精細(xì)化工行業(yè)中自動化控制的實踐研究

楊栩

摘 要：會科技的不斷進(jìn)步，引領(lǐng)著各行各業(yè)的技術(shù)也朝著更加先進(jìn)的方向前進(jìn)。隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化控制技術(shù)在精細(xì)化工行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，使得我國精細(xì)化工產(chǎn)品的質(zhì)量得到了一個飛躍的發(fā)展。自動化技術(shù)在我國精細(xì)化工行業(yè)的應(yīng)用，減少了大量的資金投入，同時在一定程度上提高了精細(xì)化工產(chǎn)品的質(zhì)量。本文主要探究了精細(xì)化工行業(yè)中自動化控制的主要應(yīng)用以及自動化控制技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：精細(xì)化工行業(yè);自動化控制;實踐研究

引言：近些年來，我國精細(xì)化工行業(yè)的快速發(fā)展，使精細(xì)化工產(chǎn)品不再是人們口頭上的一件新鮮事，而是逐漸成為了確確實實的產(chǎn)品，精細(xì)化工行業(yè)對于促進(jìn)我國的持續(xù)發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。精細(xì)化工產(chǎn)品的精細(xì)合成，不僅需要選擇良好的化學(xué)物質(zhì)合成材料，對于精細(xì)化工合成技術(shù)以及精細(xì)化學(xué)材料產(chǎn)品也有較高的技術(shù)要求。自動化控制技術(shù)在我國精細(xì)化工行業(yè)發(fā)展中的廣泛應(yīng)用，減少了企業(yè)人力、物力的大量資金投入，同時也使我國精細(xì)化工產(chǎn)品行業(yè)對相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測更加嚴(yán)格，為相關(guān)企業(yè)工作人員的日常工作降低了許多風(fēng)險，創(chuàng)造了安全的工作生活環(huán)境。

一、自動化控制的相關(guān)內(nèi)涵

自動化控制在我國精細(xì)化工行業(yè)的廣泛應(yīng)用，大大降低了工作的危險性，能夠?qū)ζ渲形ｋU性較高的幾個步驟過程進(jìn)行實時的自動監(jiān)測，并不斷自動調(diào)控與其相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)條件，確?；どa(chǎn)的安全。自動化控制在實際運(yùn)用的過程中，主要以其中的溫度、濕度等為控制條件，一旦某一因素達(dá)到一定的濃度時，相應(yīng)的濃度感受器就會立即開始自動工作，并根據(jù)實際的條件以及化學(xué)反應(yīng)的狀況，對化學(xué)反應(yīng)中的條件進(jìn)行自動調(diào)整，確保整個化學(xué)反應(yīng)過程的順利進(jìn)行。在目前新時代的發(fā)展背景下，自動化控制技術(shù)已經(jīng)逐漸成為了該行業(yè)日常工作的重要技術(shù)手段。

二、自動化控制在精細(xì)化工行業(yè)的主要應(yīng)用以及現(xiàn)狀

與精細(xì)化工行業(yè)相當(dāng)?shù)氖蜕a(chǎn)行業(yè)相比，自動化控制技術(shù)在精細(xì)化工行業(yè)的應(yīng)用開展得并不是十分順利，自動化控制技術(shù)在精細(xì)化工行業(yè)中的發(fā)展受到生產(chǎn)工序復(fù)雜性以及正確的引導(dǎo)作用等，使得精細(xì)化工行業(yè)中的自動化控制技術(shù)并不是十分成熟。

（一）特殊的生產(chǎn)過程是目前自動化控制難以普及的主要原因

傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)過程原料相對單一，反應(yīng)原料配比相對恒定;反應(yīng)連續(xù)且快速，反應(yīng)過程停留時間短;但是當(dāng)原料反應(yīng)速度和化工原料反應(yīng)速度之間達(dá)到基本平衡時，可輕松實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、高效率的全方位自動化化工生產(chǎn)，全程甚至不必再需要任何人工技術(shù)干預(yù)，基本上都可以由工廠自控化工操作員一人兼任。但傳統(tǒng)精細(xì)化工的生產(chǎn)過程工程線較長、單元氧化反應(yīng)多、原料復(fù)雜、中間反應(yīng)控制管理要求嚴(yán)格等幾大特點，特別是每一步單元反應(yīng)都需要不同的反應(yīng)條件，產(chǎn)品中間反應(yīng)控制過程需要人工進(jìn)行大量的分析，精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)管理過程的工藝特殊性，使得自動化控制技術(shù)似乎沒有用武之地。

