CN113282119A - 一种用于油田加热炉的温度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于油田加热炉的温度控制方法，具体包括以下步骤：步骤1、设定加热炉托管温度区间；步骤2、获取加热炉实时温度，并计算加热炉在预设时间段内的温度变化速率；步骤3、根据实时温度与托管温度区间的关系设定加热炉温度变化的目标区间，当实时温度小于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状、对加热炉提火或对加热炉降火；当实时温度大于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状或对加热炉降火。本申请根据温度变化速率以及实时温度与托管温度区间的关系来调控所述加热炉的火力大小，使加热炉内的温度以合理的速度调整至托管温度区间。
Description
技术领域
本申请涉及加热炉技术领域，尤其涉及一种用于油田加热炉的温度控制方法。
背景技术
目前，国内油田企业一般采用人工值守的方式对加热炉进行控制，一方面需要大量的人力投入，另一方面无法保证全天候精准控制以至于存在较大的能源浪费。随着近些年人工智能技术的发展以及产业数字化经济的推动，油田企业更希望采用一些先进的算法，利用软件程序及大数据驱动来实现智能化加热炉管控***，一方面提高整个***的智能化、自动化程度，另一方面可以降低人力成本，提高***稳定性和可靠性。
公开号为CN108829063A的发明专利申请文件公开了一种加热炉完整性管理集控装置，具体公开了一种利用供电单元、可编程逻辑控制器、集中监控与完整性管理***、视频采集与存储单元、网络交换单元、光纤收发器、配电接线单元和人机交互单元实现加热炉的自动控制、炉效优化调节、视频监控、设备寿命管理、成本统计，安全风险评价，实现了对加热炉360度的看护。
在上述发明专利公开的加热炉完整性管理集控装置的基础上，加热炉起炉后，为了合理快速的将温度调整到目标温度区间，需对加热炉火力给予合理控制，而直接影响加热炉温度变化速率的因素就是控制燃气流量的大小。以加热炉升温为例，加热炉内的燃气流量太大，升温过快，容易烧坏加热炉且温度容易超过目标温度区间，燃气流量太小，升温速率过慢，耗时长，导致最终温度离目标温度区间差距很大，因此在控制加热炉温度时，如何合理的设置燃气流量的档位是至关重要的。
发明内容
基于上述内容，本申请提出了一种可合理快速的将温度调整到托管温度区间、且合理控制加热炉火力的用于油田加热炉的温度控制方法。
一种用于油田加热炉的温度控制方法，包括以下步骤：
步骤1、设定加热炉的托管温度区间；
步骤2、获取加热炉的实时温度，并计算加热炉在预设时间段内的温度变化速率；
步骤3、根据实时温度与托管温度区间的关系设定加热炉温度变化的目标区间，当实时温度小于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状、对加热炉提火或对加热炉降火；
当实时温度大于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状或对加热炉降火。
优选地，所述步骤3中当实时温度大于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状或对加热炉降火具体包括：
当实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值大于第一设定值，则对加热炉降火；
当实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值小于第一设定值，若温度变化速率落在目标区间外，则对加热炉降火；若温度变化速率落在目标区间上，使加热炉维持现状。
优选地，当实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值大于第一设定值时，若温度变化速率落在目标区间外，对加热炉降火两次；若温度变化速率落在目标区间上，对加热炉降火一次。
优选地，所述步骤3中，当实时温度小于托管温度区间的下限温度时，将实时温度和托管温度区间的下限温度之间的温度差值划分为多个取值区间，并设定与各个取值区间对应的目标区间。
优选地，所述步骤2中确定所述温度变化速率的方法为：采集加热炉在预设时间段内多个温度数据，并将多个温度数据进行拟合后获得拟合线，确定拟合线的斜率即为所述温度变化速率。
优选地，所述步骤2中将多个历史温度数据进行拟合的具体方法为：
其中，Kt为温度变化速率，xi为在预设时间段内的时长，yi表示xi所处时刻对应的温度，n为温度数据的个数。优选地，还包括步骤4：重复步骤2和步骤3，直至实时温度落在托管温度区间上，且温度变化速率落在目标区间上。
与现有技术相比，本申请有如下优点：
（1）本申请通过对比实现温度和托管温度区间关系设定目标区间，以通过监控温度变化速率和目标区间来调整加热炉的火力以使实时温度调整到托管温度区间并维持平稳，避免加热炉的火力太小导致温度变化速率过慢，同时避免加热炉的火力太大导致加热炉损坏，以使加热炉的温度以合理的速率变化，保证所述加热炉稳定的运行，有利于延长加热炉的使用寿命；
