化工自動控制系統(tǒng)應(yīng)用存在的問題及措施

王志昌

摘 要：目前隨著科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟的不斷發(fā)展，自動控制系統(tǒng)在化工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其不僅提高了化工行業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，更進(jìn)一步促進(jìn)了化工行業(yè)的智能化發(fā)展。但自動控制系統(tǒng)在化工行業(yè)具體的應(yīng)用過程中還存在諸多問題亟待解決，本文首先概述了化工自動控制系統(tǒng)，然后對化工自動控制系統(tǒng)應(yīng)用存在的問題進(jìn)行了分析，并提出了改善措施，最后探討了化工自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展，希望對業(yè)內(nèi)人士有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：化工；自動控制；系統(tǒng)；應(yīng)用；問題；措施

化工行業(yè)是我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中重要的構(gòu)成部分，近年來化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展推動了自動控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，同時自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用也進(jìn)一步促進(jìn)了化工行業(yè)的良好發(fā)展，但不可忽視的是在應(yīng)用自動控制系統(tǒng)的過程中還存在一些問題，需要化工企業(yè)積極采取措施對其進(jìn)行完善，從而提高化工自動控制系統(tǒng)的運行效率，保障化工企業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的有效提高，為化工行業(yè)在市場經(jīng)濟體制下的發(fā)展提供持續(xù)的動力，推進(jìn)我國工業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程。

1 化工自動控制系統(tǒng)的相關(guān)論述

化工自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用逐步實現(xiàn)了化工行業(yè)生產(chǎn)和管理的自動化和智能化，自動控制系統(tǒng)在化工生產(chǎn)過程中的應(yīng)用主要是控制化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度和監(jiān)測控制整個生產(chǎn)工藝，其原理是在加有一定比例反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)通入蒸汽，當(dāng)化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到一定的數(shù)值后停止加熱，此時的反應(yīng)物會發(fā)生聚合反應(yīng)并釋放大量的熱量，而反應(yīng)物完全產(chǎn)生聚合反應(yīng)的前提條件就是必須保證工作環(huán)境下化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度，化工自動控制系統(tǒng)的運用有效控制了傳統(tǒng)的人工操作爐內(nèi)溫度的局面，極大的改善了工作人員的工作環(huán)境，同時也提高了化工行業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量。目前溫控系統(tǒng)主要的計算方式是采用的PID控制算法并采用了變速積分和抗積分飽和的處理方法進(jìn)行了多次的實踐，平衡和穩(wěn)定了化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度，有效的將化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度控制在了±0.5具有良好的動態(tài)性能。此外，目前我國化工行業(yè)采用的擠出吹塑成型機設(shè)備，其采用的是高精度熱電偶模塊來保持生產(chǎn)工藝所需的溫度，并利用編程軟件來實現(xiàn)系統(tǒng)的有效管控，采用模擬量輸入輸出擴展模塊來實現(xiàn)擠出壓力的自動化控制，從而依據(jù)生產(chǎn)要求來生產(chǎn)各種大小、規(guī)格、品種不同的容器制品?；ぷ詣踊刂葡到y(tǒng)的有效利用在提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量的同時增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 化工自動控制系統(tǒng)應(yīng)用時存在的問題及措施分析

2.1 熱電偶溫度檢測布線環(huán)節(jié)

目前化工行業(yè)中常用的溫度檢測元件就是熱電偶和熱電阻，檢測時使用的是控制器機柜、安全柵機柜、端子柜以及現(xiàn)場熱電偶原件等?；ぷ詣涌刂葡到y(tǒng)的應(yīng)用要注重每個細(xì)節(jié)，避免系統(tǒng)使用的重要線路和元件出現(xiàn)問題，影響系統(tǒng)的正常、有序運行。這里我們主要分析的是熱電偶溫度檢測布線環(huán)節(jié)，例如在熱電偶溫度檢測中DCS系統(tǒng)中的溫度問題，如果直接接受熱電偶元件傳送的毫伏信號，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集器和冷端補償之后進(jìn)入端子柜，若數(shù)據(jù)采集器與端子柜之間使用的信號線是普通的，那么必須保證兩者的溫度值是一致的，不存在溫差，以此來保證溫度檢測值的精確度。但在實際的操作過程中，控制柜內(nèi)的電子元件具有散熱功能，而端子柜卻沒有，這就造成數(shù)據(jù)采集器與端子柜之間的溫度值存在不一致性，二者的電勢也不相同。解決這一問題的有效措施是在數(shù)據(jù)采集器與端子柜之間設(shè)置補償導(dǎo)線連接。

