淺議化工裝置建設(shè)中的儀表自動化工程

賈振華

一、引言

目前在化工裝置中，檢測執(zhí)行儀表已經(jīng)普遍使用智能化功能，具有智能化的檢測執(zhí)行儀表給檢測工作的進行，提供了有效和科學(xué)的數(shù)據(jù)，為化工裝置作用的發(fā)揮，起著非常重要的作用。截止目前，對于控制網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的認識還有待于進一步地研究與拓展，為化工裝置的實際操作提供了非常重要的意義。

陸德民在他所著的《石油化工自動控制設(shè)計手冊》（第三版）對儀表自動化工程中所需的檢測執(zhí)行儀表進行了詳細地分析，詳述了檢測執(zhí)行儀表的種類與性能。

解懷仁，楊彬彥所著的《石油化工儀表控制系統(tǒng)選用手冊》所述，更加具體地分析了檢測執(zhí)行儀表，也更加具體地分析了檢測執(zhí)行儀表的性能。

孫偉、韓長利等所著的《石油化工建設(shè)施工現(xiàn)場焊接及熱處理質(zhì)量控制》所述，石化工程建設(shè)過程中所運用的焊接熱處理技術(shù)的質(zhì)量在整個工程的質(zhì)量中有著“舉足輕重”的地位，這就要對工程建設(shè)者提出了更高的要求，工程建設(shè)者在工程建設(shè)過程中要嚴格地執(zhí)行有關(guān)“標準、規(guī)范”，在不斷地總結(jié)施工和建設(shè)經(jīng)驗時，更要在檢測數(shù)據(jù)中來分析，能更好地焊接，以保證一些相關(guān)標準和規(guī)范更好地運用，使整個工程的質(zhì)量管理更加趨于客觀、合理、客觀、科學(xué)。

宋桂森所著的《石油化工建設(shè)施工質(zhì)量控制方法分析》所述，我國石油化工企業(yè)隨著時代和科學(xué)的發(fā)展得到科學(xué)、快速地發(fā)展，石油化工建設(shè)工程的規(guī)模也呈現(xiàn)出逐漸擴大的發(fā)展之勢，對技術(shù)的要求更加復(fù)雜。在這樣的環(huán)境下，就要采取科學(xué)地、有效地控制方法，保證石油化工工程的建設(shè)和施工質(zhì)量能夠達到高水平和高水準，石油化工建設(shè)工程施工時，系統(tǒng)性強，這就施工的要求實現(xiàn)科學(xué)化、規(guī)范化、專業(yè)化，使工程達到“優(yōu)質(zhì)工程”、“一流工程”。所以綜合來看，我國石油化工工程的建設(shè)和施工，在很大程度上取得了成績和進步，在文中也列舉了一些不足之處，有待于完善。

根據(jù)以上文獻研究的成果及進展，本文在論述過程中，認為檢測執(zhí)行技術(shù)是貫穿于化工裝置建設(shè)始終的，檢測智能化為化工裝置的建設(shè)提供了快捷、方便、有效、科學(xué)的數(shù)據(jù)。同時檢測執(zhí)行中，還有著智能化無法普及的問題，有待于進一步地深入研究。所以，本文將在檢測執(zhí)行儀表在化工裝置建設(shè)中的應(yīng)用為切入點，在本文中進行重點地進行論述。

二、自動化儀表的智能化技術(shù)

自動化儀表廣泛地應(yīng)用了智能化技術(shù)，其實也在很大程度上改善了檢測執(zhí)行儀表的工作性能，所以，影響著其控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和體系成為一種必然。所以，自動儀表的智能化和以前大有不同，它不再是功能單，結(jié)構(gòu)固定，適應(yīng)性變得很強，其功能也隨著技術(shù)的發(fā)展越來越豐富。我在中國化學(xué)工程第十四建設(shè)有限公司工作，任儀表專業(yè)技術(shù)員，在多年的工作中，積累了大量的工作經(jīng)驗，多次參與了化工裝置建設(shè)，在建設(shè)過程中，對于檢測執(zhí)行儀表和相關(guān)的控制策略，進行了逐步的了解，形成了自己的認識。我將以多年的工作經(jīng)驗為切入點，憑著對檢測執(zhí)行儀表的認識，對其進行詳細地論述。

1.檢測執(zhí)行儀表[1]

檢測執(zhí)行儀表的種類很多，在溫度、壓力、物位、流量等方面都有其儀表的種類，所以，在種類上分為溫度儀表、物位儀表、壓力儀表、流量儀表，在工程建設(shè)中又常涉及到數(shù)據(jù)分析，所以，又有分析儀器、在線過程分析儀及執(zhí)行器等。

