一种关于裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度优化方法

摘要

本发明涉及一种裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度的优化方法，包括如下步骤：S1：移动测温仪到达位于观火孔一侧的预设的初始位置及初始角度；S2：判断测温仪的测温对象；S3：测温仪根据测温对象调整初始位置和初始角度；S4：判断测温仪的测温对象是否在炉膛内膛和观火孔内框之间发生跳变；S5：若是，则结束优化；若否，则返回步骤S2。测温仪的初始测温对象应为炉膛内膛与观火孔内框的交界处，由于背景技术提到的各种原因，使得预设的初始位置及初始角度往往不能使测温仪的初始测温对象处于该交界处，本发明能够通过一定的调整来优化初始位置及初始角度，从而保证了测温仪观测范围的最大化，确保了所有炉管都会被测量到，也提高了测量的准确性。

权利要求

1.一种裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度优化方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：移动测温仪到达位于观火孔一侧的预设的初始位置及初始角度；

S2：判断测温仪的测温对象；

S3：测温仪根据测温对象调整初始位置和初始角度；

S4：判断测温仪的测温对象是否在观火孔内框和炉膛内膛之间发生跳变；

S5：若是，则结束优化；若否，则返回步骤S2；

当步骤S2中的测温对象为观火孔近测温仪的外侧，则步骤S3具体为：测温仪往观火孔方向水平向前移动一个单位距离，并同步向炉膛内膛水平旋转一个单位角度；

当步骤S2中的测温对象为观火孔内框，则步骤S3具体为：测温仪向炉膛内膛方向水平旋转一个单位角度；

当步骤S2中的测温对象为炉膛内膛，则步骤S3具体为：测温仪向与炉膛内膛相反的方向水平旋转一个单位角度。

2.根据权利要求1所述的一种裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度优化方法，其特征在于，通过激光测距仪测得的距离来识别测温对象的不同。

说明书

一种关于裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度优化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度优化方法。

背景技术

[0002] 乙烯工业是石油化工行业重要基体，裂解过程是乙烯工业的关键技术之一。目前我国99%以上的乙烯生产采用管式炉蒸汽热裂解技术，裂解炉运行状况直接影响到乙烯收率和质量。在裂解炉中，炉管是其中的关键部件，起加热原料和反应器的作用。由于裂解炉炉管长期在高温的复杂环境下运行，易发生由于腐蚀、局部超温等引起的表面氧化、结焦以及高温导致的相变、机械性能下降，造成炉管出现渗碳、开裂、冲刷减薄、弯曲等形式的失效。可以说，在裂解炉管失效的多种形式中，大多数与温度有直接关系。温度是裂解炉管失效的主要影响因素，因此，对裂解炉最重要的操作之一就是监控炉管的失效状况，采取的手段是监测和比较炉管外表面（外壁）温度和裂解炉辐射段炉管气体出口温度（简称COT）。

[0003] 如图1所示的裂解炉及炉管具有如下结构特征：裂解炉呈方形，外围四周设有观察和维修走廊，包括两段长走廊和两段短走廊。走廊上方沿外炉壁四周开设20个观火孔，其中每段长走廊开设8个，每段短走廊开设2个。炉管呈U型，内置于裂解炉中，共有48根，分为4组，每组有12根，管管之间有一定的间隙，沿长走廊的方向一字排开。每根炉管包括入管段和出管段，可通过长走廊上方的观火孔直接观察。长走廊上方的8个观火孔两两组合（见图1中标注的①至⑧号观火孔），其中，1、2号观火孔为第一组，对应第一组炉管，可分别观察到该组炉管的12根入管和12根出管；3、4号观火孔为第二组，对应第二组炉管，可分别观察到该组炉管的12根出管和12根入管；5、6号观火孔为第三组，对应第三组炉管，可分别观察到该组炉管的12根入管和12根出管；7、8号观火孔为第四组，对应第四组炉管，可分别观察到该组炉管的12根出管和12根入管。由于2和3号观火孔之间、4和5号观火孔之间、6和7号观火孔之间的距离较小（即相邻组观火孔之间），透过以上6个观火孔除了能观察到对应的12根入（出）管外，一般还能观察到相邻炉管组少许的炉管，业内称之为串管，但透过同组观火孔观察不到彼此对应的炉管。另外，在生产过程中，由于炉管的移位，导致炉管互相遮挡，通过观火孔只能看到炉管的一部分，业内称之为重管。最严重的重管是完全遮挡的情形，此时通过观火孔只能看到一根管，另一根管完全看不到。

[0004] 目前，公知公用的测量裂解炉管外壁温度方法是通过人工手持非接触的红外测温仪，经透过裂解炉观火孔，进行逐管定位，逐管测温。这种人工手持测温方法有以下弊端：

[0005] 1、观火孔小，能清晰观察到的炉管、炉膛范围非常有限；

[0006] 2、由于炉膛温度高、烟火辐射大，测温环境恶劣，对操作人员干扰严重，观测劳动强度大，测温很随意，常常只是挑选少部分炉管进行测温，且不同时期测温部位不尽相同，可比性差；

