管式加热炉温度控制系统的设计.pdf

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1、化工设计通讯学术研究第42卷第6期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsAcademicResearch2016年6月管式加热炉温度控制系统的设计眭惟红（江苏省泰兴中等专业学校，江苏泰州225400）摘要：管式加热炉出口温度的稳定对提高轻油产品的收率以及操作平稳等有着重要的作用，是加热炉环节最重要的控制参数。考虑到加热炉系统存在滞后大、干扰剧烈且耦合性强等特性，根据自动化控制原理，设计了单参数控制系统、串级控制系统和前馈反馈控制系统，以适应不同的生产工艺要求以及常见扰动因素的不同的情况，既

2、可以延长加热炉的使用寿命，又保证了后续工艺的生产稳定。关键词：加热炉；温度控制；自动化控制系统中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1003–6490（2016）06–0181–02DesignofTemperatureControlSystemforTubularHeatingFurnaceGuiWei-hongAbstract：theoutlettemperatureofthefurnacetoimprovethestabilityoflightoilproductsyieldandstableoperationpl

3、aysanimportantrole，isthemostimportantparametercontrollingstepheatingfurnace.Consideringthelag，interferenceisintenseandstrongcouplingcharacteristicsofheatingfurnacesystem，accordingtotheprincipleofautomaticcontrol，thedesignofsingleparametercontrolsystem，cascadecontrols

4、ystemandfeedforwardfeedbackcontrolsystem，tomeetthedifferentrequirementsoftheproductionprocessaswellasthecommondisturbancefactorsindifferentsituations，canprolongfurnacetheservicelife，andensurethestabilityofproductionprocess.Keywords：heatingfurnace；temperaturecontrol；a

5、utomaticcontrolsystem管式加热炉是石油炼制、化工生产中重要装置之一，出复到给定值。口温度的稳定对提高轻油产品的收率以及常压塔后续工艺的3自动化控制系统的选择生产稳定、操作平稳等有着至关重要的作用，因此是加热炉3.1简单控制系统环节最重要的控制参数。但由于加热炉系统存在滞后大、干当上述扰动存在时，都要先通过炉膛，然后通过管壁的扰剧烈且频繁、非线性以及时变等特性，控制起来非常复杂。传热过程才能引起原料油出口温度变化，这个调节通道容量针对工艺过程中常见干扰，采用适当的串级控制对加热炉出很长，滞后很大，时间常数约有1

6、5min，而温度控制器TC是口温度进行控制，取得了较好的效果。根据原料油的出口温度与给定值的偏差工作的，所以当干扰1管式加热炉的工作过程分析作用在对象上后，上述简单控制系统必须等到出口温度改变管式加热炉一般由烟囱、对流室、辐射室及燃烧器四个主后，再改变操纵变量，因此不能较快地产生控制作用，偏差要部分组成，其中燃烧器是使燃料雾化并混合空气燃烧的设备，在较长时间内不能被消除。在工艺要求不高的时候，可以采通风系统将燃烧用空气引入燃烧器，油气联合燃烧器喷出高达用针对原料油出口温度的简单控制系统（图2）。几米的火焰，温度可高达1000～1

7、500℃，大部分热量主要TC以辐射的方式，传给辐射室（炉膛）的炉管内流动的油品。烟气沿着辐射室上升到对流室，温度降到700～900℃。再以对TT流传热的方式继续将部分热量传给对流室炉管内流动着的原料T油，最后温度降至200～450℃的烟气从烟囱排气。因为火焰原料油出口温度温度很高，为保护炉管及保证工艺质量和稳定，所以出口温度及炉膛温度的控制都非常重要。管式加热炉工作过程见图1。燃料烟囱图2管式加热炉温度单回路控制系统对流室3.2串级控制系统当工艺要求高，比如原料油的出口温度的变化范围为±辐射室（1～2）℃，需对加热炉的工艺作进一

8、步分析，重点解决容量通道太长和调节滞后问题。燃烧器方案一、双温度串级控制系统因为管式加热炉是通过炉膛与原料油的温度差将热量传图1管式加热炉工作过程给原料油的，因此各种扰动总是先从影响炉膛温度开始的，可以模仿人工操作采用以原料油出口温度为主被控变量、炉2操纵变量的