[00872628]云环境下乙烯裂解炉炉管智能健康管理关键技术及应用

乙烯被誉为石化工业之母，炉管是乙烯生产核心设备裂解炉的关键部件。由于裂解炉炉管长期处于炉膛内高温烟火中，易出现内部结焦而造成局部过热，导致开裂、堵漏等失效，对乙烯生产危害极大。因此，实时在线准确监测裂解炉炉管外表面温度和结焦，是保障裂解炉安全运行和裂解炉节能增效的关键技术手段，对乙烯生产意义重大。由于炉管运行环境复杂，且生产中裂解炉振动、炉管位置易变，对其精准监测十分困难，现有产品存在功能单一、精度低、成本高等缺陷，对生产帮助不大。该项目以提升乙烯裂解炉炉管健康管理水平为目标，在国家、特大型国有石化企业等科技项目资助下，围绕精准的炉管外表面温度感知和炉管结焦诊断行业共性技术需求，在炉管外表面非接触式智能测温技术、炉管智能结焦诊断与预测技术、云资源管理与作业调度机制三个方面取得了突破性成果，研发了拥有自主知识产权的云环境下乙烯裂解炉炉管智能健康监测平台，填补了行业技术产品空白。 主要技术创新如下： 1、智能测温技术：①提出了在炉壁观火孔有效测温范围内精准控制测温仪进行水平移动和水平旋转的双相同步驱动方法；②提出了基于负相关搜索算法和嵌入式处理器定点化技术的深度卷积神经网络压缩方法，并将该压缩深度卷积神经网络移植入测温仪，解决了炉管重管精准识别；③提出了精准甄别炉管外表面和炉膛内壁温度的激光同步测距方法；④提出了精准计量炉管外表面温度的密度噪声应用空间聚类方法；⑤提出了精准检测异常采集温度的高斯混合模型方法。基于上述创新，研制的测温仪实现了对裂解炉炉管外表面温度的有效准确测量，经广州计量检测技术研究院校准、佛山市质量计量监督检测中心检验，测温误差率低于0.3%，产品符合相关标准，精度、性价比等核心指标优于同类产品。 2、智能结焦诊断与预测技术：首次提出了人工蜂群算法、自适应模糊神经系统和炉管结焦时间因子三者融合方法。基于该创新，研制的炉管智能结焦诊断软件实现了独有的炉管结焦准确诊断和趋势预测功能，经中国赛宝实验室测评，炉管结焦诊断准确率高于99.5%。 3、云资源管理与作业调度机制：构建了基于深度强化学习等算法的云虚拟资源自主管理和云作业优化调度机制，有效提高了资源利用率和作业处理效率，为炉管智能结焦诊断软件及石化其他应用系统的高效运行提供了云计算支撑。 成果应用于特大型国有石化企业的相关乙烯裂解炉，与传统方式相比，炉管外表面测温精度从±30℃提升到±5℃，提高了高附产品收率、节约了清焦成本、增加了产值、节约了检修费和人工费，产生了显著的经济社会效益。该项目申请发明专利25件(已授权11件)，授权实用新型专利4件、外观设计专利1件；获得软件著作权9件；主持制订企业标准1项；发表SCI/EI论文24篇。由中国电子学会组织、以戴琼海院士为主任委员的鉴定委员会认为：该成果整体技术达到国际先进水平，其中裂解炉炉管外表面智能测温仪处于国际领先水平。