（2）本申请所述控制方法可用于加热炉升温、降温或将温度维持在托管温度区间内，实现了加热炉内温度的自动化控制；
（3）本申请所述温度控制方法有利于使加热炉的温度安全、快速的达到托管温度区间，保证设备稳定运行，利于节能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是发明实施例所述用于油田加热炉的温度控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
应当理解的是，本申请中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。此外，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
一般的，将提高加热炉温度的操作称为提火，即提高火力档位；将降低加热炉温度的操作称为降火，即降低火力档位；提火一次即为提高火力档位一档，降火一次即为降低火力档位一档，降火两次即为降低火力两个档位。
参照图1，下面通过具体实施例进行详细的说明，所述用于油田加热炉的温度控制方法包括以下步骤：
步骤1、设定加热炉的托管温度区间；
步骤2、获取加热炉的实时温度，并计算加热炉在预设时间段内的温度变化速率；
步骤3、根据实时温度与托管温度区间的关系设定加热炉温度变化的目标区间，当实时温度小于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状、对加热炉提火或对加热炉降火；
当实时温度大于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状或对加热炉降火。
上述实时温度与托管温度区间的关系指：实时温度落在托管温度区间上、实时温度小于托管温度区间的下限温度或实时温度大于托管温度区间的上限温度。
本申请所述用于油田加热炉的温度控制方法通过计算温度变化速率以及根据实时温度与托管温度区间的关系来调控所述加热炉的火力大小，以使加热炉内的温度以合理的速度调整至托管温度区间或维持在托管温度区间内，以使加热炉平稳运行，有利于延长加热炉的使用寿命，本申请所述用于油田加热炉的温度控制方法适用于加热炉的升温、降温或维持温度的阶段的温度控制。
具体的，所述步骤3中当实时温度大于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状或对加热炉降火具体包括：
当实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值大于第一设定值，则对加热炉降火；
当实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值小于第一设定值，若温度变化速率落在目标区间外，则对加热炉降火；若温度变化速率落在目标区间上，使加热炉维持现状。
当实时温度大于托管温度区间的上限温度，且实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值小于第一设定值时，此时实时温度接近托管温度区间，若温度变化速率过快可能会导致实时温度快速降低至小于托管温度区间的下限温度，因此需要加热炉维持现状以使温度缓慢降低，若温度变化速率落在目标区间外时应当对加热炉降火，以降低温度变化速率，有效避免超温。
优选地，当实时温度大于托管温度区间的上限温度，且实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值大于第一设定值时，若温度变化速率落在目标区间外，对加热炉一次降火两次；若温度变化速率落在目标区间上，对加热炉一次降火一次。
在实时温度接近托管温度区间时，应当控制温度变化速率较小；在实时温度与托管温度区间的下限温度的温度差值较大时，可对加热炉降火两次以增大温度降低的速率。
以加热炉升温过程为例，取第一设定值为5℃，若实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值大于5℃，设定目标区间为温度变化的速度小于或等于-3℃/h，若预设时间段内的温度变化速率大于-3℃/h，则对加热炉降火两次；若预设时间段内温度变化速率小于或等于-3℃/h，则对加热炉降火一次。
具体的，所述步骤3中，当实时温度小于托管温度区间的下限温度时或落在托管温度区间上时，若温度变化速率落在目标区间外且小于目标区间的下限，则对加热炉提火；若温度变化速率落在目标区间外且大于目标区间的上限，则对加热炉降火；若温度变化速率落在目标区间上，则使加热炉保持现状。
本实施例以加热炉升温过程为例，设定托管温度区间为50-75℃，加热炉加热后10min后实时温度为30℃，设定目标区间为10-14℃/h，且加热炉在过去10min的温度升高的速度为2.4℃/h，实时温度小于托管温度区间的下限温度，温度变化速率落在目标区间外且小于目标区间的下限，则对加热炉提火。
若加热炉在过去10min的温度变化速率落在10-14℃/h的区间内，使加热炉维持现状；若加热炉在过去10min的温度变化速率大于14℃/h，则对加热炉降火。