2.2 沖程泵出口流量測量表的選用

一般在化工生產(chǎn)過程中需要用到?jīng)_程泵來進(jìn)行某種原料的微量測量，并在沖程泵的出口處設(shè)置流量測量儀表來檢測配料的瞬時流量，從而有效監(jiān)控配料的輸送量。沖程泵主要分為單頭沖程泵和雙頭沖程泵兩種，主要依靠柱塞的往復(fù)運動將原料輸送到管線當(dāng)中，并通過出口處的流量測量儀表監(jiān)測配料的輸送量，要特別注意流量測量儀表的選用，選型不對會導(dǎo)致配料輸送值的不精確，從而對整個生產(chǎn)過程產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。例如橡膠裝置中分散劑沖程泵使用的轉(zhuǎn)子流量計，測量的數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)并且機械傳動部件經(jīng)常損壞，導(dǎo)致企業(yè)的生產(chǎn)不能夠正常、穩(wěn)定的進(jìn)行，經(jīng)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)是測量儀表的選型存在問題。轉(zhuǎn)子流量計中浮子飄動產(chǎn)生的流量信號決定了被測介質(zhì)的數(shù)值，而此數(shù)值在最大值和最小值之間不斷的變動，所以此計量方式計算出的數(shù)值不精確。解決此問題的有效措施就是將轉(zhuǎn)子計量計改為質(zhì)量流量計，質(zhì)量流量計對20mm左右的工藝管線內(nèi)徑來說出口線徑和入口線徑都是1mm，從而改變了泵體和表體之間工藝管線的作用，形成了一個介質(zhì)緩沖器，提高了流量測量的連續(xù)性，保障了測出數(shù)值的精確度。

2.3 攪拌設(shè)備內(nèi)溫度檢測套管的安裝

攪拌設(shè)備內(nèi)部的溫度檢測套管也是化工行業(yè)生產(chǎn)過程中的重要部分，其安裝質(zhì)量關(guān)系著套管的使用效率和壽命，因此應(yīng)高度重視安裝質(zhì)量的控制，杜絕危險事故的發(fā)生。攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測套管作為溫度檢測裝置一般是熱電偶和熱電阻，為了準(zhǔn)確的測量設(shè)備內(nèi)部的溫度值要將其深入設(shè)備內(nèi)部，由于攪拌機攪拌介質(zhì)時會形成渦流而產(chǎn)生相應(yīng)的動力，溫度檢測套管長時間受到這種動力的作用會發(fā)生斷裂問題，若沒有及時發(fā)現(xiàn)可能會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，給企業(yè)帶來巨大的損失。為了有效的解決攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測套管的斷裂問題，在安裝套管時可以加裝保護(hù)套筒，這樣一來保護(hù)套筒頂端形成的反作用力會作用于渦流形成的動力而相互抵消，從而在根本上解決攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測套管發(fā)生斷裂的問題，消除安全隱患，保障生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行。另外，雖然采取加裝套筒的措施解決了套管斷裂的問題，但攪拌設(shè)備內(nèi)部的溫度是化工行業(yè)生產(chǎn)過程中重要的控制參數(shù)，為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，化工企業(yè)還應(yīng)重視溫度檢測套管的定期檢查和維護(hù)工作，真正做到安全和高效生產(chǎn)。

