一种火炬自动消烟系统技术方案

一种火炬自动消烟系统，其特征是它包括火炬系统、烟雾检测仪、火炬气专用超声波质量流量计、蒸汽流量计、蒸汽调节阀、前馈串级控制系统；火炬系统包括火炬、火炬火焰、火炬气管道、消烟蒸汽管道，火炬气管道、消烟蒸汽管道均与火炬相连；烟雾检测仪安装在地面上，火炬气超声波质量流量计安装在火炬气管道上，蒸汽流量计和蒸汽调节阀均安装在消烟蒸汽管道上，前馈串级控制系统安装在控制室中；烟雾检测仪、火炬气超声波质量流量计、蒸汽流量计的检测信号均传输至前馈串级控制系统，前馈串级控制系统输出信号至蒸汽调节阀（8）。本实用新型专利技术控制精度高，自适应性好。

A torch automatic smoke control system

【技术实现步骤摘要】
一种火炬自动消烟系统
本技术涉及一种消烟系统，尤其是一种适用于石油化工、煤化工行业降低火炬燃烧的烟雾污染技术。具体地说是一种火炬自动消烟系统。
技术介绍
近年来随着经济和社会的快速发展，环境保护越来越受到人们的重视，人们对碧水蓝天的诉求与日俱增。火炬是继锅炉烟囱之后又一个被人们高度关注的大气排放污染源。除温室气体（CO2，H2O）排放外，火炬还会产生火焰光、热辐射、异味、噪声、黑烟、有毒有害气体等污染。为满足火炬系统的环保要求，需要严格控制各种污染，其中高效控制黑烟的产生尤为重要。目前的火炬消烟控制的设计以两种方案为主。以水蒸气消烟为例，一是火炬气排放信号联锁开消烟蒸汽，再根据黑烟情况手动调节消烟蒸汽流量；另一种是火炬气流量比值控制消烟蒸汽流量。根据以往工程经验，这两种设计在生产阶段通常因不适用于实际生产工况而被简化为操作人员视频监控火炬气燃烧冒黑烟情况手动调节消烟蒸汽。而这样的控制方式属于手动控制，其自动化水平较低，控制质量较差。往往由于操作人员视频监测滞后或操作不精准，导致消烟蒸汽量或小或大，使得火炬不是冒黑烟就是冒白烟。此控制方式不仅不能及时应对各种扰动量产生的干扰，有效快速地消除黑烟，而且会造成蒸汽的浪费并产生较大的噪声。既影响了工厂效益，又污染了环境，使之逐渐成为工厂生产管理中比较棘手的一个难题。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有的手动或半自动控制消烟的不足，围绕全自动消烟所需要的对象检测及快速控制等问题，设计一种自适应性好的火炬自动消烟系统。它重点解决了被控对象烟雾以及辅控对象火炬气流量检测的技术选型问题和被控对象单回路控制滞后的问题。本技术的技术方案是：一种自适应性强的火炬自动消烟系统，其特征是它包括火炬系统、烟雾检测仪5、火炬气超声波质量流量计6、蒸汽流量计7、蒸汽调节阀8、前馈串级控制系统9；火炬系统包括火炬1、火炬火焰2、火炬气管道3、消烟蒸汽管道4，火炬气管道3、消烟蒸汽管道4均与火炬1相连；烟雾检测仪5安装在地面上，火炬气超声波质量流量计6安装在火炬气管道3上，蒸汽流量计7和蒸汽调节阀8均安装在消烟蒸汽管道4上，前馈串级控制系统9安装在控制室中；烟雾检测仪5、火炬气超声波质量流量计6、蒸汽流量计7的检测信号均传输至前馈串级控制系统9，前馈串级控制系统9输出信号至蒸汽调节阀8。所述的烟雾检测仪5数量为二套，一套是利用红外仪检测火炬火焰中碳黑粒子的浓度，另一套是利用窄波技术检测火焰中的碳氧比例，间接给出将要产生黑烟的趋势浓度，二套烟雾检测仪同时检测火炬火焰产生的烟雾并将检测信号送入前馈串级控制系统以便同时检测火炬火焰产生的烟雾。所述的蒸汽调节阀8为电动调节阀。所述的前馈串级控制系统9初始状态先要设定烟雾浓度控制值SP，范围0～1，0代表无火焰无烟雾，1代表浓黄色火焰并带有黑色浓烟，当火炬气排放，自动消烟系统工作时，火炬气经火炬气管道3排放至火炬1燃烧产生火炬火焰2，烟雾检测仪5实时检测火炬火焰2烟雾的情况，并将烟雾信号传送至前馈串级控制系统9作为串级控制外环的输入，如果火炬火焰2的SP控制值为设定值时，前馈串级控制系统9维持现有的输出不变，即蒸汽调节阀8开度不变；当火炬火焰2的SP控制值大于设定值即出现烟雾时，若火炬气流量计6检测信号没变，则前馈串级控制系统9只进行串级控制，串级外环控制器的输出是串级内环控制器的给定值，蒸汽流量计7检测信号传送至控制系统9与内环控制器的给定值进行偏差计算，内环控制器根据偏差值进行PID调节控制，内环控制器的输出传送至蒸汽调节阀8调节阀门开度大小，以使得火炬火焰2回到初始设定状态；若火炬气超声波质量流量计6检测信号变化，则该信号作为前馈串级控制系统的前馈信号输入，经过火炬气蒸汽消烟理论模型比例计算出消烟蒸汽需用量，经控制系统9输出至蒸汽调节阀8调节阀门开度，以使得火炬火焰2的SP值回到初始设定值，火炬气流量计6检测信号灵敏于烟雾检测仪5，因此加入该前馈控制提高了系统的控制响应，很好地解决了控制滞后的问题；本自动消烟系统引入火炬气流量前馈环节提高了控制响应速率，引入火焰烟雾、蒸汽流量主副环串级调节系统提高了自动化控制精度，全自动的控制有效的保障了火炬的无烟燃烧。