优选地，所述步骤3中，当实时温度小于托管温度区间的下限温度时，将实时温度和托管温度区间的下限温度之间的温度差值划分为多个取值区间，并设定与各个温度差值的取值区间对应的目标区间。
所述步骤3中根据并根据温度差值的大小设定对应的目标区间，以使所述加热炉的温度以合理的速度变化，避免在实时温度与托管温度区间的下限温度的温度差值较大的情况下缓慢变化，也避免温度差值较大的情况下温度变化的速度过快。
以加热炉在升温阶段为例，在本实施例中，实时温度与托管温度区间的下限温度的温度差值大于15℃时，目标区间设为10-14℃/h；
本实施例中，实时温度与托管温度区间的下限温度的温度差值落入5-15℃的区间上时，目标区间为6-10℃/h；
本实施例中，实时温度与托管温度区间的下限温度的温度差值落入0-5℃的范围内时，目标区间为3-6℃/h；
加热炉降温阶段和维持在托管温度区间运行时计算方法同上，本实施例不作详细叙述。
其中，所述步骤2中确定所述温度变化速率的方法为：采集加热炉在预设时间段内多个温度数据，并将多个温度数据进行拟合后获得拟合线，确定拟合线的斜率即为所述温度变化速率。
本实施例以油田加热炉起炉升温过程中的温度控制为例，加热炉起炉并经过在预设时间段内的升温后，所述步骤2中获取加热炉实时温度，采集加热炉在预设时间段内的多个历史温度数据。
所述步骤2中将多个历史温度数据拟合的具体方法为：
其中，Kt为温度变化速率，xi表示时间，yi表示xi所处时刻对应的温度数据，n为温度数据的个数，将多个温度数据拟合后获得拟合线，确定拟合线的斜率即为所述温度变化速率。
例如，采集加热炉过去10min内的多个温度数据，多个温度数据进行线性拟合后获得的拟合线的斜率为2.4，即过去10min内加热炉的温度变化的速度为2.4℃/h。
加热炉降温阶段和维持在托管温度区间时计算方法同上，本实施例不作详细叙述。
针对上述内容，本实施例所述用于油田加热炉的温度控制方法，其还包括步骤4，步骤4具体包括：重复步骤2和步骤3，直至实时温度落在托管温度区间上，且温度变化速率温度变化速率落在目标区间上。
所述步骤4通过重复所述步骤2和步骤3使加热炉的实时温度落在托管温度区间上，且保持加热炉的平稳运行。
如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不认定本申请的具体实施只局限于这些说明。凡与本申请的方法、结构等近似、雷同，或是对于本申请构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于油田加热炉的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设定加热炉的托管温度区间；
步骤2、获取加热炉的实时温度，并计算加热炉在预设时间段内的温度变化速率；
步骤3、根据实时温度与托管温度区间的关系设定加热炉温度变化的目标区间，当实时温度小于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状、对加热炉提火或对加热炉降火；
当实时温度大于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状或对加热炉降火。
2.根据权利要求1所述的用于油田加热炉的温度控制方法，其特征在于，所述步骤3中当实时温度大于托管温度区间的上限温度时，根据温度变化速率与目标区间的关系，使加热炉维持现状或对加热炉降火具体包括：
当实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值大于第一设定值，则对加热炉降火；
当实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值小于第一设定值，若温度变化速率落在目标区间外，则对加热炉降火；若温度变化速率落在目标区间上，使加热炉维持现状。
3.根据权利要求2所述的用于油田加热炉的温度控制方法，其特征在于，当实时温度与托管温度区间的上限温度的温度差值大于第一设定值时，若温度变化速率落在目标区间外，对加热炉降火两次；若温度变化速率落在目标区间上，对加热炉降火一次。
4.根据权利要求1所述的用于油田加热炉的温度控制方法，其特征在于，所述步骤3中，当实时温度小于托管温度区间的下限温度时，将实时温度和托管温度区间的下限温度之间的温度差值划分为多个取值区间，并设定与各个取值区间对应的目标区间。
5.根据权利要求1所述的用于油田加热炉的温度控制方法，其特征在于，所述步骤2中确定所述温度变化速率的方法为：采集加热炉在预设时间段内多个温度数据，并将多个温度数据进行拟合后获得拟合线，确定拟合线的斜率即为所述温度变化速率。
6.根据权利要求5所述的用于油田加热炉的温度控制方法，其特征在于，所述步骤2中将多个历史温度数据进行拟合的具体方法为：
其中，Kt为温度变化速率，xi为在预设时间段内的时长，yi表示xi所处时刻对应的温度，n为温度数据的个数。
7.根据权利要求1所述的用于油田加热炉的温度控制方法，其特征在于，还包括步骤4：重复步骤2和步骤3，直至实时温度落在托管温度区间上，且温度变化速率落在目标区间上。
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