2.4 差壓計量儀表的溫壓補償

計量儀表是化工行業(yè)至關(guān)重要的儀器，計量儀表的使用涉及到化工生產(chǎn)的眾多環(huán)節(jié)，特別是原料進(jìn)、出廠時計量儀表的利用，這直接與化工企業(yè)的經(jīng)濟效益有著密切的關(guān)系。根據(jù)化工工藝介質(zhì)的特點，工藝介質(zhì)計量儀表有的會采用差壓流量計，差壓流量計所獲取的數(shù)值只有在平穩(wěn)的工藝狀態(tài)下才會是精準(zhǔn)的，但生產(chǎn)過程是不斷變化的，被檢測的介質(zhì)的溫度、壓力等各個方面都會發(fā)生不同程度的變化，而被測介質(zhì)的密度又會受到溫度、壓力等各方面變化的影響，尤其是氣體介質(zhì)的變化會更加明顯，導(dǎo)致差壓流量計檢測數(shù)值的精確度不高。為了有效解決這一問題，首先要合理設(shè)計溫度和壓力的檢測點來有效測算不同介質(zhì)溫度、壓力變化對被測介質(zhì)密度的影響，之后在化工自動化控制系統(tǒng)中設(shè)置相應(yīng)的溫壓補償運算，克服差壓劑量計在檢測過程中因介質(zhì)溫度、壓力變化而產(chǎn)生的測量偏差。

3 化工自動控制系統(tǒng)的發(fā)展

隨著科技的不斷深入發(fā)展，自動化控制系統(tǒng)也取得了新突破，其中重要的表現(xiàn)就是分散型控制系統(tǒng)的應(yīng)用，分散型控制系統(tǒng)具體來說就是一個微處理器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其通過系統(tǒng)內(nèi)部的軟、硬件以及控制語言實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)部各部分的有效控制。同時，自動化控制系統(tǒng)內(nèi)部的小型計算機系統(tǒng)設(shè)計能夠更為便捷的控制系統(tǒng)內(nèi)的多個元件，在使用時能夠利用接線式繼電器完成工藝流程，從而優(yōu)化設(shè)計整個流程。另外，智能儀表的使用相較于過去的儀表具有了更加完善的性能，同時還具有數(shù)字化、小型化等眾多優(yōu)勢，逐漸受到市場的認(rèn)可和歡迎，其應(yīng)用也更加廣泛。自動化控制系統(tǒng)的研發(fā)和實踐應(yīng)用充分結(jié)合了人工智能與控制理論，自動控制技術(shù)的發(fā)展也使自動化裝置的應(yīng)用日益廣泛，可編程控制系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的工藝流程，提高了原有工藝流程的便捷化和高效性，推動了我國工業(yè)生產(chǎn)的高智能化和自動化，加快了我國工業(yè)化發(fā)展的步伐。

當(dāng)下我國的市場經(jīng)濟體制逐步完善，國際和國內(nèi)市場的競爭日益激烈，化工企業(yè)應(yīng)及時淘汰不適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展的技術(shù)和設(shè)備，適時引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和技術(shù)設(shè)備，尤其是現(xiàn)在的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及感溫材料技術(shù)等眾多高新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，帶動了化工自動化控制系統(tǒng)的深入發(fā)展，化工企業(yè)應(yīng)緊隨時代的發(fā)展步伐，加快創(chuàng)新研究和高新技術(shù)人才的培養(yǎng)，不斷完善化工自動化控制系統(tǒng)，滿足市場經(jīng)濟發(fā)展的需求。另外，化工自動化控制系統(tǒng)依靠的主要是計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險不斷加劇的現(xiàn)在，化工企業(yè)還要建立全面的安全系統(tǒng)，保護(hù)自動化控制系統(tǒng)不受外部惡意的攻擊，提高化工生產(chǎn)的安全性。

4 結(jié)束語

總體而言，自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用提高了化工行業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，實現(xiàn)了化工行業(yè)的智能化發(fā)展，針對具體應(yīng)用過程中存在的問題，積極采取科學(xué)、合理的措施進(jìn)行改善，保障系統(tǒng)的有序、安全、高效運行，促進(jìn)轉(zhuǎn)型期的化工行業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。同時隨著新技術(shù)、新設(shè)備的不斷引進(jìn)，化工自動控制系統(tǒng)將會有更為廣闊的發(fā)展空間。

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