之间，所述的进炉瓦斯调节阀(8)安装在炉管(21)上；燃料油和/或瓦斯压力控制系统(III)包括压力变送器(1)、压力调节器(22)、压力调节阀(3)、瓦斯罐(15)，所述的压力调节器(22)通过压力变送器(1)与瓦斯罐(15)相连，所述的压力调节阀(3)一端与压力调节器(22)相连，另一端安装在炉管(21)上；其特征在于，在炉膛及炉出口温度控制系统(II)的流量调节器(11)与进料流量调节阀(12)之间连有一用于信号处理的CALC软件计算机模块(14)，在燃料油和/或瓦斯压力控制系统(III)中，所述炉膛温度调节器(24)使用炉膛温度仿人智能PI调节器(7)，炉出口温度调节器(23)使用炉出口温度仿人智能PI调节器(6)，瓦斯压力调节器(22)使用瓦斯压力双模调节器(2)，所述的瓦斯压力双模调节器(2)设置在压力变送器(1)压力调节阀(3)之间，所述的炉出口温度仿人智能PI调节器(6)与所述的炉膛温度仿人智能PI调节器(7)相连。
全文摘要
用于加热炉出口温度的综合控制方法及其装置，该控制方法包括两个控制部分，一部分是对炉膛及炉出口温度的控制，为了抑制干扰，将可测不可控的干扰量变成既可测又可控的变量，在流量调节器与流量调节阀之间增加一个纯滞后环节e
文档编号F24H9/20GK1510360SQ02157938
公开日2004年7月7日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者罗欣, 罗 欣 申请人:北京众和达自控技术开发有限公司