炼油塔切焦过程控制设备硬件设计(附件)【字数：7964】
摘 要水力切焦是延迟焦化工艺中最为广泛使用的一种除焦方法，它在除焦过程中具有非常重大的作用，水力除焦技术是利用高压水流来进行除焦的，水力能够除焦的原理是因为它在除焦的时候将水能转换为动能，水流冲击在焦炭上时又发生能量的转换，因为水流的速度所产生的动能撞击到焦炭时产生的压力大于焦炭的硬度，所以水流能够击碎焦炭从而实现除焦的目的。从现有的水力除焦的技术中还存在很大的问题我们大多数炼油公司在利用水力除焦来进行除焦的最后在确认除焦是否干净依靠的是现场的工作人员，工作人员依靠听水流冲击的声音来判断除焦的进程。经过对水力切焦技术的不断研究，发现了水流在进行除焦时会产生出不同的频率，我们可以根据这些不同的频率来判断出除焦的进度。本文是利用传感器采集水力除焦石水对频率的不同部分焦炭塔，然后通过计算机分析的光谱与焦阶段不同的特点除了比较，通过比较水力除焦的不同阶段，该方法可用于判断除焦过程。本文结合资料，并根据水力除焦的工艺，完成自控系统。首先了解水力除焦技术的原理技术，采集数据电路的设计以及程序的编写来实现水力除焦的自动检测，提高除焦进程的效率。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2水力除焦操作存在的问题 1
1.3切焦自动检测技术国内外研究状况 2
第二章 水力除焦原理 3
2.1水力除焦自动控制原理 3
2.2特征参数的选取 3
2.3振动信号的处理 3
2.4 传感器的选型 4
2.5 传感器采集模块设计原理 4
第三章 水利切焦设计 6
3.1单片机C8051F121 7
3.2跟随器 8
3.3反相放大器 10
3.4积分电路 11
3.5软件部分 12
第四章 水力除焦实验结果以及总结 15
4.1水力除焦流程 15
4.2实验总结 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
第一章 绪论
1.1课题背景
水力除焦技术是借鉴水力采煤的方法，是将水力采煤的方法将其引申过来的， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
科学技术人员在延迟焦化装置上利用了水流切割和破碎的原理，以这个有了水力切割和破碎原理的延迟焦化装置来进行水力除焦，结果取得了巨大的成功，因此在1993年的时候正式应用到工业，这一发展是大大的促进了工业的发展。水力除焦技术是利用高压水流来进行除焦的，水力能够除焦的原理是因为它在除焦的时候将水能转换为动能，水流冲击在焦炭上时又发生能量的转换，因为水流的速度所产生的动能撞击到焦炭时产生的压力大于焦炭的硬度，所以水流能够击碎焦炭从而实现除焦的目的。在延迟焦化的工艺中水力切焦是被运用最广泛的方法，同时水力切焦也是工艺中非常重要的操作，其实水力切焦就是利用高压水对焦炭不停的进行冲击来达到除焦的目的。从现有的水力除焦的技术中还存在很大的问题：我们大多数炼油公司在利用水力除焦来进行除焦的最后在确认除焦是否干净依靠的是现场的工作人员，工作人员依靠听水流冲击的声音来判断除焦的进程。这样依靠听觉来判断除焦是否干净本身就不准确，而且在整个除焦的过程中切焦是要好几个小时的，在这几个小时中人的听力和视力是会下降，而这个下降都是会影响除焦的进度。同时天气状况也会影响除焦进度，列如大雾天气。随着生焦周期的缩短，工作人员需要在夜间进行工作，夜晚视野欠好、体力会下降等也会影响观察的准确性，进而影响除焦进度。经过对水力切焦技术的不断研究，发现了水流在进行除焦时会产生出不同的频率，我们可以根据这些不同的频率来判断出除焦的进度。根据这一现象，本课题所设计的就是水力除焦自动控制，自动控制也就是利用传感器来采集当水流在除焦时冲击焦炭和塔壁所产生的振动信号，将采集到的振动信号输入到计算机中进行分析得到频谱，将得到的频谱与特征频谱进行比较，以此来判断出除焦的进度。
1.2水力除焦操作存在的问题