[0007] 3、炉管排列毫无规律，且在生产过程中炉管有微小晃动，炉管间时疏时密，炉管定位难比困难；

[0008] 4、测温的频率、准确性和效率低，对延长炉管运行周期和控制炉管结焦帮助不大。

[0009] 为了克服现有的人工手持炉管外壁测温方法的弊端，申请人研发了申请号为201510196270.9、201410666748.5及201510196180.X的三项发明创造，采用了能够自动透过观火孔采集温度及距离数据的装置和方法，以代替人工手持测温方式。采用申请人的发明，炉管外壁自动测温仪被安装在裂解炉长走廊的护栏上方，逐一透过观火孔向炉膛内部从左向右水平98°的旋转扫描，扫描过程每隔0.2°进行距离和温度同步采集。采用这种自动测温方式，在每个观火孔的可视范围内，可获得近500个包括距离和温度有序离散的同步数据组，每个采集数据组的目标对象可能是炉膛内壁，也可能是炉管外壁，因而一般可获得与每根炉管外壁相对应的二十几个采集数据组。至此，尽管申请人以上三项发明实现了数据组的采集，但仍需进一步对测温仪在测量时的初始位置S值和初始角度β值进行优化。

[0010] 如图2所示，测温仪在测量时理想的初始位置S值和初始角度β值能使测温仪获得对观火孔内炉管的最大测温范围，注意图2中箭头所指示的测温仪的测温对象，刚好在观火孔内框和炉膛内膛的交界处，但是，在实际使用中测温仪S和β值都是根据裂解炉结构参数和经验设定的，且为静态不变的常量，再加上乙烯生产中裂解炉常伴有微小振动，测温环境复杂多变，实际测量时理想的初始位置和角度与测温仪所设定的S和β往往会有微小偏差，使得测温仪有效测量角度变小，导致个别边缘炉管测量不到。因此，测温仪在同步双相测距和测温前，很有必要再对其初始位置和角度进行微调优化。

发明内容

[0011] 为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种能够尽量使测温仪在观火孔内测距测温的测量范围最大化的裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度优化方法。

[0012] 针对上述技术问题，本发明是这样加以解决的：一种裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度优化方法，包括如下步骤：

[0013] S1：移动测温仪到达位于观火孔一侧的预设的初始位置及初始角度；

[0014] S2：判断测温仪的测温对象；

[0015] S3：测温仪根据测温对象调整初始位置和初始角度；

[0016] S4：判断测温仪的测温对象是否在观火孔内框和炉膛内膛之间发生跳变；

[0017] S5：若是，则结束优化；若否，则返回步骤S2。

[0018] 测温仪的初始测温对象本应为观火孔内框和炉膛内腔的交界处，从而实现测温视角的最大化，但由于背景技术提到的各种原因，使得预设的初始位置及初始角度不能使测温仪处于该交界处，本发明能够通过一定的调整来优化预设的初始位置及初始角度，尽量使观测范围最大化，从而提高了测量准确性。

[0019] 进一步地，当步骤S2中的测温对象为观火孔近测温仪的外侧，则步骤S3具体为：测温仪往观火孔方向水平向前移动一个单位距离，并同步向炉膛内膛水平旋转一个单位角度。

[0020] 由于现有装置的水平移动和水平旋转都是通过步进电机完成，那么对水平移动步进电机的一个信号脉冲就相当于装置一个最短的水平移动距离，对水平旋转步进电机的一个信号脉冲就相当于装置一个最小的水平旋转角度，也就是分别为该装置的单位距离和单位角度，所以这里单位距离和单位角度的意思分别是测温仪所能移动和旋转的最短距离和最小角度。申请人发明的测温仪的水平移动和同步水平旋转机制（参见201510196270.9、201510196180.X发明申请）以及裂解炉的结构决定了当测温对象为观火孔近测温仪的外侧时，结合步骤S4，通过使测温仪连续若干个单位距离的向前水平移动，测温仪的测温对象会不断接近观火孔，并通过连续若干个单位角度的向炉膛内膛方向同步水平旋转，测温仪的测温对象会不断接近并最终转入观火孔内框，进而继续按照下面另一种情况进一步对初始位置和初始角度进行优化。

[0021] 进一步地，当步骤S2中的测温对象为观火孔内框，则步骤S3具体为：测温仪向炉膛内膛方向水平旋转一个单位角度。

[0022] 同理，根据上面对水平旋转单位角度的定义，结合步骤S4，通过连续若干个单位角度的向炉膛内膛方向水平旋转（水平方向不移动），测温仪的测温对象会不断接近观火孔内框和炉膛内腔的交界处，并最终转入炉膛内膛，即从观火孔内框跳变到炉膛内膛，从而结束优化。

[0023] 进一步地，当步骤S2中的测温对象为炉膛内膛，则步骤S3具体为：测温仪向与炉膛内膛相反的方向水平旋转一个单位角度。

[0024] 同理，根据上面对水平旋转单位角度的定义，结合步骤S4，通过连续若干个单位角度的向与炉膛内膛相反的方向水平旋转（水平方向不移动），测温仪的测温对象会不断接近观火孔内框和炉膛内腔的交界处，并最终转入观火孔内框，即从炉膛内膛跳变到观火孔内框，从而结束优化。

