化工儀表自動化控制技術(shù)研究

李美玉，聶國亮

（浙江賽亞化工材料有限公司，浙江 紹興 312369）

化工行業(yè)的發(fā)展為我國經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)步注入了強(qiáng)大的動力，并為居民生產(chǎn)生活提供了便利。就化工行業(yè)生產(chǎn)工作而言，其對于相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用要求較高，生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著較強(qiáng)的系統(tǒng)性、復(fù)雜性。同時(shí)，化工生產(chǎn)所用的原料大多具有易燃性、易爆性，對于這些危險(xiǎn)品的合理應(yīng)用與處置直接關(guān)系到生產(chǎn)工作的安全效果。因而，當(dāng)前要加強(qiáng)對自動化化工儀表的應(yīng)用，利用自動化控制技術(shù)對生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)加以控制，提高化工生產(chǎn)工作的質(zhì)量與效率。

1 概述

1.1 化工儀表自動化控制技術(shù)的作用

該技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)中，首先要進(jìn)行自動化控制系統(tǒng)、元件與設(shè)備的安裝、調(diào)試，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自我監(jiān)控、調(diào)節(jié)與管理。自動化控制技術(shù)應(yīng)用過程中，不僅能夠使勞動力得到解放，同時(shí)也提高了化工企業(yè)生產(chǎn)工作的效率與安全效果。此外，由于化工企業(yè)生產(chǎn)工作具有較強(qiáng)的特殊性，生產(chǎn)環(huán)節(jié)對外界環(huán)境有著特定的要求，比如高溫、高壓等生產(chǎn)環(huán)境，將會給工作人員的身體造成傷害。同時(shí)，加之一些化工生產(chǎn)材料具有易燃性、易爆性、放射性等特點(diǎn)，一旦存在工作人員操作不當(dāng)?shù)膯栴}，將導(dǎo)致重大的安全事故。因而，現(xiàn)階段要注重自動化化工儀表的應(yīng)用，借助于自動化控制技術(shù)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面有效的控制，加強(qiáng)對信息技術(shù)與控制軟件的應(yīng)用，以此來提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的精確性與安全性。

1.2 化工自動化儀表的類型

1.2.1 溫度儀表

在當(dāng)前的化工生產(chǎn)工作中，溫度儀表得到了廣泛的應(yīng)用?；どa(chǎn)需要在某些特定的壓力、溫度環(huán)境中進(jìn)行，該過程對溫度條件有嚴(yán)苛的要求，因而在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中需要對溫度進(jìn)行控制，這就要求溫度儀表能夠?qū)囟冗M(jìn)行精確的測量與顯示，確?；どa(chǎn)工作的安全、高效開展。一般來說，化工生產(chǎn)工作中常用到的溫度測試儀，其測量材料不能對熱阻以及熱電偶有過分的依賴性，測量材料要能對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的測量。比如在應(yīng)用蒸發(fā)爐、氣化爐進(jìn)行化工生產(chǎn)工作時(shí)，其溫度會出現(xiàn)高速的循環(huán)現(xiàn)象，所用溫度儀表要能對該過程的溫度進(jìn)行有效的測量。作為化工儀表的重要組成部分，溫度儀表的應(yīng)用發(fā)揮著重要的作用。

1.2.2 壓力儀表

壓力儀表的類型較為多樣，比如當(dāng)前應(yīng)用較多的有特種壓力表以及壓力變送器等。壓力儀表的廣泛應(yīng)用，不僅能夠?qū)Ψ哿罱橘|(zhì)壓力進(jìn)行有效的測量，同時(shí)還能在腐蝕性等極端惡劣的條件下進(jìn)行壓力測量并對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。對于壓力儀表而言，其主要借助壓力變送器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，并且能夠?qū)y量所得的壓力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳送到集散控制系統(tǒng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對壓力的自動測量與調(diào)控。壓力儀表的應(yīng)用尤其注意高溫情況下對硅油型號的選擇，否則會不準(zhǔn)確。對于特定介質(zhì)的壓力傳感器選擇尤其重要。

1.2.3 物位儀表

由于測量方式與測量需求的不同，在進(jìn)行化工生產(chǎn)工作中所應(yīng)用的物位儀表也存在著較大的差異?，F(xiàn)階段，應(yīng)用較為廣泛的物位儀表不僅包含了雷達(dá)儀表、浮力儀表，同時(shí)也用到直讀儀表等。具體應(yīng)用過程中，要結(jié)合化工生產(chǎn)的實(shí)際情況與需求。相比較而言，雷達(dá)液位計(jì)和差壓液位變送器有著較為突出的優(yōu)勢，它們不僅測量精準(zhǔn)度高，同時(shí)有著較強(qiáng)的適用性，可以滿足多種材料的測量要求。

