淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)在化工中的應(yīng)用

O 油 曄（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院 遼寧沈陽(yáng) 110023）

淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)在化工中的應(yīng)用

O 油 曄
（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院 遼寧沈陽(yáng) 110023）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速提高，各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用在生活各個(gè)領(lǐng)域都不斷深入，這種現(xiàn)狀也使計(jì)算機(jī)在化工領(lǐng)域的作用逐漸得到體現(xiàn)和重視。本文針對(duì)計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展闡述計(jì)算機(jī)技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用。

化工；計(jì)算機(jī)技術(shù)；化學(xué)工業(yè)

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用也逐漸在化工設(shè)計(jì)中日益擴(kuò)大它的作用，最開(kāi)始是局部范圍的輔助，現(xiàn)如今可以說(shuō)是全面輔助，計(jì)算機(jī)的發(fā)展與化工應(yīng)用的聯(lián)系也越來(lái)越緊密，其合作的重要性已成為一種必然的趨勢(shì)。拿最常見(jiàn)的化工設(shè)計(jì)為例，沒(méi)有計(jì)算機(jī)應(yīng)用之前以前是用純手工繪制，不論是實(shí)驗(yàn)圖，還是正式的安裝圖，再或者是很嘈雜的分子結(jié)構(gòu)組織圖，不論多麻煩，都是利用手工繪制。這些是計(jì)算機(jī)沒(méi)在化工中廣泛應(yīng)用時(shí)的一種普遍現(xiàn)象，現(xiàn)如今隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用得到大力的開(kāi)發(fā)和推廣，有一些工作完全可以使用計(jì)算機(jī)來(lái)完成，像化工專(zhuān)業(yè)軟件CSChew3D、Chewwindow、ChemSketch、CSChewDraw等，這些在描繪分子組織圖的工作中是非常常見(jiàn)的。而AutoCAD身為更專(zhuān)業(yè)的軟件，是專(zhuān)業(yè)的化工研究人員在繪制化工工藝流程圖時(shí)與大型的試驗(yàn)裝置圖時(shí)專(zhuān)用的。從近幾年來(lái)看，計(jì)算機(jī)在化工管理、化工設(shè)計(jì)和化工生產(chǎn)中起到了不可取替的作用，化工行業(yè)的走向也逐漸的更加科技化，這種專(zhuān)業(yè)化也解決了傳統(tǒng)化工一些管理方面的問(wèn)題，提高了工業(yè)效率。當(dāng)然，據(jù)目前來(lái)看，計(jì)算機(jī)在化工中起到的作用還有進(jìn)步完善的空間，所以計(jì)算機(jī)在化工中的應(yīng)用技術(shù)仍需要進(jìn)一步的提高。

二、應(yīng)用

1.化工中計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿照人類(lèi)工作的智能活動(dòng)，例如判斷、感應(yīng)、學(xué)習(xí)、理解、求解與識(shí)別圖像等智能功能，就是人工智能（ArtificialIntelligence）。目前關(guān)于人工智能的技術(shù)探討已獲得很多的認(rèn)可，而且部分效果已經(jīng)走向?qū)嵱秒A段。具體例子有：(1)定向分析專(zhuān)家系統(tǒng)，用帕斯卡語(yǔ)言編寫(xiě)陽(yáng)離子陰離子消去法和硫化氫系統(tǒng)，測(cè)試者拿到不知名試樣，不用特意花費(fèi)很大精力去查閱和學(xué)習(xí)這種古老系統(tǒng)，只須按照機(jī)器提示的程序的步驟進(jìn)行操作，再將所得現(xiàn)象重新輸入機(jī)器，逐步這樣處理，就會(huì)得到結(jié)果。(2)檢系統(tǒng)與知識(shí)庫(kù)是酸堿平衡專(zhuān)家系統(tǒng)的所有內(nèi)容，有問(wèn)題時(shí)，機(jī)器可以自動(dòng)檢查出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，找到程序，進(jìn)行繪圖、篩選、判斷、計(jì)算等問(wèn)題的處理，但是問(wèn)題要用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)回答，比如說(shuō)任意混雜溶液的pH值計(jì)算，隨意溶液用堿、酸實(shí)行滴定時(shí)操作規(guī)程的設(shè)計(jì)等。

圖1 故障診斷過(guò)程

2.化工繪圖在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用

化工設(shè)計(jì)是將一個(gè)系統(tǒng)（如一個(gè)車(chē)間，一個(gè)工廠或一套裝置等）全部用工程制圖的方法設(shè)計(jì)出圖樣，化工設(shè)計(jì)的類(lèi)型如圖所示：

每種設(shè)計(jì)通常會(huì)分為以車(chē)間為單位和以工廠為單位的兩種設(shè)計(jì)。

其中化工工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容有這樣幾種主要的方式：向非工藝專(zhuān)業(yè)提供設(shè)計(jì)條件，工藝計(jì)算，生產(chǎn)方法的選擇，設(shè)備選型，生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)，工藝計(jì)算，車(chē)間布置設(shè)計(jì)以及管道布置設(shè)計(jì)，向非工藝專(zhuān)業(yè)提供設(shè)計(jì)條件等。

