加热炉能效在线评估及设备管理系统研究

发布时间：2020-09-11 09:46

　　 随着工业智能制造4.0的提出,化工企业运用工业过程大数据处理技术分析加热炉运行情况,进而提高加热炉能效成为了企业发展的目标之一。虽然现阶段石化企业在长期发展运营过程中积累了大量的设备运行和维护数据,但却缺乏对信息的深层次处理和决策。现场工作人员和管理人员在进行决策时,需要花费大量的时间,不能及时有效的对加热炉运行做出合理的建议。随着信息技术的发展,数据挖掘技术逐渐成为决策支持的重要手段和依据。因此,将决策树技术应用到传统的设备管理系统中并加以改进,推导出基于规则的调炉信息,用于指导加热炉的决策和评估,用来对加热炉集群中能效的评估做出决策分析。运用Web编程技术将加热炉的设备档案信息和运行信息集成到同一系统中,有利于企业决策者和管理者综合评定加热炉整体性能,本课题针对已有参数对加热炉能效进行评估,给出不同状态下的调炉决策和建议,帮助现场工作人员做出相应的处理方式和建议。首先从石化加热炉设备的维护和管理入手,以ThinkPHP为框架、CSS和Bootstrap作为样式、MySQL作为存储器件等其他相关技术,实现了在线评估管理系统的整体框架设计,管理系统的各个模块化设计以及应用流程化的管理,将各设备器件从设备的基础信息管理、设备的维护与巡检、设备仓储等流程统一,方便企业实现管理的全面化以及信息化。其次,在能效评估部分,选择热效率作为重要的能效评判标准,运用动态链接库将加热炉运行参数存到本地MySQL数据库中做进一步分析;经专家咨询、文献查阅等方式初步筛选后的重要参数进行重点研究,采用属性相关性处理和最小信息熵的离散化处理后,划分为训练集和测试集;根据属性相关性系数应用于模拟退火算法中,调整属性集合,寻找最优组合作为C4.5决策树算法中的输入参数,生成具有高预测性的决策树模型,同时生成IF-THEN规则,嵌入到在线评估管理系统中,结合具有专家经验的调炉规则,建立智能能效决策评估系统。最终,在系统实现部分,通过深入的分析加热炉结构及其能效等重要参数,选择分类正确率较高的改进型决策树算法模型,利用PHP-JAVA-Bridge控件,将生成的Java算法包嵌入到到在线评估管理系统中,用于评估加热炉能效的高低,为现场工作人员和决策管理人员提供决策支持,最终提高加热炉群的整体燃烧效率。
【学位单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP311.52;TK221
【部分图文】：

第二章 系统整体设计方案和模块化设计第二章 系统整体设计方案和模块化设计2.1 加热炉能效评估管理系统技术方案设计2.1.1 加热炉在线评估系统方案设计加热炉群能效在线评估管理系统是基于前期信息化采集趋于完善的基础上对大量工业生产数据的进一步挖掘分析，对于每一特定的加热炉系统不仅包含了大量的氧含量、炉膛温度、挡板压力等加热炉运行参数，还包含了加热炉鼓风机、喷油嘴等众多关键设备的设备状态，维修记录等参数，这些参数共同反应了整个加热炉的运行状况和指标。本文主要以某一加热炉为例作重点介绍，系统的整体框架如图 2-1 所示。

第二章 系统整体设计方案和模块化设计同的调炉建议，对加热炉能效进行调整和评估。为工作人员提供加热炉调控技术支持，并最终通过执行机构做出设备调整，达到提高加热炉群整体能效利用率的目的。本课题的加热炉能效在线评估系统主要涉及两个方面的内容：一是实现加热炉设备信息的有效管理，包括设备档案基本信息管理、设备故障维修和日常巡检管理以及设备仓储和运行管理等；二是将加热炉运行参数信息应用于炉况评估和调整的决策分析中，从而使加热炉运行在最优状态。2.1.2 加热炉能效评估系统方案设计该系统是在以往的 DCS 数据库基础上建立起来的，拥有大量的数据信息，因此首先通过专家咨询、文献查阅和调炉规则的总结等方式对某一加热炉相关属性进行选取，然后利用数据挖掘技术对数据属性相关性度量和离散化等预处理，利用模拟退火算法对预处理后的数据进行属性的优化组合，将该集合应用到决策树算法中，最终将改进后的决策树生成 IF-THEN 规则，并关联规则库和优化建议，当满足触发条件时，以弹窗的形式显示，为现场工作人员进行加热炉的调炉提供能效分析和评估信息。

第二章 系统整体设计方案和模块化设计2.2.1 设备管理功能性需求设计在系统需求分析过程中，确定系统的面向用户，在一定范围内也可相对的确定系统功能。通过分析，该系统的使用人员主要面向加热炉设备的使用和维护人员、系统管理人员、设备巡检和维修人员、仓库保管员和其他相关人员等等。根据不同人员的职责不同，可将该系统划分为与之对应的不同模块：设备基础信息档案管理、设备故障申报和维修管理、设备巡检和仓储管理、设备运行管理和系统维护等模块。

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本文编号：2816522