DCS技術(shù)在化工過程控制中的應(yīng)用

王志凱

【摘要】：近年來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的引領(lǐng)下，化工行業(yè)發(fā)展更為迅速，在化工行業(yè)中，對(duì)化工廠生產(chǎn)運(yùn)行的過程控制非常重要，越來越多的化工企業(yè)在化工過程控制中應(yīng)用DCS技術(shù)，DCS技術(shù)是集散控制系統(tǒng)的簡稱，在化工過程控制中應(yīng)用DCS技術(shù)，可以提高化工企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性，促進(jìn)化工行業(yè)的發(fā)展?；诖?，本文簡要介紹了DCS技術(shù)在化工過程控制中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：DCS技術(shù);化工過程控制;應(yīng)用

引言

當(dāng)前隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，化工行業(yè)過程控制的技術(shù)也越來越完善，在化工過程控制中應(yīng)用DCS技術(shù)可以提升系統(tǒng)的優(yōu)良性，保證在化工生產(chǎn)過程中，不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量事故，提升了化工過程控制中的自動(dòng)化控制程度，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

一、DCS技術(shù)的簡介

1、DCS技術(shù)的含義

分散控制系統(tǒng)就是DCS，通俗來說，就是以計(jì)算機(jī)技術(shù)作為基本的理論，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)作為發(fā)展的方式，以此來保障自動(dòng)化控制能夠不斷的提升工作效率的一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng).對(duì)于化工企業(yè)來說，在對(duì)化工過程進(jìn)行控制的時(shí)候，充分的應(yīng)用DCS技術(shù)，可以將DCS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用進(jìn)行充分的發(fā)揮，保障化工過程操作的集中，而且也可以實(shí)現(xiàn)管理的分散。最近幾年以來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，同過去相比，DCS技術(shù)也獲得了逐步的完善和成熟，操作人員對(duì)DCS技術(shù)的掌握情況也變得越來越熟練，因此，DCS技術(shù)在社會(huì)各界都取得了一定的認(rèn)可和支持，逐步發(fā)展成了化工過程控制中的核心組成部分。

2、特點(diǎn)

DCS控制技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，該項(xiàng)技術(shù)將計(jì)算機(jī)等先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充分結(jié)合在一起，采用中心控制以及分層控制的原則，將各個(gè)控制點(diǎn)有機(jī)的結(jié)合在一起。而同時(shí)，各個(gè)控制點(diǎn)也有著數(shù)據(jù)以及信息的流通，它們可以不斷地交換著各自的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，從而計(jì)算出最佳的最合適的投放量。DCS技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，因此它也有著它所獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

（1）穩(wěn)定性以及可靠性

DCS技術(shù)相對(duì)于以往的人力控制技術(shù)來說，可靠性無疑是其中的一個(gè)亮點(diǎn)。在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中，計(jì)算機(jī)的工作運(yùn)行相對(duì)于人力來說，則是更加的穩(wěn)定以及可靠。它所監(jiān)控到的危險(xiǎn)以及投放比，則比人工所計(jì)算的準(zhǔn)確率要提高很多。我國的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在近些年已經(jīng)得到了非常好的發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也在不斷地更新著，也具有了更加穩(wěn)定的性能。而化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)采用計(jì)算機(jī)來實(shí)行監(jiān)控和管理，則會(huì)在很大程度上保證了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的運(yùn)行穩(wěn)定性。而此外，DCS控制技術(shù)還具有開放性這一優(yōu)點(diǎn)，在監(jiān)測(cè)的過程中，不同于以往的單臺(tái)計(jì)算機(jī)單臺(tái)數(shù)據(jù)的性能，而是在監(jiān)測(cè)過程中可以實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流通。

（2）擴(kuò)展靈活

DCS系統(tǒng)所包含的內(nèi)容通常情況下采用的結(jié)構(gòu)為積木式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)所具有最明顯的優(yōu)點(diǎn)在于兼容性較好，同時(shí)還可以根據(jù)實(shí)際情況完成不同系統(tǒng)的配置工作，為未來系統(tǒng)的擴(kuò)展提供便捷。另外，DCS系統(tǒng)所包含的控制、運(yùn)算、輸入和輸出功能塊，都可以根據(jù)化工工程不同的流程加以改變，通過組合的方式，構(gòu)成簡單或復(fù)雜的控制系統(tǒng)，便于對(duì)控制方案的修改。

