CN111307189A - 一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能监测方法 - Google Patents
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Abstract
一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能监测方法。本发明将FBG温度传感器串联应用于产品分离塔的温度监测并实现冷热负荷的闭环控制，充分利用光纤传感技术的优势，对产品分离塔塔顶冷负荷(塔顶温度)、塔釜热负荷(塔釜温度)进行直接、高精度的监测。
Description
技术领域
本发明涉及石化设备生产管理技术领域，尤其是一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能监测方法。
背景技术
丙烷丙烯产品分离塔是丙烷脱氢装置中的核心塔器，其运行状态关系到整套装置的稳定性并影响到整套装置的经济效益。产品分离塔的进料来自于脱乙烷塔塔釜，其主要组成是丙烷和丙烯以及少量的乙烷及碳四等重组分。由于丙烷丙烯的相对挥发度接近于1，因此丙烷丙烯产品分离塔需要较大的回流比和较多的塔板数。丙烷丙烯产品分离塔不但塔板数多，塔径也较大，串联的上下两台大塔形成了一个庞大的系统，因此在实际操作中，系统的反应比较慢，滞后性明显，这对实际的生产操作提出了较高的要求。
影响产品分离塔平稳运行的主要因素有：处理量(进料量、塔顶采出量、塔釜采出量)、操作压力、回流比、塔顶冷负荷(塔顶温度)、塔釜热负荷(塔釜温度)。塔底热负荷是产品分离塔热量的主要来源，通过调节塔底热负荷，可以控制上升蒸汽量及塔底产品指标。塔顶冷负荷是实现塔顶回流的必要条件。通过调节塔顶冷负荷的大小，可以控制塔顶的回流量或回流温度，从而控制塔顶产品指标。
本系统通过监测塔顶冷负荷(塔顶温度)、塔釜热负荷(塔釜温度)，并自动调节循环水量和加热蒸汽量，以实现冷热负荷大小的微调。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服以上现有技术的缺陷，充分利用光纤传感技术的优势，对产品分离塔塔顶冷负荷、塔釜热负荷进行直接、高精度的监测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能监测方法，包括以下步骤：
第一步，光纤光栅温度检测，利用紫外光照射工艺，对特定区域的光纤光纤进行紫外照射，使得该区域光纤纤芯的折射率发生周期性变化，制成特定中心波长的光纤光栅；
第二步，改变光纤光栅的反射波长，通过拉伸和压缩光纤光栅，达到改变光纤光栅的周期和有效折射率，从而改变光纤光栅的反射波长；
第三步，依据光纤光栅的中心波长和应变、温度的特性，将光纤光栅制作成传感器；
第四步，PID闭环控制，变频器为执行器，其余配件包括热继电器、微断路器和接触器；
第五步，变频器安装调试。
优选地，第一步中光纤光栅将入射光中满足布拉格条件的某一特定波长的光部分或全部反射，公式如下：
λB＝2neffΛ
其中，λB是被反射的波长，neff是光纤光栅的有效折射率，Λ为光栅周期；
优选地，第二步中通过改变温度来改变光纤光栅的周期和有效折射率。
优选地，光纤光栅的中心波长和应变、温度成线性关系。
优选地，所述的变频器的功率选择比电机的功率高一档。
优选地，第五步中，调试过程中根据电机的功率、电压、电流、最大频率、基频、偏差频率、加速时间、减速时间、转矩提升、热过载继电器这些参数进行设定。
本发明的一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能监测方法，其有益效果是：将FBG温度传感器串联应用于产品分离塔的温度监测并实现冷热负荷的闭环控制，充分利用光纤传感技术的优势，对产品分离塔塔顶冷负荷(塔顶温度)、塔釜热负荷(塔釜温度)进行直接、高精度的监测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是光纤光栅示意图；
图2是光纤光栅温度/应变特性曲线；
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能监测方法，包括以下步骤：
第一步，光纤光栅温度检测，光纤沿径向从里向外分为纤芯、包层、涂覆层三部分，我们利用特殊的紫外光照射工艺，对特定区域的光纤光纤进行紫外照射，使得该区域光纤纤芯的折射率发生周期性变化，从而制成特定中心波长的光纤光栅，光纤光栅示意图如图1所示；
光纤光栅其作用相当于一个有选择性的光谱反射镜，最主要的功能是能将入射光中满足布拉格条件的某一特定波长的光部分或全部反射，相关公式如下：
λB＝2neffΛ
其中，λB是被反射的波长，neff是光纤光栅的有效折射率，Λ为光栅周期。
第二步，改变光纤光栅的反射波长，通过拉伸和压缩光纤光栅或者改变温度，达到改变光纤光栅的周期和有效折射率，从而改变光纤光栅的反射波长；
光纤光栅的中心波长和应变、温度成线性关系，光纤光栅温度/应变特性曲线如图2所示。
第三步，依据光纤光栅的中心波长和应变、温度的特性，将光纤光栅制作成应变、温度、压力、加速度等多种传感器；
第四步，PID闭环控制，控制器的选型比较简单，只要能实现PI比例积分控制功能即可。需要注意长时间使用的可靠性，变频器为执行器，其余配件包括热继电器、微断路器和接触器，变频器的功率选择比电机的功率高一档，以保证有良好的驱动能力；
第五步，变频器安装调试，变频器的参数设置已经比较成熟，在安装调试过程中，步骤已相当简化，按照快速调试的步骤，除了设备铭牌上相应参数设定，调试过程中也需要根据电机的功率、电压、电流、最大频率、基频、偏差频率、加速时间、减速时间、转矩提升、热过载继电器这些参数进行设定。可专门设计一个变频器控制柜，控制柜面板上的指示及操作按钮包括如下功能：变频器工频指示灯、变频指示灯、运行指示灯；变频器停止指示灯、变频器故障指示；变频器调速电位器；变频器工频/变频选择开关、手动/自动选择开关；变频器启动、停止、复位按钮。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能检测方法，其特征是：包括以下步骤：
第一步，光纤光栅温度检测，利用紫外光照射工艺，对特定区域的光纤光纤进行紫外照射，使得该区域光纤纤芯的折射率发生周期性变化，制成特定中心波长的光纤光栅；
第二步，改变光纤光栅的反射波长，通过拉伸和压缩光纤光栅，达到改变光纤光栅的周期和有效折射率，从而改变光纤光栅的反射波长；
第三步，依据光纤光栅的中心波长和应变、温度的特性，将光纤光栅制作成传感器；
第四步，PID闭环控制，变频器为执行器，其余配件包括热继电器、微断路器和接触器；
第五步，变频器安装调试。
2.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能检测方法，其特征是：第一步中光纤光栅将入射光中满足布拉格条件的某一特定波长的光部分或全部反射，公式如下：
λB＝2neffΛ
其中，λB是被反射的波长，neff是光纤光栅的有效折射率，Λ为光栅周期。
3.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能检测方法，其特征是：第二步中通过改变温度来改变光纤光栅的周期和有效折射率。
4.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能检测方法，其特征是：光纤光栅的中心波长和应变、温度成线性关系。
5.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能检测方法，其特征是：所述的变频器的功率选择比电机的功率高一档。
6.根据权利要求1所述的一种丙烷脱氢装置产品分离塔的智能检测方法，其特征是：第五步中，调试过程中根据电机的功率、电压、电流、最大频率、基频、偏差频率、加速时间、减速时间、转矩提升、热过载继电器这些参数进行设定。
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