現(xiàn)代化工生產(chǎn)活動(dòng)中自動(dòng)化儀表的應(yīng)用討論

張德良　鄧旸

摘要：化工生產(chǎn)是一個(gè)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，我國(guó)的化工業(yè)自改革開放以來發(fā)展迅速，其生產(chǎn)水平隨著科技的進(jìn)步不斷的提高。我國(guó)也開始越來越重視自動(dòng)化的化工生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，并在此領(lǐng)域取得了可喜的成就。這種自動(dòng)化的生產(chǎn)模式需要的就是對(duì)生產(chǎn)流程中各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備以及反應(yīng)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和顯示，這就應(yīng)用到了自動(dòng)化的儀表。文章通過對(duì)化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，并對(duì)儀表自身的特點(diǎn)以及發(fā)展優(yōu)勢(shì)和在發(fā)展中顯現(xiàn)出來的一些問題進(jìn)行了討論，并綜合各種情況提出了一些合理化的建議，望可以對(duì)解決類似問題提供參考。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn)；自動(dòng)化模式；儀表；現(xiàn)狀

隨著機(jī)械技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，各行各業(yè)都開始進(jìn)行了自動(dòng)化的改革。而化工行業(yè)的高危險(xiǎn)性以及高毒害性、高腐蝕性的特點(diǎn)更加成為了化學(xué)工業(yè)實(shí)行自動(dòng)化生產(chǎn)模式的理由。只有在自動(dòng)化的生產(chǎn)模式下才能夠保證整個(gè)生產(chǎn)流程的安全性，并且自動(dòng)化系統(tǒng)具有人力無法達(dá)到的高精確度，因此一個(gè)運(yùn)行良好的自動(dòng)化系統(tǒng)不但是安全的保障同時(shí)也是高效的生產(chǎn)保障，這就是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工的重要意義。而在整個(gè)自動(dòng)化的流程中儀表是必不可少的設(shè)備，自動(dòng)化的儀表設(shè)備是實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控的基礎(chǔ)設(shè)備。在生產(chǎn)中監(jiān)控工藝參數(shù)以及各個(gè)設(shè)備和原料的情況顯示處理都需要自動(dòng)化的儀表設(shè)備。因此只有高靈敏高穩(wěn)定以及高安全系數(shù)的儀表才能對(duì)化工的高效生產(chǎn)提供有力的技術(shù)支持，才能夠真正的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，才能夠最大程度的創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

1 常用儀表設(shè)備

在現(xiàn)代化工業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)中，經(jīng)常使用的儀表種類包括流量測(cè)試儀表、壓力測(cè)試儀表、物料儀以及溫度和在線過程的分析儀。

壓力測(cè)量?jī)x表是化工業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)流程中關(guān)鍵設(shè)備之一。由于設(shè)備對(duì)于內(nèi)外壓強(qiáng)差的承受能力是有一定范圍的，因此壓力儀就成為了對(duì)設(shè)備內(nèi)外壓強(qiáng)差控制的重要參數(shù)來源，另外，化學(xué)反應(yīng)的壓力環(huán)境對(duì)于反應(yīng)的效率以及反應(yīng)能否順利進(jìn)行都有著極高的要求，因此壓力儀成為了生產(chǎn)的安全保障。其主要作用是對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的壓力進(jìn)行監(jiān)督控制，一般化工壓力儀是測(cè)試負(fù)壓至300MPa的壓強(qiáng)范圍。壓力儀對(duì)于壓強(qiáng)的測(cè)試方式一般分為彈性測(cè)試法、液柱式測(cè)試法還有活塞式的測(cè)試法。對(duì)這三種測(cè)試原理的使用要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，不同的方式方法使用不同的介質(zhì)壓強(qiáng)測(cè)試。并且隨著壓力儀表的技術(shù)發(fā)展，儀表的精度也隨之提高，有些甚至可以達(dá)到精度0.1級(jí)，并且對(duì)于環(huán)境的抗性也隨之提高，對(duì)于一些高溫高壓以及容易結(jié)晶和腐蝕性高的介質(zhì)也同樣可以對(duì)其壓強(qiáng)進(jìn)行精確的測(cè)量。

在整個(gè)化工生產(chǎn)過程中，使用最為廣泛的則是流量?jī)x表，這也是由化工的特性決定的，所謂的流量其實(shí)就是有效的截面積中單位時(shí)間中通過截面介質(zhì)的質(zhì)量以及體積，根據(jù)生產(chǎn)中的實(shí)際要求優(yōu)勢(shì)還要計(jì)算流量以及體積必要的流量以及體積流量。流量?jī)x根據(jù)其原理的區(qū)別被分為體積流量的測(cè)量以及質(zhì)量流量的測(cè)量。而一般的生產(chǎn)線上對(duì)于流量的標(biāo)示則是通過容積和速度兩種方法測(cè)量流量。而對(duì)于流體的質(zhì)量則是需要進(jìn)行直接測(cè)量以及推導(dǎo)兩種方式。

化學(xué)反應(yīng)除了要保證壓力之外，對(duì)于溫度的要求也很高，常用的溫度儀區(qū)別原理后分成熱電偶模式以及電阻模式，但是無論是哪一種都是為了對(duì)生產(chǎn)中需要進(jìn)行溫度控制的環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。溫度儀的測(cè)量范圍很廣，從零下二百攝氏度到一千八百攝氏度。若是想要得到一個(gè)準(zhǔn)確的溫度參數(shù)，就需要對(duì)介質(zhì)進(jìn)行接觸測(cè)量。而對(duì)溫度進(jìn)行控制就是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的有效條件之一。溫度的自動(dòng)控制也是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)的必要條件之一。