（3）具有繼承性

隨著科技的進(jìn)步，DCS系統(tǒng)的更新速度也變得越來越快，相應(yīng)的，新硬件與新程序不斷涌現(xiàn)，因此，DCS系統(tǒng)如果想要降低相關(guān)設(shè)備的淘汰率，避免企業(yè)遭受不必要的經(jīng)濟(jì)損失，必然需要具有繼承性。DCS系統(tǒng)所具有的繼承性，主要體現(xiàn)在軟件和硬件方面，例如所采用操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)庫等軟件的先進(jìn)性等，以及所采用計(jì)算機(jī)、人機(jī)接口和通信網(wǎng)絡(luò)等硬件的先進(jìn)性。一般來說，想要判斷某一系統(tǒng)是否具有繼承性，最直觀的體現(xiàn)在與其所對(duì)應(yīng)新老系統(tǒng)之間能否兼容，只有保證系統(tǒng)所開展一系列更新?lián)Q代的工作，均可以將原有系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，才能保證用戶所獲利益的增加。

二、DCS技術(shù)在化工過程控制中的應(yīng)用

1、控制反應(yīng)器的反應(yīng)溫度

作為化工工程的核心所在，對(duì)反應(yīng)器的溫度進(jìn)行控制，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的影響是非常直觀的，另外，控制反應(yīng)器還代表著控制化工工程生產(chǎn)過程的安全。通過大量的實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，如果無法在化工生產(chǎn)的過程中，及時(shí)將反應(yīng)器內(nèi)部由于化學(xué)反應(yīng)而出現(xiàn)的熱量進(jìn)行排出，就會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)部所具有的熱量越來越多，最終達(dá)到相關(guān)人員難以對(duì)其進(jìn)行控制的地步。對(duì)導(dǎo)致熱量產(chǎn)生的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析和歸納不難看出，反應(yīng)器中所流入化工材料的流量是需要相關(guān)人員重點(diǎn)關(guān)注的部分，也就是說，想要最大限度保證對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)溫度的增加進(jìn)行控制，首先需要保證材料流入比例的穩(wěn)定性，只有這樣才能保證溫度的穩(wěn)定。對(duì)反應(yīng)器溫度進(jìn)行控制的過程，共分為以下幾個(gè)階段：第一階段，升溫升壓的階段;第二階段，過渡的階段;第三階段，恒溫恒壓的階段。上文所提及的三個(gè)階段之中，最重要同時(shí)也是最難控制的階段為第三階段——恒溫恒壓的階段。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用于化工工程之中的反應(yīng)器，普遍具有體積較大的特點(diǎn)，這也在一定程度上導(dǎo)致了該類反應(yīng)器的傳熱效果相對(duì)較差，因此，在對(duì)其進(jìn)行溫度測(cè)量的過程中，想要保證所獲得溫度與反應(yīng)器內(nèi)部溫度的完全吻合，是較為困難的。針對(duì)這一現(xiàn)象，相關(guān)人們常用的解決方法為對(duì)DCS技術(shù)加以應(yīng)用，通過DCS技術(shù)對(duì)溫度測(cè)量所應(yīng)用儀器進(jìn)行控制，這樣做能夠最大限度上對(duì)反應(yīng)器所具有的傳熱效果較差這一不足加以彌補(bǔ)，保證所測(cè)量溫度的精確程度。如果反應(yīng)器內(nèi)部正處于升溫的狀態(tài)下，那么DCS技術(shù)可以通過對(duì)分散系統(tǒng)進(jìn)行控制的方式，保證溫度上升速率的穩(wěn)定性。如果反應(yīng)器內(nèi)部溫度的上升速率過慢或過快，那么分散系統(tǒng)可以對(duì)控制反應(yīng)溫度的程序進(jìn)行切除，此時(shí)，相關(guān)人員就可以對(duì)溫度上升速率進(jìn)行人工調(diào)節(jié)，保證其科學(xué)性。

2、構(gòu)造液位串級(jí)控制系統(tǒng)