3.監(jiān)控系統(tǒng)在化工過(guò)程中的必要性

處于飛速發(fā)展的社會(huì)，為了能夠高效率的使化工企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性、高效性等需求得到滿(mǎn)足，這時(shí)，控制策略在監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)是必不可少的。因?yàn)榛て髽I(yè)最終交付的產(chǎn)品的質(zhì)量，會(huì)在化工生產(chǎn)過(guò)程中受到各種因素的影響，例如溫度指數(shù)、反應(yīng)容器內(nèi)的壓力指數(shù)、流量大小和管道中的 pH 值，除此之外，外界環(huán)境也會(huì)對(duì)化工生產(chǎn)造成一定的影響，所以，最好的辦法就是經(jīng)重要的工藝參數(shù)在化工生產(chǎn)過(guò)程中都控制在最佳的數(shù)據(jù)范圍之內(nèi)，就能夠使接下來(lái)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都處于最佳的狀態(tài)，從而獲得質(zhì)量和產(chǎn)量都較高的化工產(chǎn)品。

但是如今看來(lái)，數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的控制策略，仍有多數(shù)化工在生產(chǎn)過(guò)程中，仍然用傳統(tǒng)的PID控制著控制策略，同時(shí)還會(huì)融入極為困難的控制算法融入。這樣不但對(duì)工藝參數(shù)的裁定 造成不可預(yù)知困難，而且還不能使計(jì)算機(jī)充分發(fā)揮出它的的控制功能，這對(duì)于部分工藝參數(shù)都不能進(jìn)行有效的生產(chǎn)控制。隨著控制策略的不斷探究和深入，對(duì)于復(fù)雜且不好操控的控制系統(tǒng)已經(jīng)有了更完善解決方案。將一些目前可以算上精確的算法，例如控制策略、模糊聚類(lèi)理論等與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相互結(jié)合，從而形成優(yōu)化的智能控制技術(shù)，其已經(jīng)成為化工監(jiān)控領(lǐng)域中的重點(diǎn)研究對(duì)象

圖2 流程工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程

4.計(jì)算機(jī)在分析化學(xué)中的應(yīng)用

利用一元統(tǒng)計(jì)，可若干次對(duì)同一項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理或測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差，計(jì)算置信區(qū)間、以及變動(dòng)系數(shù)等等。利用二元統(tǒng)計(jì)，可以計(jì)算含量與滴定體積或濃度與吸光度之 間的直線(xiàn)方程（線(xiàn)性回歸法）。用程序型計(jì)算器也能在很快的時(shí)間內(nèi)得到這些計(jì)算的答案。常用的數(shù)據(jù)處理方法及數(shù)學(xué)模型如下：

目前有兩款比較通用的軟件可以推薦給大家：Origin 和SigmaPlot。

此外，軟件也是是由MathWorks司開(kāi)發(fā)的一款專(zhuān)業(yè)的數(shù)學(xué)分析工具，MATLAB是一種高性能數(shù)值計(jì)算的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言，適用于處理數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線(xiàn)性代數(shù)、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等領(lǐng)域。在化工流程模擬和化工的數(shù)值計(jì)算中都具有較高的地位和優(yōu)勢(shì)。

圖3 算法程序框圖

三、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的展望

在化工生產(chǎn)中，確保各類(lèi)不同化工設(shè)備的安全運(yùn)行非常重要，也是曾經(jīng)化工管理過(guò)程中面臨過(guò)得最大的困惑。而如今，計(jì)算機(jī)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用，令這個(gè)系統(tǒng)管理應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也解決了這一困擾。

據(jù)目前來(lái)看，計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)管理，但同時(shí)也必須向更遠(yuǎn)的前方看，有更進(jìn)一步的發(fā)展。綜合化、智能化、自動(dòng)化將是計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和目標(biāo)。計(jì)算機(jī)化工在管理效率上和成本節(jié)約上利用仿真系統(tǒng)會(huì)具有更高的優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)已成為大部分化工管理者的研究目標(biāo)。而且，計(jì)算機(jī)在化工行業(yè)的管理方面已經(jīng)不單單僅限于化工產(chǎn)品，未來(lái)還會(huì)涉及更多的化工教學(xué)，化工科研以及化工服務(wù)等等?？傊?，計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)在化工行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)是化工工業(yè)中必不可少的科技要求。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

四、結(jié)束語(yǔ)

綜合上文分析，計(jì)算機(jī)如今在化工工業(yè)區(qū)域的生產(chǎn)和管理領(lǐng)域都占據(jù)著居高的地位，且起著控制生產(chǎn)、提高效率、保證質(zhì)量、加強(qiáng)科學(xué)策略的作用。對(duì)企業(yè)提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，獲得經(jīng)濟(jì)效益都起著促進(jìn)性的作用。同時(shí)，根據(jù)化工生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際需要，在保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全可靠性的基礎(chǔ)之上，計(jì)算機(jī)在提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)也大大的降低了化工企業(yè)的資金成本。而隨著社會(huì)需求和工廠生產(chǎn)的要求越來(lái)越高，計(jì)算機(jī)在化工工業(yè)的流程中的應(yīng)用也必將更加廣泛和重要。

On the Application of Computer Technology in Chemical Engineering

You Ye
（Liaoning Orbit Transportation Vocational College,Liaoning Shenyang, 110023）

With the fast development of computer technology, the application of various computers in various life f elds becomes more and more popular, which situation makes the function of computer in chemical engineering f eld get ref ection and attention gradually. This paper develops a discussion on the application of computer technology in chemical industry on account of the present application situation of computer in chemical engineering design and its future development.

chemical engineering； computer technology；chemical industry

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