1.2.4 流量儀表

流量儀表在化工日常生產(chǎn)中有很重要的作用?；どa(chǎn)的投料比例都是通過流量計(jì)來實(shí)現(xiàn)。常見流量計(jì)有金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、電磁流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等。質(zhì)量流量計(jì)用于車間或?qū)ν饨Y(jié)算，精度高，誤差??；電磁流量計(jì)適用于導(dǎo)電的介質(zhì)，應(yīng)用比較廣泛；金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)在選型中注意介質(zhì)密度，密度不準(zhǔn)則測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，給化工生產(chǎn)帶來安全隱患。

1.2.5 調(diào)節(jié)閥

調(diào)節(jié)閥在化工生產(chǎn)中的作用不言而喻。閥門種類多，選型尤其重要。蒸汽調(diào)節(jié)閥的選型特別要注意生產(chǎn)中防止閥門卡死，盡量避免內(nèi)漏，否則對工藝被控溫度形成破壞性。切斷閥的汽缸要合適，選小會導(dǎo)致扭力小，容易使內(nèi)部的彈簧斷裂。

1.3 化工儀表自動化控制技術(shù)的特點(diǎn)與功能分析

其一，數(shù)據(jù)控制是該技術(shù)運(yùn)用的一個(gè)顯著特點(diǎn)。具體應(yīng)用過程中，通過對儀表數(shù)據(jù)的讀取與分析，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)生產(chǎn)過程的控制。其二，借助于計(jì)算機(jī)以及相關(guān)的軟件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制。同時(shí)，化工儀表與其他類型的儀器協(xié)同工作，還能對整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效的管理。其三，該技術(shù)具有計(jì)算功能。在進(jìn)行化工儀表設(shè)計(jì)工作時(shí)，利用微型計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)化工儀表的自動化計(jì)算功能。這樣一來，不僅能夠降低工作人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)還能有效提高化工儀表計(jì)算環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)性。需要注意的是，化工儀表應(yīng)用時(shí)要對最大值或最小值進(jìn)行設(shè)置，這在一定程度上能夠簡化生產(chǎn)流程。其四，化工儀表自動化控制技術(shù)具有較強(qiáng)的記憶功能。以往在開展化工生產(chǎn)工作時(shí)，化工儀表僅能完成某項(xiàng)單一的生產(chǎn)任務(wù)，一旦生產(chǎn)工作中遇到了不可控的狀態(tài)，將導(dǎo)致生產(chǎn)工作無法有序開展。但是，通過自動化控制技術(shù)不僅能夠?qū)ο鄬?fù)雜、龐大的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的儲存，并且可以對生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行有效的判斷，進(jìn)而可以對生產(chǎn)過程中遇到的問題進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理。該功能的實(shí)現(xiàn)，需要借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與手段，保證化工儀表的存儲空間得到顯著的提升。其五，化工儀表還具備可編程功能。軟件技術(shù)與計(jì)算機(jī)等技術(shù)的應(yīng)用，使得化工儀表的可編程功能大大提高?？删幊坦δ苁沟脧?fù)雜的控制系統(tǒng)得以簡化，化工生產(chǎn)工作的可操作性顯著提高。此外，具有可編程功能的化工儀表，促使自動化控制技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，儀表的功能更加多樣，有效提高了化工設(shè)備的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

1.4 化工儀表的安裝與調(diào)試

要確保自動化化工儀表的有序運(yùn)轉(zhuǎn)，就要對前期的設(shè)備安裝與調(diào)試工作加以重視。首先，在進(jìn)行前期的安裝工作時(shí)，要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)做好勘測與施工圖繪制工作，同時(shí)還要針對現(xiàn)場的情況制定詳細(xì)可行的施工安裝計(jì)劃；其次，參與安裝施工的技術(shù)人員要詳細(xì)閱讀安裝說明書，并熟悉相關(guān)的施工圖和技術(shù)規(guī)范。這一過程中，技術(shù)人員要嚴(yán)格按照操作流程開展設(shè)備安裝。此外，為確?；x表自動化控制技術(shù)得到有效的應(yīng)用，開展生產(chǎn)工作前還要按要求做好設(shè)備的調(diào)試與試運(yùn)行工作，及時(shí)排除設(shè)備安全隱患，確?；x表運(yùn)行期間的安全與穩(wěn)定。

2 化工儀表自動化控制技術(shù)研究

2.1 自動化檢測技術(shù)和修復(fù)技術(shù)

對于化工企業(yè)而言，在開展化工生產(chǎn)工作時(shí)要注重自動化化工儀表的應(yīng)用，并注重對自動化檢測技術(shù)以及修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用。相比較而言，該類技術(shù)具有較強(qiáng)的可靠性、精確性以及安全性，對確保設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)起著重要的作用。由于化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)受到諸多因素的影響，以及惡劣生產(chǎn)環(huán)境的不利影響，導(dǎo)致設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)故障與問題。通過自動化檢測技術(shù)以及修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確、快速地定位出設(shè)備故障類型與原因，進(jìn)而為后續(xù)設(shè)備故障的修復(fù)提供幫助，有效提高了設(shè)備維護(hù)工作的質(zhì)量與效率。

