單片機溫濕度控制技術(shù)及其在石化煉油行業(yè)的應(yīng)用

郎亮波（浙江海牛環(huán)境科技股份有限公司，311121）

單片機溫濕度控制技術(shù)及其在石化煉油行業(yè)的應(yīng)用

郎亮波
（浙江海牛環(huán)境科技股份有限公司，311121）

本文基于單片機在溫度、濕度測量技術(shù)與控制技術(shù)研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，結(jié)合石油化工行業(yè)危險性高、工作環(huán)境惡劣，探討單片機溫濕度控制系統(tǒng)在石化煉油行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展。

單片機；溫濕度控制；石化煉油

1　溫度測量技術(shù)研究現(xiàn)狀

溫度測控技術(shù)包括溫度測量技術(shù)和溫度控制技術(shù)兩個方面。在溫度的測量技術(shù)中，分為接觸式測溫和非接觸式測溫兩大類。所謂接觸式測溫法就是測溫元件與被測對象直接接觸，根據(jù)熱傳導(dǎo)原理在一段時間的能力交換之后，熱量會形成一個新的平衡點，此時測溫元件的溫度就是被測對象的溫度。

非接觸式測溫法彌補了接觸式測溫法的缺點，測溫元件與被測對象的接觸是間接的，借助于氣體的輻射進行熱量的交換。不破壞原有溫度場。通常用來測量1000℃以上的移動、旋轉(zhuǎn)、或反映迅速的高溫物體。非接觸式測溫法由于不與被測對象直接接觸，因此溫度的變換慣性比較小，對溫度的變換比較敏感，可以測量運動中的對象。

1.1膨脹式測溫方法

根據(jù)物體熱脹冷縮原理制成的溫度計統(tǒng)稱為膨脹式溫度計，即是利用物體受熱后體積膨脹的性質(zhì)制成的。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，它分為玻璃管液體溫度計、壓力式溫度計和雙金屬溫度計等三種型式。

圖 1 雙金屬溫度計結(jié)構(gòu)

圖1為雙金屬溫度計的結(jié)構(gòu)，它的感溫元件通常繞成螺旋形，一端固定，另一端連接指針軸。溫度變化時，感溫元件的彎曲率發(fā)生變化，并通過指針軸使指針在刻度盤上轉(zhuǎn)動，顯示溫度的變化值。雙金屬溫度計的優(yōu)點是機械式的測溫方法可以被制成各種形狀，如 U 形、螺旋形、螺管形、直桿形等。雙金屬片溫度計的測溫范圍與液體膨脹式溫度計接近，精度較差，但在振動和受沖擊的應(yīng)用場合，讀數(shù)方便，比較適用。

2　電量式測溫方法

利用電量式測溫方法進行溫度測量，主要是利用材料的電勢、電阻或其它電性能與溫度的單值關(guān)系， 包括熱電偶溫度測量、熱電阻和熱敏電阻溫度測量、集成芯片溫度測量等。熱電溫度計是將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，當(dāng)兩個接點處的溫度不同時，回路中將產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，又稱為塞貝克效應(yīng)，也被稱作第一熱電效應(yīng)，即由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象。

2.1接觸式光電測溫方法

馬克斯·普朗克于1900年建立了黑體輻射定律的公式，并于1901年發(fā)表。普朗克輻射定律，是公認(rèn)的物體間熱力傳導(dǎo)基本法則，雖然有物理學(xué)家懷疑此定律在兩個物體極度接近時不能成立，但始終無法證明和提出實證。普朗克建立黑體輻射定律的目的主要是為了描述單個黑體在不同的溫度范圍，其電磁輻射率與頻率的關(guān)系。

3　溫度控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

溫度控制技術(shù)是指能夠使被控對象的溫度達(dá)到設(shè)定的溫度值的方法。根據(jù)溫度值的變化可以分為動態(tài)和靜態(tài)兩種控制方式，動態(tài)溫度控制成為動態(tài)溫度跟蹤，即設(shè)定的溫度值是一系列值而不是一個固定值，溫度值是在不斷更新變化的。靜態(tài)溫度控制技術(shù)，又稱為恒定溫度控制技術(shù)，只要求被控對象的溫度變化在一個固定的數(shù)值上，并且誤差不允許太大。根據(jù)工業(yè)控制器技術(shù)的發(fā)展進行劃分，以下幾種溫濕度控制技術(shù)是比較經(jīng)典的方法。