物料儀是對(duì)反應(yīng)所使用的原料、半成品以及成品液位量進(jìn)行測(cè)量的儀表。并且物料儀表在測(cè)量方式以及測(cè)量原理上差別很大，主要是由伸縮式的物料儀、矩陣渦流式的物料儀、還有最常用的浮力式物料儀以及精度頗高的雷達(dá)式物料儀等。

自動(dòng)化程度保持的基礎(chǔ)除了上述儀表，最關(guān)鍵的就是在線過程分析的儀表，這才是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的自動(dòng)化工的關(guān)鍵。工藝參數(shù)是就是通過這種自動(dòng)化的保障在線過程的分析儀進(jìn)行的。并且其使用需要通過多種儀表的配合進(jìn)行。在線過程分析儀表是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的控制以及分析自動(dòng)化的基本保障。在現(xiàn)代化化工生產(chǎn)中都更加注重工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，工藝參數(shù)的測(cè)量設(shè)定需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這個(gè)過程就是通過在線過程分析儀表來實(shí)現(xiàn)。在線過程分析儀表都需要多種儀表相互配合使用來對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量是否合格等進(jìn)行監(jiān)控。

2 自動(dòng)化儀表控制的優(yōu)勢(shì)

化工儀表的自動(dòng)化主要是實(shí)現(xiàn)了計(jì)算、記憶、可編程以及復(fù)雜的控制功能，利用微電腦技術(shù)推進(jìn)儀表的自動(dòng)化以及抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)控制和信息反饋，更加完善自動(dòng)化過程。

今年來，我國(guó)的化工生產(chǎn)發(fā)展水平有了穩(wěn)步的提升，特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，化工自動(dòng)化的生產(chǎn)也得到了飛速的發(fā)展。在計(jì)算方面，微型計(jì)算機(jī)在化工自動(dòng)化儀表的使用中提高了儀表的運(yùn)算、計(jì)算功能以及結(jié)果的準(zhǔn)確度，在極限測(cè)量、難度較大的測(cè)量等，微處理器和軟件的使用能快速、準(zhǔn)確的獲得結(jié)果，優(yōu)化測(cè)量工作。在記憶功能方面，微處理器的應(yīng)用改變了普通儀表常用的時(shí)序電路和組合電路，使得記憶狀態(tài)不會(huì)被下一個(gè)狀態(tài)清除，而記錄下所有的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)重現(xiàn)的目的。在自動(dòng)化儀表中不再使用大量的邏輯電路而是采用計(jì)算機(jī)軟件代替，保證了編程功能的實(shí)現(xiàn)和順利進(jìn)行，相對(duì)比以前大量的控制工作，自動(dòng)化儀表可以使得硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作簡(jiǎn)單方便。在需要進(jìn)行復(fù)雜的控制時(shí)，自動(dòng)化儀表很好的解決了以前這一無法實(shí)現(xiàn)的功能，大量的新型設(shè)備、儀表運(yùn)用在化工生產(chǎn)中，如可以實(shí)現(xiàn)多功能的智能儀表、數(shù)字儀表等高科技儀表等大大的推進(jìn)了自動(dòng)化生產(chǎn)的程度，也是對(duì)生產(chǎn)過程的創(chuàng)新與推進(jìn)。

在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的同時(shí)還需要保證儀表的準(zhǔn)確性和抗干擾能力。微處理器在儀表中的應(yīng)用，可以對(duì)測(cè)量的過程重復(fù)，對(duì)測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行及時(shí)計(jì)算能準(zhǔn)確、快速的獲得平均值，避免偶然因素帶來的測(cè)量誤差，也可以實(shí)時(shí)的修正測(cè)量誤差來保證精度。微處理器也改良了儀表，在體積方面實(shí)現(xiàn)更小、更精細(xì)，也可有效的提高抗干擾的能力，進(jìn)一步提高儀表的可靠性?？删幊坦δ芴岣吡藘x表的性能和適用性，快速的計(jì)算功能在出現(xiàn)錯(cuò)誤和干擾時(shí)，進(jìn)行重新測(cè)量和結(jié)果修正，提高抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的高效、高水準(zhǔn)。

3 自動(dòng)化儀表存在的問題及提高解決方法

自動(dòng)化儀表在使用中存在多種優(yōu)勢(shì)，但是也有著一定的不足，在自動(dòng)化控制過程中產(chǎn)品化的能力不足，在模型的通用型以及集成能力方面也較差。而在實(shí)際生產(chǎn)控制中，提高自動(dòng)化控制水平還需要設(shè)定好質(zhì)量控制的有效參數(shù)，采取預(yù)防管理來進(jìn)行質(zhì)量管理。

在我國(guó)，化工儀表的應(yīng)用一般由設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試三步組成，科研單位擁有一定的科研能力但在資金方面存在短缺，而生產(chǎn)廠家因?yàn)樾枰a(chǎn)品開發(fā)所需的大量人力和財(cái)力而使得化工企業(yè)在產(chǎn)品化方面能力不足。模型的開發(fā)技術(shù)含量不足，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，也存在通用性較差難推廣的問題。施工的過程中需要做好策劃階段的準(zhǔn)備，如材料、資質(zhì)、驗(yàn)收情況等審查，保證儀表在施工中的質(zhì)量。在使用的過程中需要對(duì)參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定，通過試驗(yàn)來獲得合適的參數(shù)，對(duì)于符合正態(tài)分布的參數(shù)可以使用正態(tài)分布原理來控制這一指標(biāo)，不符合正態(tài)分布的就采用平均值法選擇。自動(dòng)化儀表的管理中還需要做好預(yù)防管理，分析生產(chǎn)的全過程，提前預(yù)見到問題及制定相對(duì)的防治措施。對(duì)質(zhì)檢的結(jié)果進(jìn)行反饋，討論自動(dòng)化中存在的問題并解決，來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。