（二）行業(yè)缺乏示范和輻射效應(yīng)

國內(nèi)的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)以中小企業(yè)發(fā)展為主，普遍存在企業(yè)規(guī)模小、利潤低、效益差等客觀問題，許多企業(yè)個體經(jīng)營者對于傳統(tǒng)的作坊式人工生產(chǎn)管理觀念根深蒂固。由于企業(yè)前期資金短缺、員工素質(zhì)不高，已有的人工機(jī)械操作已不能完全滿足企業(yè)生產(chǎn)力的要求，由于產(chǎn)業(yè)前期缺乏自動化生產(chǎn)的技術(shù)示范和產(chǎn)業(yè)輻射帶動效應(yīng)，企業(yè)前期嘗試的一些生產(chǎn)項目也因盲目冒進(jìn)、企業(yè)疏于對人工操作/設(shè)備維護(hù)技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)，自動化生產(chǎn)發(fā)揮不了一些實質(zhì)性的示范作用等，也是目前造成國內(nèi)精細(xì)化工產(chǎn)品自動化產(chǎn)業(yè)發(fā)展遲滯的主要原因之一。

（三）生產(chǎn)過程中忽視了國家的政策

近年來，國家對精細(xì)化工企業(yè)的技術(shù)生產(chǎn)工作提出了越來越高的要求，從《危險化學(xué)品重大危險源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》《重點監(jiān)管的危險化工工藝安全控制要求、重點監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》等不難發(fā)現(xiàn)，通過安全生產(chǎn)自動化控制技術(shù)，要求將國家指導(dǎo)性的安全控制配備方案貫徹實施，全面完成我國精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)自動化安全控制配備系統(tǒng)升級改造，將大大推動安全自動化配備技術(shù)在我國精細(xì)化工生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展中的廣泛普及應(yīng)用程度，不僅使其能有效率地減少化工安全事故的頻繁發(fā)生，同時也有效保證了化工生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的安全持續(xù)、穩(wěn)定，保證了化工產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量和成品產(chǎn)量，改善了企業(yè)員工日常工作時的環(huán)境并大大減少了其在企業(yè)中使用工時的成本。但是有部分相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)制造的過程中，對于國家的一些政策并沒有過多地關(guān)注，不能及時跟隨國家的發(fā)展步伐進(jìn)行生產(chǎn)和發(fā)展，這對于化工行業(yè)自動化控制技術(shù)的發(fā)展十分不利[2]。

三、自動化控制系統(tǒng)在精細(xì)化行業(yè)中的重要應(yīng)用

在精細(xì)化工生產(chǎn)過程中，被控對象往往存在不同程度的生產(chǎn)延遲，即長期滯后生產(chǎn)現(xiàn)象。在精細(xì)化工行業(yè)普遍采用的批量生產(chǎn)模式中，延遲滯后問題更為突出。通過對時滯控制系統(tǒng)的理論分析，發(fā)現(xiàn)無效時滯控制系統(tǒng)比其它有效時滯控制系統(tǒng)更穩(wěn)定，更易于控制。通過工藝裝備的不斷完善和自動監(jiān)控技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以在更大程度上解決生產(chǎn)滯后現(xiàn)象，這對我國精細(xì)化工自動化控制技術(shù)改造仍具有積極的現(xiàn)實意義。

（一）優(yōu)化生產(chǎn)工藝，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備

在我國每年出口的精細(xì)化工產(chǎn)品中，幾乎全部以間歇式加工生產(chǎn)和全過程加工為主。生產(chǎn)流程也幾乎是所有實驗室反應(yīng)過程的單純能量放大。如果我們能通過生產(chǎn)工藝技術(shù)和設(shè)備工程技術(shù)的綜合改進(jìn)，對反應(yīng)生產(chǎn)流程設(shè)備進(jìn)行連續(xù)性優(yōu)化技術(shù)改造，如連續(xù)管式反應(yīng)器生產(chǎn)設(shè)備，如連續(xù)釜式組合反應(yīng)器、管式連續(xù)反應(yīng)器、流化床管式反應(yīng)器等，可以用來調(diào)整管式連續(xù)反應(yīng)器的位置。例如，初始終點入口管的空間位置（釜內(nèi)相同的入口管空間）相當(dāng)于整個反應(yīng)器的初始終點反應(yīng)時間，中間入口管的位置相當(dāng)于釜內(nèi)的中間終點反應(yīng)時間，管端的終點反應(yīng)時間相當(dāng)?shù)礁兴械慕K點反應(yīng)時間。也就是說，對于不同的間歇反應(yīng)點，可以控制連續(xù)反應(yīng)時間和連續(xù)反應(yīng)空間的長度，實現(xiàn)了其從間歇連續(xù)反應(yīng)階段到連續(xù)間歇反應(yīng)的空間轉(zhuǎn)變，有效率地降低生產(chǎn)工藝過程管理中的物料滯后效應(yīng)，容易用于實現(xiàn)較高應(yīng)用程度的物料自動化過程控制。這也極有可能認(rèn)為是一些目前市場產(chǎn)量較大的新型塑料精細(xì)化工品的原料及該品種的當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用發(fā)展主要技術(shù)方向，如過氧化物加氫、硝化、水解、氯化、氨化等生產(chǎn)線全過程均已經(jīng)基本實現(xiàn)連續(xù)批量化、自動化批量生產(chǎn)，使得企業(yè)工藝水平和企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，成本率也相應(yīng)大幅下降。

