石油化工自動化檢測儀表的控制策略

孫隆宇(大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司油氣加工十大隊)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷向前發(fā)展，我國對工業(yè)生產(chǎn)提出了更高的要求，尤其是在石油化工工業(yè)，如何有效的提高石油化工工業(yè)的工作水平和工作質(zhì)量是新時期賦予石油化工工業(yè)的新課題和新使命。為了保證石油化工工業(yè)在生產(chǎn)過程中能夠更加方便、快捷、準(zhǔn)確，近年來，自動化檢測儀表逐漸引起了石油化工工業(yè)的關(guān)注，并得到了廣泛的運(yùn)用。通過使用自動化檢測儀表能夠保證生產(chǎn)的精確度，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量，同時還可以減少傳統(tǒng)人工操作的誤差，降低生產(chǎn)過程中的難度。筆者根據(jù)多年的實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，下面將對自動化檢測儀表以及控制策略進(jìn)行淺析，以能夠?yàn)樽x者提供些許幫助。

一、石油化工中常用的自動化檢測儀表

1.溫度顯示控制儀表

石油化工現(xiàn)場設(shè)備以及管道一般都需要對其溫度進(jìn)行檢測與控制，因此，溫度顯示控制儀表是一種必不可少的自動化控制儀表。溫度范圍在-200℃-1800℃之間，一般情況下采用接觸式測量，最常見也是使用最普遍的現(xiàn)場測溫儀表是熱電偶和熱電阻。熱電偶根據(jù)自身性質(zhì)的不同又可以分為帶有油罐平均溫度計的特殊熱電偶和具有很好耐磨性能的熱電偶；表面熱電偶；多點(diǎn)式熱電偶和防爆熱電偶，這些熱電偶根據(jù)自身的功能分別被用在不同溫度測量上。此外，熱電阻與熱電偶的信號一般都是直接進(jìn)入DCS或者是其他溫度采集儀表，現(xiàn)場總線技術(shù)的快速發(fā)展也使一體化溫度變送器得到了廣泛運(yùn)用。

2.壓力檢測儀表

對現(xiàn)場設(shè)備以及管道內(nèi)的壓力進(jìn)行測試也是石油化工整個過程中重要一環(huán)。因?yàn)樵O(shè)備或者管道內(nèi)壓力的大小將會直接關(guān)系到石油化工工業(yè)的安全問題，只有合適的壓力才能夠保證整個工業(yè)的安全性，因此對其壓力進(jìn)行測試也是十分有必要的。高壓為33MPa左右，那么對于壓力測試儀表的要求就很高，要求其傳感器、傳輸材料以及顯示表盤都是特質(zhì)材料制成的。在壓力測試方面比較常見的壓力檢測儀表有液柱式和彈簧式兩種。

3.流量檢測儀表

檢測與控制現(xiàn)場設(shè)備與管道內(nèi)液體流量情況也是石油化工工業(yè)的重要工作環(huán)節(jié)，因此流量檢測儀表在石油化工工業(yè)中使用也比較頻繁。流量檢測儀表種類多種多樣，可以滿足不同需求的流量檢測。控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定、運(yùn)行是否正常都是通過流量參數(shù)來確定的，流量參數(shù)在測試過程中與液體的類別以及管道的性能有著密切聯(lián)系，因此要選擇符合要求的流量檢測儀表，這樣才能夠保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

4.執(zhí)行器

執(zhí)行器主要由執(zhí)行與調(diào)節(jié)兩個部分構(gòu)成。在石油化工工業(yè)比較常用的是氣動式執(zhí)行器，有時候也會使用液動執(zhí)行器，但是使用頻率一般都比較小。普遍使用的調(diào)節(jié)閥是薄膜式氣動調(diào)節(jié)閥，少數(shù)情況下使用啟動活塞式調(diào)節(jié)閥。