[0025] 进一步地，通过激光测距仪测得的距离来识别测温对象的不同。

[0026] 因为测温对象从观火孔近测温仪的外侧或观火孔内框变成炉膛内膛会有不同的距离的跳变，所以可以据此判断步骤S4中的测温对象是否在炉膛内膛和观火孔内框之间发生跳变。

[0027] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：本发明与申请人此前申请的发明创造相配合，能够优化原申请中测温初始位置及初始角度的问题，有利于使观测范围最大化，一方面确保了所有炉管都会被测量到，另一方面提高了测量的准确性。

附图说明

[0028] 图1是裂解炉的结构图。

[0029] 图2是本发明的测温仪理想的初始位置和初始角度的示意图。

[0030] 图3是本发明方法步骤的流程图。

[0031] 图4是本发明的测温仪的测温对象为观火孔近测温仪的外侧的示意图。

[0032] 图5是本发明的测温仪的测温对象为观火孔内框的示意图。

[0033] 图6是本发明的测温仪的测温对象为炉膛内膛的示意图。

具体实施方式

[0034] 下面结合具体实施例及附图对本发明进行详细地说明。

[0035] 一种裂解炉炉管外壁测温初始位置和角度优化方法，如图3所示，包括如下步骤：

[0036] S1：移动测温仪到达位于观火孔一侧的预设的初始位置及初始角度；

[0037] S2：判断测温仪的测温对象；

[0038] S3：测温仪根据测温对象调整初始位置和初始角度；

[0039] S4：判断测温仪的测温对象是否在观火孔内框和炉膛内膛之间发生跳变；

[0040] S5：若是，则结束优化；若否，则返回步骤S2。

[0041] 测温仪的初始测温对象本应为观火孔内框和炉膛内腔的交界处，从而实现测温视角的最大化，但由于背景技术提到的各种原因，使得预设的初始位置及初始角度不能使测温仪处于该交界处，本发明能够通过一定的调整来优化预设的初始位置及初始角度，尽量使观测范围最大化，从而提高了测量准确性。

[0042] 当步骤S2中的测温对象为观火孔近测温仪的外侧，如图4所示，注意箭头所指示的地方就是观火孔近测温仪的外侧，则步骤S3具体为：测温仪往观火孔方向水平向前移动一个单位距离，并同步向炉膛内膛水平旋转一个单位角度。

[0043] 由于现有装置的水平移动和水平旋转都是通过步进电机完成，那么对水平移动步进电机的一个信号脉冲就相当于装置一个最短的水平移动距离，对水平旋转步进电机的一个信号脉冲就相当于装置一个最小的水平旋转角度，也就是分别为该装置的单位距离和单位角度，所以这里单位距离和单位角度的意思分别是测温仪所能移动和旋转的最短距离和最小角度。申请人发明的测温仪的水平移动和同步水平旋转机制（参见201510196270.9、201510196180.X发明申请）以及裂解炉的结构决定了当测温对象为观火孔近测温仪的外侧时，结合步骤S4，通过使测温仪连续若干个单位距离的向前水平移动，测温仪的测温对象会不断接近观火孔，并通过连续若干个单位角度的向炉膛内膛方向同步水平旋转，测温仪的测温对象会不断接近并最终转入观火孔内框，进而继续按照下面另一种情况进一步对初始位置和初始角度进行优化。

[0044] 当步骤S2中的测温对象为观火孔内框，如图5所示，注意箭头所指示的地方就是观火孔内框，则步骤S3具体为：测温仪向炉膛内膛方向水平旋转一个单位角度。

[0045] 同理，根据上面对水平旋转单位角度的定义，结合步骤S4，通过连续若干个单位角度的向炉膛内膛方向水平旋转（水平方向不移动），测温仪的测温对象会不断接近观火孔内框和炉膛内腔的交界处，并最终转入炉膛内膛，即从观火孔内框跳变到炉膛内膛，从而结束优化。

[0046] 当步骤S2中的测温对象为炉膛内膛，如图6所示，注意箭头所指示的地方就是炉膛内膛，则步骤S3具体为：测温仪向与炉膛内膛相反的方向水平旋转一个单位角度。

[0047] 同理，根据上面对水平旋转单位角度的定义，结合步骤S4，通过连续若干个单位角度的向与炉膛内膛相反的方向水平旋转（水平方向不移动），测温仪的测温对象会不断接近观火孔内框和炉膛内腔的交界处，并最终转入观火孔内框，即从炉膛内膛跳变到观火孔内框，从而结束优化。

[0048] 通过激光测距仪测得的距离来识别测温对象的不同。

[0049] 因为测温对象从观火孔近测温仪的外侧或观火孔内框变成炉膛内膛会有不同的距离的跳变，所以可以据此判断步骤S4中的测温对象是否在炉膛内膛和观火孔内框之间发生跳变。