所述的SP的设定值为0.5，意为蓝色火焰偶尔淡黄色。本技术的消烟蒸汽流量控制方法是采用前馈串级控制，首先根据增加了反馈控制，即增加了被控对象烟雾的检测，使手动控制变为反馈闭环的自动控制，运用PID调节消除扰动产生的偏差，使烟雾黑度稳定在控制设定值上；其次，为了补偿火炬气流量和组分变化所产生的干扰，抑制控制滞后，控制回路增加火炬气量比例调节蒸汽流量的前馈环节，利用测量到的火炬气变化量去补偿其对被控对象烟雾的影响；第三，为了消除操纵变量（蒸汽量）变化对被控变量（烟雾）的干扰，提高操纵变量的控制精度，采用蒸汽流量控制，使其作为副环与烟雾控制回路主环构成串级调节；第四，利用前馈串接控制参数控制电动蒸汽阀的开度，进行实现自适应蒸汽流量控制。本技术的有益效果：本技术根据火炬消烟的机理和消烟控制对象的特点，结合烟雾及流量检测技术的发展，对消烟控制进行了优化设计。该优化不仅提高了自动化水平，增强了消烟效果，还降低了蒸汽的消耗和火炬的噪声。运用现代先进的烟雾检测技术和对象化的自动控制技术，有效降低火炬燃烧黑烟的产生，并降低了蒸汽能耗。本技术针对被控对象烟雾以及各干扰量的特点，在原有手动控制的基础上，选用了先进的烟雾和流量检测技术，优化设计成前馈串级自动控制系统。该系统使得消烟蒸汽可以跟随火炬气量的变化快速动态地消除黑烟，在保持火炬气高效燃烧的同时，节约了蒸汽消耗，降低了黑烟、噪声等环境污染。该系统有助于相关企业提高火炬烟雾控制的生产管理水平，并改善火炬的环保形象。附图说明图1是本技术的系统组成结构框图示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明。如图1所示。一种自适应性强的火炬自动消烟系统，它包括火炬系统、烟雾检测仪5、火炬气超声波质量流量计6、蒸汽流量计7、蒸汽调节阀8、前馈串级控制系统9；烟雾检测仪5安装在地面，数量为2套，一套是利用红外仪检测火炬火焰中碳黑粒子的浓度，另一套是利用窄波技术检测火焰中的碳氧比例，间接给出将要产生黑烟的趋势浓度，二套烟雾检测仪同时检测火炬火焰2产生的烟雾并将检测信号送入前馈串级控制系统9。火炬系统包括火炬1、火炬火焰2、火炬气管道3、消烟蒸汽管道4，火炬气管道3、消烟蒸汽管道4均与火炬1相连；烟雾检测仪5安装在地面上，火炬气超声波质量流量计6安装在火炬气管道3上，蒸汽流量计7和蒸汽调节阀8均安装在消烟蒸汽管道4上，前馈串级控制系统9安装在控制室中；烟雾检测仪5、火炬气超声波质量流量计6、蒸汽流量计7的检测信号均传输至前馈串级控制系统9，前馈串级控制系统9输出信号至电动蒸汽调节阀8。前馈串级控制系统9初始状态先要设定烟雾浓度控制值SP，范围0～1，0代表无火焰无烟雾，1代表浓黄色火焰并带有黑色浓烟，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火炬自动消烟系统，其特征是它包括火炬系统、烟雾检测仪（5）、火炬气超声波质量流量计（6）、蒸汽流量计（7）、蒸汽调节阀（8）、前馈串级控制系统（9）；火炬系统包括火炬（1）、火炬火焰（2）、火炬气管道（3）、消烟蒸汽管道（4），火炬气管道（3）、消烟蒸汽管道（4）均与火炬（1）相连；烟雾检测仪（5）安装在地面上，火炬气超声波质量流量计（6）安装在火炬气管道（3）上，蒸汽流量计（7）和蒸汽调节阀（8）均安装在消烟蒸汽管道（4）上，前馈串级控制系统（9）安装在控制室中；烟雾检测仪（5）、火炬气超声波质量流量计（6）、蒸汽流量计（7）的检测信号均传输至前馈串级控制系统（9），前馈串级控制系统（9）输出信号至蒸汽调节阀（8）。/n

【技术特征摘要】
1.一种火炬自动消烟系统，其特征是它包括火炬系统、烟雾检测仪（5）、火炬气超声波质量流量计（6）、蒸汽流量计（7）、蒸汽调节阀（8）、前馈串级控制系统（9）；火炬系统包括火炬（1）、火炬火焰（2）、火炬气管道（3）、消烟蒸汽管道（4），火炬气管道（3）、消烟蒸汽管道（4）均与火炬（1）相连；烟雾检测仪（5）安装在地面上，火炬气超声波质量流量计（6）安装在火炬气管道（3）上，蒸汽流量计（7）和蒸汽调节阀（8）均安装在消烟蒸汽管道（4）上，前馈串级控制系统（9）安装在控制室中；烟雾检测仪（5）、火炬气超声波质量流量计（6）、蒸汽流量计（...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏新，郑万里，刘丰，何松，王建果，
申请(专利权)人：江苏中圣高科技产业有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32