2.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

作為現(xiàn)代化控制系統(tǒng)的一個(gè)重要發(fā)展方向，在進(jìn)行化工生產(chǎn)工作中應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，可以有效提高相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量與管理水平?？傮w而言，該系統(tǒng)具有一定的開放性、互操作性、數(shù)字性等特點(diǎn)，該系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展具有廣闊的前景?，F(xiàn)階段應(yīng)用較廣的總線智能儀表，具有分散度好的顯著優(yōu)勢，該儀表的應(yīng)用能夠有效提高化工儀表整體功能。另外，該類控制系統(tǒng)對于不同環(huán)境有著良好的適應(yīng)性，這也是普通化工儀表所不具備的功能。在具體安裝過程中，通過將總線連接到多個(gè)儀表中，一方面能夠降低電能的使用量，另一方面還可以為后期儀器的維護(hù)與調(diào)試工作提供極大的便利。例如，某化工單位在進(jìn)行化工生產(chǎn)工作中，安裝了年產(chǎn)90萬噸乙烯裂解裝置，并使用了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。對于該系統(tǒng)來說，它不僅囊括了4.7萬個(gè)控制電路，同時(shí)還與數(shù)萬臺儀表進(jìn)行連接。具體控制環(huán)節(jié)中，僅憑借一個(gè)中心控制器就可對其進(jìn)行有效的控制。從當(dāng)前總線控制系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀來看，主要通過閥門控制器事先對現(xiàn)場總線PID控制。該系統(tǒng)應(yīng)用過程中，還能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集散控制，有效改善了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效果，防止數(shù)據(jù)負(fù)載等問題的出現(xiàn)。就該企業(yè)而言，其控制系統(tǒng)自控率已經(jīng)超過了95%，同時(shí)也為該企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 分散式控制技術(shù)

當(dāng)前，化工儀表中廣泛用到分散式控制技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)榛どa(chǎn)提供良好的生產(chǎn)環(huán)境，并且能夠有效減少能源與材料的損耗。分散式控制技術(shù)的應(yīng)用具有一定的先進(jìn)性，但同時(shí)也存在著相應(yīng)的弊端。具體生產(chǎn)工作中，要根據(jù)實(shí)際使用情況對系統(tǒng)功能進(jìn)行不斷的更新，確保該技術(shù)的應(yīng)用可以為化工生產(chǎn)提供更大的便利。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)以及自動化控制技術(shù)的快速發(fā)展，分散式控制技術(shù)的數(shù)字化、信息化水平不斷提高，操控系統(tǒng)的功能更加完善。此外，分散式控制技術(shù)的應(yīng)用，還有效提高了化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)度，有效減少了化工生產(chǎn)的成本，大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 化工儀表人機(jī)界面技術(shù)研究

隨著制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，化工儀表更加注重人性化設(shè)計(jì)，人機(jī)界面技術(shù)的應(yīng)用有效提高了人機(jī)交互效果。同時(shí)，現(xiàn)代化、人性化儀表自動化控制技術(shù)也是未來的一個(gè)重要發(fā)展方向。當(dāng)前應(yīng)加強(qiáng)對人機(jī)界面的研究，化工企業(yè)以及儀表研發(fā)、設(shè)計(jì)單位要加強(qiáng)對人力、物力以及技術(shù)、資金等方面的投入，不斷提高化工儀表的自動化操作水平，確保化工儀表能夠得到靈活的應(yīng)用，改善儀表的自動化操作性能。另外，化工企業(yè)還要根據(jù)自身發(fā)展?fàn)顩r，建立相應(yīng)的人機(jī)界面控制室，并且要委派專人對控制室的運(yùn)營狀況進(jìn)行管理，進(jìn)而提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的管理與監(jiān)督效果。由于自動化控制技術(shù)的自動化控制能力相對較強(qiáng)，因而操作人員要具備較強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力，并且在實(shí)際操作環(huán)節(jié)中要謹(jǐn)慎小心。人機(jī)交互界面技術(shù)的應(yīng)用為故障發(fā)現(xiàn)與處置提供了依據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)化工儀表出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，要及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號并采取針對性措施予以處置，以便為故障的處理提供幫助。

3 結(jié)束語

隨著國內(nèi)化工領(lǐng)域的快速發(fā)展，化工儀表自動化控制技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)必然的趨勢。目前，要加強(qiáng)對自動化控制技術(shù)與系統(tǒng)的應(yīng)用，提高化工儀表的數(shù)字化、信息化與自動化水平，做好理論知識與生產(chǎn)實(shí)踐之間的結(jié)合，為化工生產(chǎn)與日常管理工作提供便利，不斷提高化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)化工領(lǐng)域的健康發(fā)展。