專利名稱：真空加熱爐控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空加熱爐控制裝置，屬于真空加熱爐控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
真空加熱爐(又稱為相變高效加熱爐)是一種新興的相變加熱爐，其原理是在封閉的爐體內(nèi)部形成一個負壓環(huán)境，利用水在低壓情況下沸點低的特性，快速加熱封密的爐體內(nèi)填裝的熱媒(水或超導液)，使熱媒沸騰蒸發(fā)出高溫蒸汽，水蒸汽凝結(jié)在換熱管上加熱換熱管內(nèi)的被加熱介質(zhì)，達到加熱的目的。目前現(xiàn)有的真空加熱爐普遍包括自動控制啟停、大小火自動調(diào)節(jié)當時、24小時連續(xù)實時監(jiān)控、報警提示與保護功能和運行參數(shù)的遠程顯示等控制功能。但隨著真空加熱爐的應用越來越廣泛，現(xiàn)有的控制技術(shù)已經(jīng)不能滿足用戶的控制需求，具體無法實現(xiàn)如下的控制功能 控制模式選擇不同地區(qū)用戶對真空加熱爐的控制點的要求是不一樣的，例如要求使用主盤管的介質(zhì)出口溫度來控制加熱爐的啟停以及大小火調(diào)節(jié)、要求使用爐內(nèi)蒸汽的壓力來控制、或者要求使用爐內(nèi)蒸汽溫度來控制；對于多盤管加熱爐，如果固定的使用某個參數(shù)來控制加熱爐，由于盤管多工況變化范圍大，都會出現(xiàn)加熱爐適應性較差的問題。判斷不點火原因真空加熱爐的自動化程度較高，用戶一般只會簡單的啟停機操作，對于故障處理與判定缺乏經(jīng)驗與工具，一旦出現(xiàn)故障就會導致燃燒器不啟動，而操作人員又無法直觀地判斷故障，從而導致故障無法解決。軟比例調(diào)節(jié)燃燒器一般都是兩段火燃燒器。兩段火燃燒器默認狀態(tài)下是工作在小火狀態(tài)下的，同時它提供了一個大火開關(guān)，當小火滿足不了需要時合上大火開關(guān)燃燒器就會運行在最大火狀態(tài)。如果真空加熱爐需要燃燒器運行在大火與小火的中間位置時，兩段火燃燒器就會頻繁的啟停。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有的真空加熱爐控制技術(shù)中存在的無法實現(xiàn)控制模式選擇、不點火原因判定、軟比例調(diào)節(jié)的問題，進而提供了一種真空加熱爐控制裝置。為此，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案真空加熱爐控制裝置，包括參數(shù)采集模塊、模擬量輸入模塊、主控模塊和燃燒器運行控制模塊；所述參數(shù)采集模塊包括用于采集爐內(nèi)蒸汽的溫度模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的溫度變送器、用于采集爐內(nèi)蒸汽的壓力模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的壓力變送器、用于采集爐內(nèi)水位的液位模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的液位變送器、用于采集爐內(nèi)可燃氣體的濃度模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的可燃氣體濃度變送器和用于采集盤管出口溫度的出口溫度模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的出口溫度變送器；
所述模擬量輸入模塊用于將輸入的溫度模擬量、壓力模擬量、液位模擬量、濃度模擬量、出口溫度模擬量分別轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量、液位數(shù)字量、濃度數(shù)字量、出口溫度數(shù)字量并輸出給所述主控模塊；所述主控模塊用于根據(jù)所述溫度數(shù)字量計算獲得爐內(nèi)飽和蒸汽壓值，并通過與所述壓力數(shù)字量比較獲得爐內(nèi)真空程度；用于經(jīng)過第一預定時間將設定溫度值與所述溫度數(shù)字量進行比較，若所述溫度數(shù)字量的值高于所述設定溫度值，則向所述燃燒器運行控制模塊發(fā)送將大火轉(zhuǎn)換開關(guān)關(guān)閉第二預定時間并延時第三預定時間的控制信號，若所述溫度數(shù)字量的值低于所述設定溫度值，則向所述燃燒器運行控制模塊發(fā)送將小火轉(zhuǎn)換開關(guān)關(guān)閉第二預定時間并延時第三預定時間的控制信號；用于將所述溫度數(shù)字量的值、壓力數(shù)字量的值、液位數(shù)字量的值和濃度數(shù)字量的值分別與閾值相比較，若所述溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字 