溫度儀表。石化工程現(xiàn)場施工與建設(shè)常會對設(shè)備或管道內(nèi)介質(zhì)溫度進行控制和指示，溫度范圍要控制在-200℃至l800℃。目前，在許多的工程建設(shè)中，大多以接觸式測量為主。所以，一般都是用水銀玻璃溫度計，可是現(xiàn)場實際操作中，多是用雙金屬溫度計來替代。目前熱電偶、熱電阻最常用。特殊熱電阻用油罐平均溫度計來測量。耐磨熱電偶、特殊熱電偶、表面熱電偶、多點式熱電偶、防爆熱電偶等的信號直接進入到了DCS或其它的溫度采集儀表，一體化的溫度變送器（兩線制）等成為現(xiàn)場總線技術(shù)興起的原因，因為其實用性與可操作性，逐漸得到了普及和廣泛的應(yīng)用。

壓力儀表。其與工程的安全密切相關(guān)，所以，在工程建設(shè)中，壓力儀表得到了很大地重視。變送器、特種壓力儀表、壓力傳感器的工作原因多樣，而且可以測量高溫介質(zhì)、脈動介質(zhì)、枯稠狀、粉狀、易結(jié)晶介質(zhì)的壓力測量，精度達到了0.l級。在工作層面上，壓力表又可以分為分液柱式、彈性式、活塞式即壓力校驗儀。

物位儀表。石化工程所有的建設(shè)過程中，液位測量得到了廣泛地應(yīng)用，測量過程中，被測物料的特性與測量效密切相關(guān)，浮力式儀表的使用是大范圍的，普遍存在。浮力式儀表的測量方式很多，有浮力式、靜電式（壓力、差壓）、直讀式、電接觸式、、電容式、超聲波式、雷達式、重錘式、輻射式、激光式、磁致伸縮式、矩陣渦流式。其中雷達式、磁致伸縮式以及矩陣渦流式對于精度的要求很高，因其精度高，目前在石化行業(yè)測量過程中，普遍得到了應(yīng)用。

流量儀表。在石化工程建設(shè)中，測量內(nèi)容較豐富，其溫、壓、液（位）、流成為最為重要的四大參數(shù)，其測量的工作常為流量儀表，在控制角度上穩(wěn)定，極易達到優(yōu)化，也是其測量考核最為主要的四大參數(shù)，其流量本身又與流體、管道關(guān)系很大。

在線過程分析儀和分析儀器。石化工程在建設(shè)中常會涉及到很多的施工工藝，生產(chǎn)過程中對溫度、壓力、流量、液位等這些工藝參數(shù)進行了保證，這些只能間接影響施工工藝所包括的最終產(chǎn)品和中間產(chǎn)品的質(zhì)量，所以，建設(shè)施工過程中就要對物料成分和最終產(chǎn)品成份進行重點直接地分析。因為有環(huán)境保護的要求，在工程建設(shè)及使用過程中，也要時時分析和在線監(jiān)測排放的物質(zhì)成分。由此可見，在線過程分析儀和分析儀器在工程建設(shè)中時時刻刻需要，要時時刻保持良好的工作狀態(tài)。除此需求迫切以外，分析儀器的高科技含量，很多時候要高要求地配合多學(xué)科，最近幾年在這個方面進行了大量的科研和應(yīng)用，得到結(jié)果是肯定的，就是分析儀器的使用力度變得越來越大，已經(jīng)應(yīng)用在高科技領(lǐng)域，如液相色譜等。

執(zhí)行器?；すこ探ㄔO(shè)中，執(zhí)行器不是單一的，也是由兩部分組成，由調(diào)節(jié)和執(zhí)行等兩機構(gòu)組成成。石化行業(yè)中，少數(shù)液動執(zhí)行器與氣動執(zhí)行器常常使用，最常用還是氣動薄膜調(diào)節(jié)閥，還有的就是氣動長行程和與數(shù)氣動活塞。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥與電氣閥門定位器常常配合著使用。由此，新一代智能式電氣閥的定位器可以幫助改善調(diào)節(jié)閥的性能。調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，其關(guān)鍵技術(shù)也重在特性計算、設(shè)計選用、標準制定、測試驗證等。

2.石化裝置儀表自動化控制策略分析[2]