（二）在現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝和設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行自控優(yōu)化

對于不需要進(jìn)行連續(xù)自動化控制改造的各種生產(chǎn)控制裝置，通過對自動控制策略的正確選擇和優(yōu)化即可來快速完成各種自動化控制改造，可以由此達(dá)到較好的自動控制改造效果。精細(xì)化工中自動化控制的一個核心技術(shù)問題主要在于如何克服其產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程管理中的各種滯后生產(chǎn)現(xiàn)象，滯后問題分為兩種主要類型：容量上的滯后和純阻力滯后，容量上的滯后一般來說是由于擾動物料或介質(zhì)能量的運(yùn)動傳遞系統(tǒng)需要通過一定量的阻力而擾動引起的，通俗的話來說，就是擾動對象物料受到一定的阻力作用后，從不穩(wěn)定一直到再次穩(wěn)定的一個過程;純?nèi)萘繙蟮淖枇Ξa(chǎn)生一般來說是由于擾動介質(zhì)的物料輸送阻力需要經(jīng)過一段時間而擾動引起的，被容量調(diào)節(jié)器參數(shù)容量開始發(fā)生變化的第一時刻落后于阻力擾動對象出現(xiàn)的最后時刻，這個落后的一段時間過程稱為純?nèi)萘繙?。如何通過自控過程優(yōu)化技術(shù)解決這兩類過程滯后技術(shù)問題，也是企業(yè)精細(xì)化工藝和生產(chǎn)過程自動化控制改造中必須面臨的重要技術(shù)問題[3]。

四、自動化技術(shù)在精細(xì)化工行業(yè)中的發(fā)展前景

（一）取長補(bǔ)短，加強(qiáng)信息交流

國內(nèi)外在石油化工及其他基礎(chǔ)材料化工制造產(chǎn)業(yè)中的總體質(zhì)量自動化先進(jìn)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于其他精細(xì)化工制造行業(yè)，無論是化工自控質(zhì)量儀表的正確運(yùn)用還是質(zhì)量控制策略的正確選擇都已經(jīng)有許多成功經(jīng)驗和相關(guān)技術(shù)成果可以我們借鑒。精細(xì)化工自動化技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展局限在生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)部是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要向國內(nèi)外先進(jìn)的精細(xì)化工工業(yè)自動化設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)行業(yè)專家進(jìn)行技術(shù)交流和研究學(xué)習(xí)，克服不平衡的發(fā)展?fàn)顩r，推動整個生產(chǎn)行業(yè)化工自動化技術(shù)水平的不斷提高。

（二）重視專業(yè)培訓(xùn)，提高操作維護(hù)水平

自動化技術(shù)是一門集計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、自動控制、儀表于一體的交叉綜合性技術(shù)。它是一種跨學(xué)科、跨行業(yè)的綜合性技術(shù)。專業(yè)性強(qiáng)，技術(shù)更新快。隨著自動化在精細(xì)化工行業(yè)中的作用日益重要，設(shè)備和專業(yè)人員的素質(zhì)也是判斷企業(yè)自動化程度的標(biāo)準(zhǔn)之一，合格的自動化人才需要豐富的知識和不斷學(xué)習(xí)更新。因此，在對員工的專業(yè)培訓(xùn)中，企業(yè)也需要不斷提高自己的專業(yè)操作水平，不斷提高自己的專業(yè)技能。

結(jié)語：自動化控制技術(shù)逐步成為了我國經(jīng)濟(jì)化工行業(yè)的重點內(nèi)容，相關(guān)的企業(yè)要對自己的技術(shù)水平進(jìn)行不斷的提升，以期能推動我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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