郎亮波（浙江海牛環(huán)境科技股份有限公司，311121）

單片機(jī)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(jī)在溫度、濕度測(cè)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(xiǎn)性高、工作環(huán)境惡劣，探討單片機(jī)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(jī)；溫濕度控制；石化煉油

1　溫度測(cè)量技術(shù)研究現(xiàn)狀

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

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

1.1膨脹式測(cè)溫方法

根據(jù)物體熱脹冷縮原理制成的溫度計(jì)統(tǒng)稱為膨脹式溫度計(jì)，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(jì)、壓力式溫度計(jì)和雙金屬溫度計(jì)等三種型式。

圖 1 雙金屬溫度計(jì)結(jié)構(gòu)

圖1為雙金屬溫度計(jì)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(shí)，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(dòng)，顯示溫度的變化值。雙金屬溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械式的測(cè)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(jì)的測(cè)溫范圍與液體膨脹式溫度計(jì)接近，精度較差，但在振動(dòng)和受沖擊的應(yīng)用場(chǎng)合，讀數(shù)方便，比較適用。

2　電量式測(cè)溫方法

利用電量式測(cè)溫方法進(jìn)行溫度測(cè)量，主要是利用材料的電勢(shì)、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(cè)量、熱電阻和熱敏電阻溫度測(cè)量、集成芯片溫度測(cè)量等。熱電溫度計(jì)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(gè)接點(diǎn)處的溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生熱電勢(shì)，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(cè)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(gè)物體極度接近時(shí)不能成立，但始終無(wú)法證明和提出實(shí)證。普朗克建立黑體輻射定律的目的主要是為了描述單個(gè)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(duì)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(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種控制方式，動(dòng)態(tài)溫度控制成為動(dòng)態(tài)溫度跟蹤，即設(shè)定的溫度值是一系列值而不是一個(gè)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(duì)象的溫度變化在一個(gè)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(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)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(yùn)算方式對(duì)測(cè)量信號(hào)和給定值，修正控制算法進(jìn)行溫度值得優(yōu)化與補(bǔ)償，并以模糊集合論、模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)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(qiáng)的適應(yīng)性和強(qiáng)健性，比較好的容錯(cuò)性。能夠使操作人員使用自然語(yǔ)言進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，而控制器不必對(duì)被控制對(duì)象建立完整的數(shù)學(xué)模型。

4　濕度測(cè)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(shí)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(cè)量的自然量。隨著時(shí)代的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的突破性發(fā)展，關(guān)于濕度測(cè)量的技術(shù)也隨之有了不小的進(jìn)步。濕度測(cè)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(cè)濕法，干濕球法，露點(diǎn)測(cè)濕法等。

5　煉油裝置溫濕度特點(diǎn)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(chǔ)罐，堿液罐等，其特點(diǎn)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(jìn)入多管式三級(jí)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(jìn)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(duì)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(duì)其進(jìn)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(jī)在溫度、濕度測(cè)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(diǎn)，探討單片機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)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(dòng)范圍，在實(shí)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(cāng)儲(chǔ)等場(chǎng)合。

［1］ 武林，樓恩平，侯冬晴，等.基于PID算法的無(wú)線溫濕度控制系統(tǒng)［J］.儀器儀表學(xué)報(bào)，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(cè)模塊設(shè)計(jì)［J］.國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2013，25（11）：43—46.

［3］ 胡漢才.單片機(jī)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(yáng)，學(xué)歷：大學(xué)本科，職稱：中級(jí)職稱，研究方向：電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，設(shè)計(jì)機(jī)械和電氣自動(dòng)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