管式加热炉在石油工业中扮演着至关重要的角色，其主要任务是将原油加热到一定的温度，以确保后续工艺的顺利进行，原油出口温度的控制不仅直接影响轻油产品的收率和质量，还关系到整个生产过程的稳定性和设备的寿命，设计一个高效、精确的温度控制系统显得尤为重要，本文将详细介绍一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的串级-分程控制方案，用于提高管式加热炉出口温度的控制精度，并兼顾节能要求。

一、系统概述

该系统采用煤气作为主要供应燃料，当煤气不足时才使用燃料油，通过PLC实现串级控制，即主控回路和副控回路相结合，以提高系统的响应速度和稳定性，引入分程控制策略，根据不同的工况条件自动调整控制参数，以达到最佳的控制效果。

二、系统组成与工作原理

1、主控回路：负责设定原油出口的目标温度，并将该设定值传递给副控回路，主控回路通常采用PID（比例-积分-微分）控制器进行调节，以保证温度的稳定性和准确性。

2、副控回路：接收主控回路传来的温度设定值，并通过调节燃料流量来控制加热炉内的温度，副控回路同样采用PID控制器，但其参数设置需考虑加热炉的具体特性，如滞后性、耦合性和干扰情况等。

3、分程控制：根据加热炉的实际运行状态，如燃料种类、负荷变化等，自动切换不同的控制模式或调整控制参数，在煤气充足时优先使用煤气，不足时再切换到燃料油；在不同负荷下优化PID参数以提高控制效果。

4、检测元件与执行元件：包括温度变送器、流量检测器、调节阀等，这些元件负责采集现场数据并执行控制命令，确保系统正常运行。

三、系统特点与优势

1、高精度控制：通过串级控制结构，实现了对原油出口温度的精确控制，减小了稳态误差。

2、节能效果显著：根据实时工况调整控制策略，避免了不必要的能源浪费，提高了能源利用效率。

3、适应性强：能够应对不同的生产工艺要求和常见扰动因素，保证生产的连续性和稳定性。

4、易于维护与扩展：基于PLC的设计使得系统具有良好的可维护性和可扩展性，便于后续的功能升级和改造。

四、实际应用效果

实际运行结果表明，该系统运行平稳，控制精度高，节能效果明显，具体表现为：

- 原油出口温度波动范围显著缩小，满足了工艺要求。

- 燃料消耗量降低，节约了成本。

- 设备故障率下降，延长了使用寿命。

- 操作人员的工作负担减轻，提高了工作效率。

五、结论

基于PLC的管式加热炉原油出口温度串级-分程控制系统是一种高效、可靠的解决方案，它不仅能够满足石油工业对温度控制的严格要求，还能带来显著的经济效益和社会效益，随着技术的不断进步和应用经验的积累，相信这种控制系统将在未来的工业生产中得到更广泛的应用和发展。