量、液位數(shù)字量和濃度數(shù)字量中的至少一項超過閾值，則輸出顯示；用于根據(jù)所述溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量或出口溫度數(shù)字量中的任意一種向所述燃燒器運行控制模塊發(fā)送控制燃燒器啟停的信號以及大小火調(diào)節(jié)的信號；所述燃燒器運行控制模塊用于根據(jù)所述控制燃燒器啟停的信號控制燃燒器的啟停，以及根據(jù)控制燃燒器大小火調(diào)節(jié)的信號控制燃燒器的大小火調(diào)節(jié)。本發(fā)明提供的真空加熱爐控制裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對真空加熱爐的控制模式選擇、不點火原因判定、軟比例調(diào)節(jié)等功能，滿足了用戶對真空加熱爐控制功能的需求，具有廣闊的市場前景。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明的具體實施方式
提供的真空加熱爐控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本具體實施方式
提供了一種真空加熱爐控制裝置，如圖I所示，包括參數(shù)采集模塊I、模擬量輸入模塊2、主控模塊3和燃燒器運行控制模塊4 ；參數(shù)采集模塊I包括用于采集爐內(nèi)蒸汽的溫度模擬量并輸出給模擬量輸入模塊的溫度變送器、用于采集爐內(nèi)蒸汽的壓力模擬量并輸出給模擬量輸入模塊的壓力變送器、用于采集爐內(nèi)水位的液位模擬量并輸出給模擬量輸入模塊的液位變送器、用于采集爐內(nèi)可燃氣體的濃度模擬量并輸出給模擬量輸入模塊的可燃氣體濃度變送器和用于采集盤管出口溫度的出口溫度模擬量并輸出給模擬量輸入模塊的出口溫度變送器；模擬量輸入模塊2用于將輸入的溫度模擬量、壓力模擬量、液位模擬量、濃度模擬量、出口溫度模擬量分別轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量、液位數(shù)字量、濃度數(shù)字量、出口溫度數(shù)字量并輸出給主控模塊3 ；主控模塊3用于經(jīng)過第一預定時間將設定溫度值與溫度數(shù)字量進行比較，若溫度數(shù)字量的值高于設定溫度值，則向燃燒器運行控制模塊4發(fā)送將大火轉(zhuǎn)換開關(guān)關(guān)閉第二預定時間并延時第三預定時間的控制信號，若溫度數(shù)字量的值低于設定溫度值，則向燃燒器運行控制模塊4發(fā)送將小火轉(zhuǎn)換開關(guān)關(guān)閉第二預定時間并延時第三預定時間的控制信號；用于將溫度數(shù)字量的值、壓力數(shù)字量的值、液位數(shù)字量的值和濃度數(shù)字量的值分別與閾值相比較，若溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量、液位數(shù)字量和濃度數(shù)字量中的至少一項超過閾值，則輸出顯示；用于根據(jù)溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量或出口溫度數(shù)字量中的任意一種向燃燒器運行控制模塊4發(fā)送控制燃燒器啟停的信號以及大小火調(diào)節(jié)的信號；·燃燒器運行控制模塊4用于根據(jù)控制燃燒器啟停的信號控制燃燒器的啟停，以及根據(jù)控制燃燒器大小火調(diào)節(jié)的信號控制饒少奇的大小火調(diào)節(jié)。具體的，主控模塊3可采用西門子S7-200系列的PLC，模擬量輸入模塊2可采用EM231系列的模擬量輸入模塊。由于燃燒器的信號是220V AC類型，所以燃燒器信號與PLC的數(shù)字量輸入輸出通道之間設置有繼電器，以實現(xiàn)不同電平信號的轉(zhuǎn)換功能。輸入的用戶設定值可采用觸摸屏輸入。本具體實施方式