从现有的水力除焦的技术中还存在很大的问题：我们大多数炼油公司在利用水力除焦来进行除焦的最后在确认除焦是否干净依靠的是现场的工作人员，工作人员依靠听水流冲击的声音来判断除焦的进程。这样依靠听觉来判断除焦是否干净本身就不准确，而且在整个除焦的过程中切焦是要好几个小时的，在这几个小时中人的听力和视力是会下降，而这个下降都是会影响除焦的进度。同时天气状况也会影响除焦进度，列如大雾天气，不能满足全天候除焦的要求。随着生焦周期的缩短，工作人员需要在夜间工作，夜间视线不好，体力也会下降，这些因素也会影响观察的准确性，从而影响除焦进程。一些炼油厂发生的操作人员错误地认为，焦炭是干净的，而不是实际切干净焦炭塔加热关闭焦炭塔壁入口事件期间。一些炼油厂，以避免烧焦安全生产无影响，延长除焦时间切断后发送到手电筒的塔底再观察确认确保焦炭除净的强迫，但是这些方法耗时、低效，以及安全生产装置的影响。
1.3切焦自动检测技术国内外研究状况
随着生产能力的提高和生产周期的缩短，液力除焦自动控制技术已成为必然趋势。除了焦炭高风险系数采用高压水，工作周边环境不好，工作量大，有害于身体健康，因此水力除焦控制技术具有重要的紧迫性和重要的现实。水力除焦自动控制技术的发展，能够很好的提升自动化水平，促进企业安全生产水平的提升，创造经济效益的进一步提高的条件。
焦炭塔的使用率高低和生产能力的高低，是由水力除焦工作效率的高低来直接决定的，因此自控水平的高低对炼油企业的重油加工平衡都具有重要意义，因为自控水平高能够使焦化装置的经济安全运行，使得生产能力的升高。为此，国内外许多企业对水力除焦技术进行了深入的研究。康菲石油公司在美国，第一的水力除焦控制系统中的应用，提出了该技术是在1979，历时3年的时间，最终取得了成功。然而，它只是一个简单的系统，需要手动控制相关的操作，并且没有液压切割过程中相应的检测系统的开发。
日本横河公司在上世纪90年代推出的CS3000集散控制体系、CS3000系统具有强大的性能，良好的精度，良好的扩散特性，满足复杂控制功能的要求。然而，目前还没有自动检测水力切焦的进度，不能根据脱焦状况自动控制切焦过程。
中国的液压控制系统是在上世纪80年代，并在1996实现国产化，然后通过不断的研究，现在我国的水力除焦控制系统已经达到了国际先进的水平，这让我国不依靠进口的产品了，就目前而言我国的自动化检测技术还有很大的发展空间。中国的第一个用水力除焦控制系统集c200g型PLC在日本欧姆龙公司。使用可靠的控制阀更换开关阀前需要手动操作，降低了操作工人的工作强度。
第二章 水力除焦原理
2.1水力除焦自动控制原理
水力除焦技术是通过安装在炼油塔塔壁上的传感器来实现的，传感器的作用是用来采集在水力除焦过程中水流冲击在焦炭和塔壁上时所产生的振动，将采集到的振动信号输入计算机进行频谱分析，并将其与不同切削阶段的特征谱进行比较。通常炼油塔比较大，所以需要在塔壁安装56个传感器，每个传感器之间的距离应该相等平均分布， 因此本课题的电路需要设计56个回路用来采集每个传感器所采集到的信息。如图21
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第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2水力除焦操作存在的问题 1
1.3切焦自动检测技术国内外研究状况 2
第二章 水力除焦原理 3
2.1水力除焦自动控制原理 3
2.2特征参数的选取 3
2.3振动信号的处理 3
2.4 传感器的选型 4
2.5 传感器采集模块设计原理 4
第三章 水利切焦设计 6
3.1单片机C8051F121 7
3.2跟随器 8
3.3反相放大器 10
3.4积分电路 11
3.5软件部分 12
第四章 水力除焦实验结果以及总结 15
4.1水力除焦流程 15
4.2实验总结 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
第一章 绪论
1.1课题背景
水力除焦技术是借鉴水力采煤的方法，是将水力采煤的方法将其引申过来的， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