二、石油化工自動化檢測儀表控制策略分析

1.常規(guī)控制

根據(jù)氣動單元組合儀表、電動單元組合儀表、常規(guī)dcs以及新型dcs的發(fā)展情況來看，石油化工的基本控制策略沒有發(fā)生改變，主要包括：連續(xù)控制、批量控制和順序控制，其中起主要作用的是連續(xù)控制和回路控制，其控制內(nèi)容主要包括單回路調(diào)節(jié)、串級調(diào)節(jié)、比率調(diào)節(jié)、均勻調(diào)節(jié)、前饋調(diào)節(jié)、自動選擇調(diào)節(jié)、分程調(diào)節(jié)和非線性調(diào)節(jié)等。這些調(diào)節(jié)都是以pid調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)，具體而言，功能塊和控制算法沒有發(fā)生明顯變化，而變化比較顯著的是組態(tài)能力與控制方案。功能塊與功能塊之間的連接方式主要有多重串接、并聯(lián)、選擇性連接、自動補(bǔ)償跟蹤等，也可以使用無擾切換，同時還可以多配方自動改變參數(shù)與功能塊的連接方式。采用Knao How應(yīng)用模板，這種模板具有透明和使用方面的特點(diǎn)，它既能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性能不變，還能夠達(dá)到復(fù)雜參數(shù)計算、綜合指標(biāo)的顯示與控制等，從而幫助操作人員實(shí)現(xiàn)單元、回路操作。此外，面對不同類型的燃料、原料的變化，達(dá)到石油化工的生產(chǎn)目標(biāo)和節(jié)能指標(biāo)，既能夠做到環(huán)保又能夠創(chuàng)造較大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.具有先進(jìn)性控制與優(yōu)化

隨著現(xiàn)代控制理論的不斷運(yùn)用與推廣，產(chǎn)生了多種具有智能化特點(diǎn)的算法，除智能pid控制器外，多變量控制在石油化工的生產(chǎn)實(shí)踐環(huán)節(jié)得到了大量的使用，它是在dcs的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，可以是一個獨(dú)立個體也可以是一個軟件包，與多變量動態(tài)過程識別技術(shù)、軟測量技術(shù)有著很大的關(guān)聯(lián)，一般普遍使用的是測控與pid串級控制相結(jié)合方式，這種方式在煉油廠中應(yīng)用較多，特別是在單一油源上更易成功。

3.人機(jī)界面

傳統(tǒng)的石油化工企業(yè)采用的是一個裝置一個控制室的方式，而在當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展成為多個裝置一個控制室的形式，還有企業(yè)在全廠建立一個中央控制室。其顯示屏主要運(yùn)用的是crt或lcd，也適用顯示儀表和指示燈作為輔助，其主要的操作工具是鼠標(biāo)和鍵盤，也有觸摸屏和按鈕來幫助操作。工業(yè)電視的攝像畫面從屏幕逐漸納入到dcs操作系統(tǒng)，dcs在組態(tài)時，與控制策略有著密切聯(lián)系的是人機(jī)界面。在對工位號進(jìn)行操作時，可以有細(xì)目畫面、分組畫面和趨勢畫面等，而在對模擬圖進(jìn)行制作時一定要按照相關(guān)工藝規(guī)范完成，模擬圖制作是否標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)系到人機(jī)界面的信息處理能力，操作能力以及報警和事故判斷能力。因此，這就要求采用性價比比較高的dcs軟件產(chǎn)品，同時除了要有合理、科學(xué)、可行的控制方案之外，還要要求自控人員具有專業(yè)的操作業(yè)務(wù)水平，從而提高工作效率。

4.安全儀表系統(tǒng)控制

由于石油裝置一般都比較龐大且裝置具有連續(xù)性，工藝過程也比較復(fù)雜，具有易燃、易爆特點(diǎn)，隨時會對環(huán)境產(chǎn)生危害，因此安全性問題也是石油化工中需要考慮的一個重要問題，一般采用的dcs設(shè)備來保證石油化工過程的安全性。當(dāng)前，安全已經(jīng)成為石油化工工業(yè)發(fā)展的首要問題，出了有dcs系統(tǒng)，還要對緊急停車系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，此外還要有火災(zāi)和可燃?xì)怏w監(jiān)測系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動設(shè)備管理系統(tǒng)、壓縮機(jī)組綜合控制系統(tǒng)等，要保證有可能會對安全造成威脅的各個細(xì)節(jié)都要做好控制，這樣才能夠保證石油化工的安全性。

結(jié)語：

近年來，自動化檢測儀表在石油化工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在提高石油化工質(zhì)量和水平方面有著不可替代的作用。但是我國對于自動化檢測儀表的使用還處于初級階段，在發(fā)展過程中，必須要不斷的對其進(jìn)行探索研究，使之功能發(fā)揮到最大，以便更好的為石油化工服務(wù)。

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