提供的真空加熱爐的工作原理是EM231接收現(xiàn)場儀表傳輸過來的4-20mA電流信號，并將模擬量信號轉(zhuǎn)換成對應范圍為4096-32767的數(shù)字量信號輸入給PLC ；PLC將數(shù)字量信號根據(jù)各個儀表的量程再轉(zhuǎn)換成對應的實際值，然后將實際值與觸摸屏傳輸過來的用戶設定值作比較，根據(jù)比較的差值來判定接下來要輸出給燃燒器的控制指令；PLC輸出的指令都是24V直流信號，燃燒器端都是220V交流信號，所以需要經(jīng)過24V DC線圈的繼電器進行信號轉(zhuǎn)換；同時為了監(jiān)視燃燒器的運行狀態(tài)，燃燒器將自己的運行狀態(tài)以220V開關(guān)量信號的方式送入控制裝置內(nèi)，經(jīng)過220V AC線圈的繼電器將電平轉(zhuǎn)換為24VDC之后送入PLC的數(shù)字量輸入通道；在觸摸屏上調(diào)用對應通道的地址就能知道燃燒器的相關(guān)狀態(tài)；例如燃燒器點火信號經(jīng)過繼電器轉(zhuǎn)換之后進入了 10. 4通道，那么在觸摸屏上調(diào)用10. 4地址的位狀態(tài)指示就能知道燃燒器有沒有點著火。下面結(jié)合說明書附圖對本具體實施方式
提供的真空加熱爐的各個功能作詳細說明。(I)軟比例調(diào)節(jié)主控模塊3 —方面接受用戶的設定溫度值，一方面根據(jù)溫度變送器11檢測爐內(nèi)的實際溫度值。每間隔第一預定時間(例如I分鐘)比較一次設定溫度值和實際溫度值，然后根據(jù)差值向燃燒器運行控制模塊3發(fā)出向大火或者小火轉(zhuǎn)換的指令，這個指令持續(xù)時間很短，一般都是O. 8S-2S之間。這樣燃燒器的火焰狀態(tài)就可以根據(jù)加熱爐的負載變化而變化，既實現(xiàn)了溫度的精確控制又能節(jié)約燃料還避免了燃燒器的頻繁啟停，具體為如果實際溫度高于設定值，則讓大火轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合第二預定時間(1S左右)，然后延時第三預定時間(I分鐘左右)，再重復比較實際溫度與設定值，如果實際溫度低于設定值，則讓小火轉(zhuǎn)換開關(guān)閉合第二預定時間(1S左右)，然后延時第三預定時間(I分鐘左右)，并重復上述過程。(2)不點火原因判定不點火原因判定功能具體操作是將真空爐控制系統(tǒng)中影響到燃燒器啟動的各個因素的狀態(tài)都進行判定，具體為主控模塊3將溫度數(shù)字量的值、壓力數(shù)字量的值、液位數(shù)字量的值和濃度數(shù)字量的值分別與閾值相比較，若溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量、液位數(shù)字量和濃度數(shù)字量中的至少一項超過閾值，則輸出顯示，顯示的方法可以為不超過閾值的項顯示綠色指示燈，超過閾值的項顯示紅色指示燈。(3)控制模式選擇控制模式選擇的原理是在主控模塊3的控制程序中做出三個選擇分支，分別對應三種控制模式。在觸摸屏上有三個控制模式的選擇按鈕，用戶按下想要切換的控制模式選擇按鈕之后，程序會自動的從之前的控制模式中切出來進入到用戶指定的模式，而且這項功能是在不停爐的狀態(tài)下切換的，不耽誤生產(chǎn)。PLC程序中做出各個控制模式下的設定值與實際值的比較程序，為了防止任意時刻下2個以上的控制模式同時生效，在判定之前有一個互鎖。控制模式選擇的具體操作過程為主控模塊3根據(jù)溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量或出口溫度數(shù)字量中的任意一種向燃燒器運行控制模塊4發(fā)送控制燃燒器啟停的信號以及大小 火調(diào)節(jié)的信號。(4) 一鍵做真空真空加熱爐正常工作時爐內(nèi)環(huán)境應該是不含不凝氣體(主要是空氣)、爐體壓力為負壓，這種環(huán)境主要依靠人工來實現(xiàn)，具體做法是讓燃燒器一直燃燒使爐內(nèi)蒸汽壓力超過50KPa(爐體上方單向安全閥的開啟壓力值)，才能讓水蒸氣頂開爐體上單向安全閥(也稱為真空控制器)將空氣隨水蒸氣一起排出去。