科学技术人员在延迟焦化装置上利用了水流切割和破碎的原理，以这个有了水力切割和破碎原理的延迟焦化装置来进行水力除焦，结果取得了巨大的成功，因此在1993年的时候正式应用到工业，这一发展是大大的促进了工业的发展。水力除焦技术是利用高压水流来进行除焦的，水力能够除焦的原理是因为它在除焦的时候将水能转换为动能，水流冲击在焦炭上时又发生能量的转换，因为水流的速度所产生的动能撞击到焦炭时产生的压力大于焦炭的硬度，所以水流能够击碎焦炭从而实现除焦的目的。在延迟焦化的工艺中水力切焦是被运用最广泛的方法，同时水力切焦也是工艺中非常重要的操作，其实水力切焦就是利用高压水对焦炭不停的进行冲击来达到除焦的目的。从现有的水力除焦的技术中还存在很大的问题：我们大多数炼油公司在利用水力除焦来进行除焦的最后在确认除焦是否干净依靠的是现场的工作人员，工作人员依靠听水流冲击的声音来判断除焦的进程。这样依靠听觉来判断除焦是否干净本身就不准确，而且在整个除焦的过程中切焦是要好几个小时的，在这几个小时中人的听力和视力是会下降，而这个下降都是会影响除焦的进度。同时天气状况也会影响除焦进度，列如大雾天气。随着生焦周期的缩短，工作人员需要在夜间进行工作，夜晚视野欠好、体力会下降等也会影响观察的准确性，进而影响除焦进度。经过对水力切焦技术的不断研究，发现了水流在进行除焦时会产生出不同的频率，我们可以根据这些不同的频率来判断出除焦的进度。根据这一现象，本课题所设计的就是水力除焦自动控制，自动控制也就是利用传感器来采集当水流在除焦时冲击焦炭和塔壁所产生的振动信号，将采集到的振动信号输入到计算机中进行分析得到频谱，将得到的频谱与特征频谱进行比较，以此来判断出除焦的进度。
1.2水力除焦操作存在的问题
从现有的水力除焦的技术中还存在很大的问题：我们大多数炼油公司在利用水力除焦来进行除焦的最后在确认除焦是否干净依靠的是现场的工作人员，工作人员依靠听水流冲击的声音来判断除焦的进程。这样依靠听觉来判断除焦是否干净本身就不准确，而且在整个除焦的过程中切焦是要好几个小时的，在这几个小时中人的听力和视力是会下降，而这个下降都是会影响除焦的进度。同时天气状况也会影响除焦进度，列如大雾天气，不能满足全天候除焦的要求。随着生焦周期的缩短，工作人员需要在夜间工作，夜间视线不好，体力也会下降，这些因素也会影响观察的准确性，从而影响除焦进程。一些炼油厂发生的操作人员错误地认为，焦炭是干净的，而不是实际切干净焦炭塔加热关闭焦炭塔壁入口事件期间。一些炼油厂，以避免烧焦安全生产无影响，延长除焦时间切断后发送到手电筒的塔底再观察确认确保焦炭除净的强迫，但是这些方法耗时、低效，以及安全生产装置的影响。
1.3切焦自动检测技术国内外研究状况
随着生产能力的提高和生产周期的缩短，液力除焦自动控制技术已成为必然趋势。除了焦炭高风险系数采用高压水，工作周边环境不好，工作量大，有害于身体健康，因此水力除焦控制技术具有重要的紧迫性和重要的现实。水力除焦自动控制技术的发展，能够很好的提升自动化水平，促进企业安全生产水平的提升，创造经济效益的进一步提高的条件。
焦炭塔的使用率高低和生产能力的高低，是由水力除焦工作效率的高低来直接决定的，因此自控水平的高低对炼油企业的重油加工平衡都具有重要意义，因为自控水平高能够使焦化装置的经济安全运行，使得生产能力的升高。为此，国内外许多企业对水力除焦技术进行了深入的研究。康菲石油公司在美国，第一的水力除焦控制系统中的应用，提出了该技术是在1979，历时3年的时间，最终取得了成功。然而，它只是一个简单的系统，需要手动控制相关的操作，并且没有液压切割过程中相应的检测系统的开发。
日本横河公司在上世纪90年代推出的CS3000集散控制体系、CS3000系统具有强大的性能，良好的精度，良好的扩散特性，满足复杂控制功能的要求。然而，目前还没有自动检测水力切焦的进度，不能根据脱焦状况自动控制切焦过程。
中国的液压控制系统是在上世纪80年代，并在1996实现国产化，然后通过不断的研究，现在我国的水力除焦控制系统已经达到了国际先进的水平，这让我国不依靠进口的产品了，就目前而言我国的自动化检测技术还有很大的发展空间。中国的第一个用水力除焦控制系统集c200g型PLC在日本欧姆龙公司。使用可靠的控制阀更换开关阀前需要手动操作，降低了操作工人的工作强度。
第二章 水力除焦原理
2.1水力除焦自动控制原理
水力除焦技术是通过安装在炼油塔塔壁上的传感器来实现的，传感器的作用是用来采集在水力除焦过程中水流冲击在焦炭和塔壁上时所产生的振动，将采集到的振动信号输入计算机进行频谱分析，并将其与不同切削阶段的特征谱进行比较。通常炼油塔比较大，所以需要在塔壁安装56个传感器，每个传感器之间的距离应该相等平均分布， 因此本课题的电路需要设计56个回路用来采集每个传感器所采集到的信息。如图21
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