在使用DCS技術(shù)對(duì)化工過程進(jìn)行控制的過程中，能夠通過以下兩個(gè)方面了解其能夠構(gòu)造液位串級(jí)控制系統(tǒng)。第一，在使用設(shè)備的過程中，由于設(shè)備中塔底的出料量能夠決定設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而在實(shí)際的運(yùn)行過程中，可以通過構(gòu)造液位串級(jí)控制系統(tǒng)的方式保障其能夠合理運(yùn)行，例如：在使用這一系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，系統(tǒng)中的回路能夠排除系統(tǒng)中的壓力，進(jìn)而保障系統(tǒng)能夠合理運(yùn)行。另外，由于系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，具有一定的物理量變化，容易對(duì)系統(tǒng)造成一定的影響，為了能夠保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，需要將其中的壓力進(jìn)行排放，繼而節(jié)省了人力物力資源。第二，由于運(yùn)行系統(tǒng)中前一個(gè)塔的出料量，為后一個(gè)塔的進(jìn)料量，為了能夠保障各個(gè)塔之間運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要在其中應(yīng)用DCS技術(shù)，使系統(tǒng)中能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

3、連鎖控制

在使用DCS技術(shù)對(duì)化工過程進(jìn)行控制的過程中，能夠通過以下兩個(gè)方面連鎖控制化工運(yùn)行系統(tǒng)。第一，在使用傳統(tǒng)設(shè)備對(duì)化工系統(tǒng)緊急性運(yùn)行管理的過程中，其難以對(duì)物料的用量進(jìn)行合理控制，為了改變這一現(xiàn)象需要在系統(tǒng)中應(yīng)用DCS技術(shù)，使其能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行連鎖控制，例如：當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，具有一定危險(xiǎn)性的過程中，系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)閥門進(jìn)行關(guān)閉，進(jìn)而使系統(tǒng)運(yùn)行更加具有穩(wěn)定性。第二，當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，管理人員可以使用計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)系統(tǒng)發(fā)出簡單的指令，保障系統(tǒng)的合理運(yùn)行，另外，在這一過程中，由于化工系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定性與敏捷性，其能夠在技術(shù)人員對(duì)其精管理之外，具有自動(dòng)保護(hù)的能力。當(dāng)然，上文所提及的種種行為，都需要計(jì)算機(jī)通過智能計(jì)算的方式加以決定，這也在一定程度上說明了其所具有的實(shí)時(shí)性和科學(xué)性，連鎖控制可以在相關(guān)人員對(duì)保護(hù)措施進(jìn)行采取前，自行完成對(duì)化工工程系統(tǒng)的保護(hù)工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)和勞動(dòng)力的節(jié)約。

4、提高自控能力

在使用DCS技術(shù)對(duì)化工過程進(jìn)行控制的過程中，能夠通過以下兩個(gè)方面提高自控能力。第一，在使用傳統(tǒng)的運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行管理的過程中，由于其難以控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性，進(jìn)而難以將系統(tǒng)中的氣體進(jìn)行排放，當(dāng)管理人員又沒有對(duì)其進(jìn)行合理管理的過程中，設(shè)備中的系統(tǒng)會(huì)受損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生運(yùn)行事故。為了改善這一問題，可以在系統(tǒng)中應(yīng)用DCS技術(shù)，使系統(tǒng)中能夠具有自動(dòng)化，并減少人工控制對(duì)設(shè)備的影響，當(dāng)管理人員沒有對(duì)其進(jìn)行維護(hù)的過程中，其能夠?qū)ο到y(tǒng)的運(yùn)用系統(tǒng)進(jìn)行控制。第二，在使用DCS技術(shù)時(shí)，由于其能夠?qū)⑾到y(tǒng)中的回路進(jìn)行合理控制，將其中的參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，防止由于系統(tǒng)震蕩造成的蒸汽壓力擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)。

5、在液位的自動(dòng)化控制中的應(yīng)用

在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，液位的高低對(duì)于化學(xué)反應(yīng)的速率以及反應(yīng)的產(chǎn)率影響很大，所以液位的控制環(huán)節(jié)對(duì)于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)也具有很大的影響。在傳統(tǒng)的化學(xué)生產(chǎn)工業(yè)中對(duì)于反應(yīng)塔的液位控制還是十分的落后，也很浪費(fèi)人力和物力。而使用DCS控制技術(shù)則將會(huì)在很大程度上解決這一問題，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于反應(yīng)塔液位來進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，一旦液位高度出現(xiàn)問題，則可以通過設(shè)置立刻改變反應(yīng)塔的反應(yīng)物流速變化，這樣不僅大大的節(jié)省了人力資源和物力資源，也在很大程度上保證了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)率。

結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)化工企業(yè)使用的過程控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性不高，很容易在生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)質(zhì)量事故，不利于企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，為了提升化工控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，需要優(yōu)化過程控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)中引入DCS技術(shù)，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率，保證化工產(chǎn)品的質(zhì)量，促進(jìn)化工行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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