排放一定的時間(10分鐘左右)之后停止燃燒器并打開盤管的生產(chǎn)流程，使爐內(nèi)蒸汽因熱量被帶走而液化，這樣爐內(nèi)壓力急驟下降從而導致單向安全閥關(guān)閉，爐內(nèi)形成負壓環(huán)境，這個過程就被稱為做真空。目前由于真空爐都配套有控制柜，控制柜對爐內(nèi)蒸汽的壓力、爐內(nèi)水位、爐內(nèi)蒸汽溫度都有保護，特別是溫度報警和壓力報警，會在壓力上升到50KPa之前停止燃燒器，所以目前需要做真空有兩個方案一是關(guān)閉壓力傳感器、溫度傳感器底座附近的閥門使系統(tǒng)不觸發(fā)這兩個報警；另一個則是在燃燒器上做手腳，將燃燒器的啟停線路短接，這樣燃燒器就脫離了控制系統(tǒng)的控制會一直燃燒。這兩種做法都存在一定的危險性前者容易燙傷操作人員，后者容易發(fā)生電氣傷人和燒干鍋現(xiàn)象。因此可選的，本具體實施方式
提供的真空加熱爐還可以實現(xiàn)一鍵做真空功能，相應的技術(shù)方案是在主控模塊3的控制程序中添加一種做真空模式，在這種模式下主控模塊3根據(jù)輸入的控制命令關(guān)閉溫度保護并將壓力保護的閾值調(diào)整為lOOKPa，當液位數(shù)字量、濃度數(shù)字量和壓力數(shù)字量中的至少一項超過閾值時，關(guān)閉燃燒器。這樣真空爐就可以一直燒到50KPa以上，但是在發(fā)生液位低和燃氣泄漏報警時還能正常停爐。正常運行時觸摸屏會顯示系統(tǒng)運行于正常模式，一旦用戶按下“一鍵做真空按鈕”，系統(tǒng)會進入做真空模式同時用指示燈、文字告知用戶，并且有聲音提示。由于做真空過程中的排氣時間需要操作人員在現(xiàn)場確定，所以會在觸摸屏上有文字和聲音提示，告知操作人員注意查看現(xiàn)場的排氣情況。(5)熄火保護真空加熱爐還會出現(xiàn)以下的狀況主控模塊3給出點火指令但燃燒器正常運行中熄火且程控器沒有發(fā)出任何報警，這種現(xiàn)象稱之為偷停。偷?？赡軐е虏捎蛷S的各種管線沒有加熱而凍住。為了這一現(xiàn)象，目前各個采油廠都設置了每隔2小時對真空爐進行一次巡檢的制度，但這種制度不僅耗費較多人力，而且可靠性和安全性不高。因此可選的，本具體實施方式
提供的真空加熱爐還可以實現(xiàn)熄火保護功能。利用這個功能，發(fā)生偷停的時候用戶能夠及時的得到消息，解決目前燃燒器偷停需要人工巡檢才能發(fā)現(xiàn)的問題。具體技術(shù)方案是首先燃燒器運行控制模塊4用于當檢測到火焰時向主控模塊3發(fā)送點著火信號，以及根據(jù)燃燒器運行狀態(tài)向主控模塊3發(fā)送報警信號，報警信號包括低壓開關(guān)報警信號、檢漏器報警信號或程控器報警信號；主控模塊3用于若經(jīng)過第四預定時間(3分鐘左右)沒有接收到燃燒器運行控制模塊4發(fā)送的點著火信號并且沒有接收到所述燃燒器運行控制模塊發(fā)送的報警信號，則判定燃燒器熄火，此時觸發(fā)蜂鳴器和報警指示燈通知用戶處理。
采用本具體實施方式
提供的技術(shù)方案，能夠?qū)崿F(xiàn)對真空加熱爐的控制模式選擇、不點火原因判定、軟比例調(diào)節(jié)、一鍵做真空，熄火保護等功能，滿足了用戶對真空加熱爐控制功能的需求，具有廣闊的市場前景。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明實施例揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.真空加熱爐控制裝置，其特征在于，包括參數(shù)采集模塊、模擬量輸入模塊、主控模塊和燃燒器運行控制模塊； 所述參數(shù)采集模塊包括用于采集爐內(nèi)蒸汽的溫度模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的溫度變送器、用于采集爐內(nèi)蒸汽的壓力模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的壓力變送器、用于采集爐內(nèi)水位的液位模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的液位變送器、用于采集爐內(nèi)可燃氣體的濃度模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的可燃氣體濃度變送器和用于采集盤管出口溫度的出口溫度模擬量并輸出給所述模擬量輸入模塊的出口溫度變送器； 