2.1種類

在自動化控制策略上有如常規(guī)控制、控制及其優(yōu)化、人機操作界面、安全性能的儀表系統(tǒng)。

2.2分析

常規(guī)控制，在新一代DCS、電動單元組合儀表以及氣動元組合學(xué)儀表、常規(guī)的變化中，石化工業(yè)保持著自動化的順序、批量、連續(xù)等基本控制策略，很長時間都沒有變過?？刂七B續(xù)及回路成為最主要策略，這些策略包括有單回路調(diào)節(jié)、串級調(diào)節(jié)、前饋調(diào)節(jié)、比率調(diào)節(jié)、自動選擇調(diào)節(jié)、均勻調(diào)節(jié)、分程調(diào)節(jié)、非線性調(diào)節(jié)等，這些策略均是以PID的調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)，其功能塊、控制算法的變化，不是很大，如果以變化為參考坐標，還要以組態(tài)能力和控制方案為重點內(nèi)容。其各功能塊之間的連接?？梢苑譃槎嘀亍⑦x擇性、并聯(lián)等連接，能夠自動地跟蹤和補償，也可以進行無擾地切換，同時也能自動多配方地改變其參數(shù)或其功能塊間的連接。

人機界面。在此之前，石化企業(yè)的裝置通常是一個控制室。目前，石化企業(yè)的裝置已經(jīng)是多個控制室，有的在全廠裝置一個大的中央控制室。中央控制室的顯示主體以CRT或LCD屏幕，以顯示儀表與指示燈作為輔助，鼠標、鍵盤配合操作，當然也少不了按鈕或是旋鈕或是觸摸屏，這些輔助裝置都是少數(shù)地存在。監(jiān)控攝像頭從屏幕逐漸過度到DCS操作，DCS在組態(tài)過程中，在與控制策略為人機界面，這樣就可以確定操作的策略和工位號，能較快地完成畫面的組合“組態(tài)”，在制作模擬圖及工藝流程圖時，一定要嚴格地按照工藝要求，這與處理信息處理、報警等優(yōu)化操作、事故判斷與處理有著非常大的關(guān)系，另外，系統(tǒng)集成后，在控制方案等硬指標得以實現(xiàn)后，人機界面的軟指標也需要很好地完成，自控人員要樹立操作服務(wù)思想，認真地配合工藝操作人員的工作，相關(guān)工藝人員才會掌握的制作流程和發(fā)揮DCS、HMI的能力，完成其施工過程中的工藝裝置，

安全儀表系統(tǒng)。石化裝置連續(xù)化、大型化，工藝過程相對也較復(fù)雜，易燃、易爆物品隨處可見，這是環(huán)境保護要重視的問題，安全性要長久地堅持與關(guān)注，所以在這些危險品運行時，DCS設(shè)備肩負重任。保護方法為安全連鎖。目前，石化企業(yè)把安全當成工作中的重中之重，緊急停車系統(tǒng)（ESD）設(shè)置除了DCS外，還要進行獨立地設(shè)置，這是自動化儀表應(yīng)用最為重要的原因。自動化儀表也得到了興起，其安全儀表系統(tǒng)（SIS）大多基于IEC6l508和EC6l5l1。SIS能為工程的實際問題提出解決方案，所以，它就要連續(xù)在線運行，以能最有效地偵測不安全的事件和過程，能在第一時間采取措施，這樣就會把損失減少到最低，最重要的一點就是安全功能要與安全指標、安全完整等級、風(fēng)險度等結(jié)合在一起。

三、結(jié)論

我國在自動化儀表的應(yīng)用上，已取得了長足的發(fā)展與進步，在石化建設(shè)工程中的化工裝置中保證了工程進度，同時，也在很大程度上提高了工程的質(zhì)量，也為我們石化建設(shè)者提供了更加權(quán)威、可靠的數(shù)據(jù)。我們知道隨著科學(xué)發(fā)展和時代進步，檢測執(zhí)行儀表在智能化方面還會一直向前發(fā)展，這就要求我們要密切注意國際的先進理念和技術(shù)發(fā)展，汲取先進技術(shù)的長處，更好地為我們建設(shè)所用，促進我國化工裝置建能夠更好、更快地發(fā)展。所以，我們不滿足于現(xiàn)狀，還要不斷地借鑒國外在化工裝置方面的先進經(jīng)驗，并不斷地加以改進、完善，進一步發(fā)展自動化儀表的使用。

參考文獻

[1]陸德民.石油化工自動控制設(shè)計手冊（第三版）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2000，2.

[2]解懷仁，楊彬彥.石油化工儀表控制系統(tǒng)選用手冊[M].中國石化出版社，2004，4.

[3]孫偉、韓長利等.石油化工建設(shè)施工現(xiàn)場焊接及熱處理質(zhì)量控制[J].現(xiàn)代焊接，2007.05.

[4]宋桂森.石油化工建設(shè)施工質(zhì)量控制方法分析[J].化學(xué)工程與裝備，2012，04.