新形勢下煤化工自動化儀表的應(yīng)用分析

杜濤

摘要：煤化工是通過化學(xué)加工的形式將原料煤（液化、汽化、干餾等）制成氣體燃料、液體燃料以及固體燃料等，其生產(chǎn)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，為達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)過程、提高生產(chǎn)效率的目的，自動化儀表在生產(chǎn)系統(tǒng)中的作用不容忽視。在下文的敘述中重點(diǎn)介紹了煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)對自動化儀表的要求，以及自動化儀表在煤化工系統(tǒng)中的應(yīng)用，并以安全儀表系統(tǒng)為例介紹了其在煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤化工；自動化儀表；應(yīng)用

引言

自動化儀表同時(shí)具備測量功能、傳感顯示功能、數(shù)據(jù)傳輸功能、自動報(bào)警功能等，對此可以將自動化儀表分為溫度儀表、流量儀表、壓力儀表等等，在工業(yè)控制系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用，其在煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用便是十分典型的案例，高效的應(yīng)用使得煤化工企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)得到優(yōu)化，生產(chǎn)效能得到提升。

1自動化儀表基本概述

在煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)中，儀表的應(yīng)用十分廣泛。儀表相當(dāng)于操作人員的眼和手，通過儀表裝置獲取設(shè)備及工藝上的信息數(shù)據(jù)，然后通過分析處理掌握生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，同時(shí)通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)的工藝參數(shù)，保證生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行狀況良好。通過儀表獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及分析處理的結(jié)果對于生產(chǎn)系統(tǒng)來說是關(guān)鍵指標(biāo)，可以降低系統(tǒng)的能源損耗，提高生產(chǎn)產(chǎn)量。目前，儀表的集成程度越來越高，形成了自動化儀表系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的記錄分析等完全不再需要人員的參與，生產(chǎn)系統(tǒng)中的相關(guān)壓力值、溫度值、PH值、流量值等可以自行的按照設(shè)定的規(guī)律有序運(yùn)行。通常自動儀表系統(tǒng)由變送器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成單回路控制系統(tǒng)，以液體燃料生產(chǎn)系統(tǒng)為例，變送器將貯罐液位轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號傳輸至控制器，控制器通過將信號與給定值進(jìn)行比較，將比較得出的偏差向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出信號，執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)動作，以此保證貯罐液位數(shù)值與給定數(shù)值始終一致。

2自動化儀表對煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)的輔助作用

第一，煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)一直具備生產(chǎn)復(fù)雜的特點(diǎn)，加上該行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)系統(tǒng)總體可靠性以及生產(chǎn)效率失去保證，這種情況下便對控制系統(tǒng)中的儀表提出了簡化生產(chǎn)的要求，對此，具備集中控制功能的自動化儀表廣泛應(yīng)用在運(yùn)行系統(tǒng)中，其將原有的由普通儀表構(gòu)成的多個(gè)控制系統(tǒng)優(yōu)化成為了一個(gè)集中控制系統(tǒng)；第二，煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)會產(chǎn)生污染物、產(chǎn)生量、回收量等大量數(shù)據(jù)，原始普通儀表并不能對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并實(shí)現(xiàn)控制功能，接入自動化儀表后，相關(guān)的數(shù)據(jù)整理工作不再繁雜，自動化儀表在運(yùn)行過程中可自行對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、傳輸?shù)龋行p少了煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷；第三，安全指標(biāo)是煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)考量的重要指標(biāo)，原有使用普通儀表的生產(chǎn)系統(tǒng)在安全監(jiān)控上不能達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要大量的人力，這就很容易造成對生產(chǎn)系統(tǒng)的安全控制滯后，自動化儀表的應(yīng)用能夠很好地彌補(bǔ)這一缺陷，其能夠?qū)υ诰€數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，并將各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至中央控制系統(tǒng)，全面地實(shí)現(xiàn)了動態(tài)監(jiān)控控制。自動化儀表實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)的這一優(yōu)勢，將煤化工企業(yè)的各生產(chǎn)模塊有效的聯(lián)系了起來，對煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)整體上實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動控制，形成了較為完善的控制網(wǎng)絡(luò)。

3煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)中自動化儀表的具體應(yīng)用介紹

3.1通過自動化儀表對生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制和軟件控制

第一，自動化儀表的軟件控制很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)儀表的劣勢，傳統(tǒng)煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)需要依靠大量的儀表裝置進(jìn)行生產(chǎn)控制，而基于軟件控制的自動化儀表，形成了非常清晰的控制網(wǎng)，有傳統(tǒng)的邏輯控制系統(tǒng)變成了簡單的軟件控制系統(tǒng)，使得生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)的控制效率大大提升；第二，有了自動化儀表的軟件控制，也就相繼產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)控制，自動化儀表可以與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行在線連接，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的自動存儲功能將儀表輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲，同時(shí)，通過自動化儀表的自主聯(lián)動功能，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線測量、在線采集、在線轉(zhuǎn)換等，全面實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程控制，促進(jìn)了煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)的現(xiàn)代化。

3.2通過自動化儀表使煤化工生產(chǎn)更加系統(tǒng)化和動態(tài)化

煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)龐大，控制元件和執(zhí)行元件較為零散，現(xiàn)今為追求更加節(jié)能和更加高效，煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)也需要逐漸向系統(tǒng)集成方向發(fā)展，自動化儀表的引用便可以很好地解決這一問題，根據(jù)煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)際生產(chǎn)情況和生產(chǎn)特點(diǎn)，并結(jié)合系統(tǒng)化的建設(shè)理念，可以將原有的零散系統(tǒng)進(jìn)行梳理，借助自動化儀表網(wǎng)絡(luò)，為煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)化提供參考。煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)的動態(tài)化也早已成為一主要趨勢，對此，可以借助自動化儀表實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)控，各生產(chǎn)線通過自動化儀表的中介傳輸功能實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析的同步操作，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)儀表的滯后性。在自動化儀表系統(tǒng)中，可以將同類功能的儀表進(jìn)行合并集成，在旁路線路上加設(shè)集成處理裝置，這樣自動化儀表系統(tǒng)就可以將線路上收集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，同時(shí)分析，如此便可以提升儀表系統(tǒng)的動態(tài)反饋能力，將系統(tǒng)的動態(tài)反饋性能發(fā)揮到更好。

4安全儀表系統(tǒng)在煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1安全儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1為典型的安全儀表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)主要由傳感元件、邏輯運(yùn)算元件和執(zhí)行元件構(gòu)成了基于自動化儀表的檢測單元、邏輯控制單元和執(zhí)行單元，這一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是預(yù)測生產(chǎn)系統(tǒng)存在的風(fēng)險(xiǎn)，通過發(fā)出安全警報(bào)或是直接進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)消除等，降低風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生產(chǎn)生的不良影響。

4.2煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)中安全儀表系統(tǒng)運(yùn)用方案

（1）此運(yùn)行方案采用聯(lián)合控制室和現(xiàn)場機(jī)柜室結(jié)合的配置方式，正常生產(chǎn)時(shí)操作員都在聯(lián)合控制室，因此生產(chǎn)裝置安全儀表系統(tǒng)的輔助操作臺設(shè)置在相應(yīng)的聯(lián)合控制室，而安全儀表系統(tǒng)控制器設(shè)置在相應(yīng)的現(xiàn)場機(jī)柜室。

（2）每套生產(chǎn)裝置的儀表系統(tǒng)都配置成獨(dú)立的、完整的系統(tǒng)。而且對于有多個(gè)系列的裝置（如氣化裝置有7臺氣化爐），要求每個(gè)系列配獨(dú)立的控制器。

（3）安全儀表系統(tǒng)通過冗余的通訊卡，通過FTE網(wǎng)絡(luò)與DCS系統(tǒng)無縫集成。儀表系統(tǒng)的操作接口采用DCS系統(tǒng)的操作站，操作站的人機(jī)界面軟件具備SOE采集功能（包含在DCS的基本數(shù)據(jù)庫軟件中）。

（4）對于離聯(lián)合控制室較遠(yuǎn)的裝置，從輔操臺到儀表系統(tǒng)的控制器無法用硬接線實(shí)現(xiàn)信號的可靠傳送，因此需要在聯(lián)合控制室設(shè)置1臺遠(yuǎn)程控制器，輔操臺上的信號先通過硬線接到儀表系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制器的輸入/輸出卡件，遠(yuǎn)程控制器與裝置系統(tǒng)控制器間通過冗余安全網(wǎng)來傳送信號，如此實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備的統(tǒng)一管理。

結(jié)束語

綜上所述，自動化儀表在煤化工生產(chǎn)系統(tǒng)中主要起到采集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理的作用，為適應(yīng)生產(chǎn)系統(tǒng)的快速發(fā)展，自動化儀表系統(tǒng)還需要朝著更加集成、更加智能、更加高效的方向發(fā)展，如此才能促進(jìn)煤化工行業(yè)的高速發(fā)展。

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