3.1定值開關(guān)控溫法

所謂定值開關(guān)控溫法，就是根據(jù)是否達(dá)到給定的溫度值來實現(xiàn)對器件的開關(guān)控制。該類控制器以電加熱板、電發(fā)熱線圈為發(fā)熱元件，有電流通過是發(fā)熱絲開始發(fā)熱，其內(nèi)部的溫度最高能夠達(dá)到一千多攝氏度。優(yōu)點在于溫度設(shè)置的上限比較高，缺陷在于溫度控制的精度比較低。

3.2PID模糊控制技術(shù)

所謂PID模糊控制，是通過數(shù)學(xué)的比例（P）、積分（I）、微分（D）等運算方式對測量信號和給定值，修正控制算法進行溫度值得優(yōu)化與補償，并以模糊集合論、模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計算機智能控制。PID模糊控制器是一種易于控制、掌握的較理想的非線性控制器，具有較強的適應(yīng)性和強健性，比較好的容錯性。能夠使操作人員使用自然語言進行人機對話，而控制器不必對被控制對象建立完整的數(shù)學(xué)模型。

4　濕度測量技術(shù)概述

濕度的定義是表示大氣干燥程度的物理量。不管是在實際的工程應(yīng)用還是在理論研究上，一直以來濕度是比溫度更加難以測量的自然量。隨著時代的進步，科學(xué)技術(shù)的突破性發(fā)展，關(guān)于濕度測量的技術(shù)也隨之有了不小的進步。濕度測量技術(shù)所采用的方法最主要的有以下幾種：干濕球法，伸縮測濕法，干濕球法，露點測濕法等。

5　煉油裝置溫濕度特點及控制策略

典型煉油裝置有常壓裝置、催化裂化裝置、苯抽提裝置、干氣液化氣脫硫及酸性水汽提硫磺回收裝置、硫磺車間，胺液存儲罐，堿液罐等，其特點及要求各異，如常壓裝置的加熱爐采用了空氣預(yù)熱器，用以回收煙氣余熱，要求使排煙溫度降為170℃為宜。而催化裂化裝置的第一再生器密相溫度需控制在660～690℃，第二再生器溫度需控制在≤725℃，保證再生劑定碳降到0.1%以下。第一、二再生器煙氣合流后，經(jīng)高溫取熱器取熱，再進入多管式三級旋分器。硫磺車間主要將煉油過程產(chǎn)生的含硫酸性水、富液在此進行處理、回收，主要包括污水汽提裝置，溶劑再生裝置，硫磺回收裝置，對溫度濕度也是要求嚴(yán)格。鑒于石油煉制行業(yè)的危害特性，硫磺車間不可避免存在職業(yè)性危害物質(zhì)，因此，對其進行溫濕度分析以及監(jiān)控具有十分重要的意義。

6　結(jié)論

介紹了基于單片機在溫度、濕度測量技術(shù)與控制技術(shù)研究現(xiàn)狀，結(jié)合石油化工行業(yè)特點，探討單片機溫濕度控制系統(tǒng)在石化煉油行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展。建議利用STC12單片機設(shè)計的溫濕度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用有差調(diào)節(jié)的方式調(diào)節(jié)溫濕度，可以靈活控制溫濕度波動范圍，在實際應(yīng)用中具有較高的精度和可靠性，可以應(yīng)用在溫濕度精度不同要求的生產(chǎn)加工車間及倉儲等場合。

［1］ 武林，樓恩平，侯冬晴，等.基于PID算法的無線溫濕度控制系統(tǒng)［J］.儀器儀表學(xué)報，2006，27（1）：619—620.

［2］ 孫環(huán)，滕召勝.基于SHT10單片集成傳感器溫濕度檢測模塊設(shè)計［J］.國外電子測量技術(shù)，2013，25（11）：43—46.

［3］ 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)［M］.3版.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［4］ 紅晶科技.STC Microcontuoller Handbook［Z］.2007.

郎亮波（1981.1.25-） 性別：男，民族：漢，籍貫：浙江富陽，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：中級職稱，研究方向：電氣自動化系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，設(shè)計機械和電氣自動化系統(tǒng)。

SCM—based Temperature and Humidity Control Technology and Application in Petrochemical Refining Industry

Lang Liangbo
（Zhe jiang manatees Environmental Science and Technology Co.，Ltd，311121）

This paper based on single chip microcomputer in the temperature and humidity measurement and control technology research，combined with the high petrochemical industry risk and bad work environment，discussing single-chip temperature and humidity control system in the application and development of petrochemical industry.

Single chip computer；Temperature and humidity control；Petrochemical Refinery