所述模擬量輸入模塊用于將輸入的溫度模擬量、壓力模擬量、液位模擬量、濃度模擬量、出口溫度模擬量分別轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量、液位數(shù)字量、濃度數(shù)字量、出口溫度數(shù)字量并輸出給所述主控模塊； 所述主控模塊用于根據(jù)所述溫度數(shù)字量計算獲得爐內(nèi)飽和蒸汽壓值，并通過與所述壓力數(shù)字量比較獲得爐內(nèi)真空程度；用于經(jīng)過第一預定時間將設定溫度值與所述溫度數(shù)字量進行比較，若所述溫度數(shù)字量的值高于所述設定溫度值，則向所述燃燒器運行控制模塊發(fā)送將大火轉(zhuǎn)換開關(guān)關(guān)閉第二預定時間并延時第三預定時間的控制信號，若所述溫度數(shù)字量的值低于所述設定溫度值，則向所述燃燒器運行控制模塊發(fā)送將小火轉(zhuǎn)換開關(guān)關(guān)閉第二預定時間并延時第三預定時間的控制信號；用于將所述溫度數(shù)字量的值、壓力數(shù)字量的值、液位數(shù)字量的值和濃度數(shù)字量的值分別與閾值相比較，若所述溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量、液位數(shù)字量和濃度數(shù)字量中的至少一項超過閾值，則輸出顯示；用于根據(jù)所述溫度數(shù)字量、壓力數(shù)字量或出口溫度數(shù)字量中的任意一種向所述燃燒器運行控制模塊發(fā)送控制燃燒器啟停的信號以及大小火調(diào)節(jié)的信號； 所述燃燒器運行控制模塊用于根據(jù)所述控制燃燒器啟停的信號控制燃燒器的啟停，以及根據(jù)控制燃燒器大小火調(diào)節(jié)的信號控制饒少奇的大小火調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的真空加熱爐控制裝置，其特征在于，所述主控模塊還用于根據(jù)輸入的控制命令關(guān)閉溫度保護并將壓力保護的閾值調(diào)整為lOOKPa，當所述液位數(shù)字量、濃度數(shù)字量和壓力數(shù)字量中的至少一項超過閾值時，關(guān)閉燃燒器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的真空加熱爐控制裝置，其特征在于，所述燃燒器運行控制模塊還用于當檢測到火焰時向所述主控模塊發(fā)送點著火信號，以及根據(jù)燃燒器運行狀態(tài)向所述主控模塊發(fā)送報警信號，所述報警信號包括低壓開關(guān)報警信號、檢漏器報警信號或程控器報警信號； 所述主控模塊還用于若經(jīng)過第四預定時間沒有接收到所述燃燒器運行控制模塊發(fā)送的點著火信號并且沒有接收到所述燃燒器運行控制模塊發(fā)送的報警信號，則判定燃燒器熄火。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種真空加熱爐控制裝置，包括參數(shù)采集模塊、模擬量輸入模塊、主控模塊和燃燒器運行控制模塊；參數(shù)采集模塊用于對真空加熱爐的運行狀態(tài)參數(shù)采集并輸出給模擬量輸入模塊，模擬量輸入模塊用于將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并輸出給主控模塊，主控模塊用于根據(jù)輸入的數(shù)字量以及輸入的控制命令控制燃燒器運行控制模塊實現(xiàn)控制模式選擇、不點火原因判定、軟比例調(diào)節(jié)等控制功能。本發(fā)明滿足了用戶對真空加熱爐控制功能的需求，具有廣闊的市場前景。
文檔編號F24H9/20GK102889684SQ201210331648
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者雷志強, 王念興, 鄧輝, 董振剛, 李佩霖, 李曉峰, 張博, 崔博, 劉興漢, 朱艷, 黃璇 申請人:中國石油天然氣集團公司, 大慶石油管理局, 大慶油田裝備制造公司