化工自動化控制及化工儀表的應用研究

張全

摘 要：化工儀表是對化工過程工藝參數(shù)實現(xiàn)檢測和控制的自動化技術工具，能夠準確而及時地檢測出各種工藝參數(shù)的變化，并控制其中的主要參數(shù)，保持給定的數(shù)值或規(guī)律，從而有效地進行生產操作和實現(xiàn)生產過程自動化。隨著自動控制技術的更新發(fā)展，化工儀表控制逐步向著自動化的方向發(fā)展，促使化工儀表的工作效率與質量提升。因此，探究化工儀表自動化控制技術具有極高的現(xiàn)實價值。

關鍵詞：化工自動化;化工儀表;應用

1化工儀表的常見類型

1）壓力儀表。包括特種壓力表、壓力傳感器、壓力變送器等，主要依托壓力變送器向著集散控制系統(tǒng)完成采集數(shù)據信息的傳遞，并在此基礎上實現(xiàn)對壓力的自動化測量與控制。2）溫度儀表。在實際的化工生產中，應用的多數(shù)化學反應均需要具備固定的溫度條件，此時必須要引入溫度儀表，實現(xiàn)對化學反應過程中溫度變化情況的監(jiān)測與控制。3）流量儀表。主要用于化工生產過程中對體積流量、質量流量等流量參數(shù)的測量。主要包括節(jié)流式、差壓式、速度式3種類型。4）物位儀表。主要包括浮力式、雷達式、差壓式、直讀式4種類型，承擔著化工生產過程中液位、固體顆粒和粉粒位，以及液-液、液-固相界面位置的測量任務。

2化工自動化儀表的特點

化工自動化儀表是具有較完善功能的自動化技術工具，一般具有數(shù)種功能，包括測量、顯示、記錄或測量、控制、報警等。同時，化工自動化儀表本身是一個系統(tǒng)，也是整個自動化系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。化工自動化儀表主要具備以下特點：①種類繁多。除溫度、壓力、流量和物位等熱工參數(shù)外，還有許多與產品質量有關的物性如濃度、酸度、濕度、密度、濁度、熱值以及各種混合氣體成分等參數(shù)。②條件特殊。除常溫、常壓和一般性介質外，還有高溫、高壓、深冷、劇毒、易燃、易爆、易結焦、易結晶、高黏度及強腐蝕的介質。③要求較高?；?shù)變化一般較緩慢，但也有不少劇烈、快速的反應過程，要求化工儀表具有快速動態(tài)響應性能。④功能強大?？梢詫すこ痰乃协h(huán)節(jié)進行控制，且能夠快速實現(xiàn)復雜程度較高的計算。

3石油化工企業(yè)自動化儀表控制技術

3.1DCS自動化控制技術

DCS自動化控制技術作為石油化工儀表控制系統(tǒng)內的常規(guī)自控技術，其原理為，基于BCS系統(tǒng)以及有關技術，通過對電動單元組合儀表燈的應用，通過動態(tài)操控的模式來實現(xiàn)對石油化工整個正常作業(yè)流程的全方位管控，將監(jiān)督與管理工作分布到每一處生產細節(jié)中，從而達成對整個石化產品進行批量控制的目的，從而確保生產的方法和措施具有足夠的安全性、穩(wěn)定性以及均衡性，以此為石油化工行業(yè)高效高質地進行批量化生產作業(yè)提供一定的物質與技術基礎。從技術角度方面的優(yōu)點來看優(yōu)，DCS自動化控制系統(tǒng)通常利用計算機自控及顯示技術、通信、大數(shù)據等先進技術，實現(xiàn)對相關數(shù)據的深度探索采集，同時，對數(shù)據進行多角度分析處理，按照生產作業(yè)的實際需求進行運作參數(shù)的調整，進而顯著增大生產監(jiān)督的有效范圍。在操作界面上，系統(tǒng)操作流程便捷，方便操作者對石油化工生產的各個環(huán)節(jié)進行直接的管控，不斷改造升級DCS自動化控制技術和石油化工生產的具體特點，確保系統(tǒng)具有足夠的可靠性應對因惡劣環(huán)境引發(fā)的系統(tǒng)模塊損壞故障，基于系統(tǒng)冗余容錯的配置模塊達成對DCS自控系統(tǒng)的故障問題的自行處理，從而使得其安全故障發(fā)生的風險大大降低，在不久的將來，多層開放式數(shù)據接口會發(fā)揮極為重要的作用。

3.2PID先進控制技術

在國內科技水平持續(xù)提高的背景下，在石油化工領域不斷涌現(xiàn)出各種高新技術，特別是在石油化工儀表控制系統(tǒng)中的PID控制技術，此技術中的P、I、D分別代指比例把控、積分作用和微分輸出，比例把控是最重要的部分，在整個系統(tǒng)中占據著主導地位，能夠準確判斷出儀表設備與生產系統(tǒng)中存在的偏差，同時還可以對其偏差實行有效調整修正，進而提高儀表的模糊辨識水平，減輕誤差給石化生產作業(yè)所帶來的干擾。PID自動控制作用和比例函數(shù)存在正相關的關系，其控制效果直接取決于比例系數(shù)，石油化工的相關設備和儀表會隨著積分作用的引入產生同步系統(tǒng)波動，從而減緩其相應速度，不過，將其余差進行消除，這對于提升儀表操控準確度而言，具有較佳的輔助效果。微分輸出調節(jié)補償比例控制主要是基于對時間的調控、緩和系統(tǒng)波動、超調抑制等措施，來促進整個石化生產系統(tǒng)的穩(wěn)定運作。PID控制系統(tǒng)能夠對石化生產制造期間的每處流程都進行動態(tài)化測量與監(jiān)管，同時還能夠提高儀表的識別水平。隨著PID技術與DCS技術的誕生并應用，使得系統(tǒng)的控制效果獲得了大幅強化，保證了PID系統(tǒng)的獨立性，進而達成生產多變量和與監(jiān)測流量化的目的。PID先進控制技術為有效提高儀表的精確度和生產的具體效率，通過串級控制措施幫助石油化工的操作人員加強對設備及其關聯(lián)性的識別能力。

3.3人機界面技術

在國內石化市場內，當前需求遠大于生產，人們對石油產品的質量要求也不斷提高，對于石油化工成品及其半成品的分離要求更加精確。新型分散控制系統(tǒng)逐漸發(fā)展成熟，人機界面處理系統(tǒng)與其共同發(fā)展，新型的分散控制系統(tǒng)滿足市場需求，人機界面處理系統(tǒng)主要是處理現(xiàn)場總線收集到的數(shù)據，并根據相應的編程系統(tǒng)的編寫指令進行相應的數(shù)據反映，進行儀表設備的良好人機互動，遠程操控石油化工儀表，進一步提高自動化監(jiān)控和控制儀表的靈活性，有效減少了人力資源的投入。國內許多大規(guī)模的石化企業(yè)在其分站中都逐漸開始增加人機界面的服務項目的數(shù)量，并優(yōu)化升級了儀表系統(tǒng)的管理，形成了石油化工企業(yè)生產運營的監(jiān)督新格局。人機界面系統(tǒng)的出現(xiàn)有利于操作人員可以及時對儀表設備進行操控，如現(xiàn)場總線的溫度信號過高時，操作人員可以通過人機界面編寫的相關程序接收和控制溫度信號，及時將溫度過高的信號發(fā)給現(xiàn)場工人，或通過自動化系統(tǒng)啟動降溫設備，在第一時間有效降低儀表設備的溫度。

結束語：

綜上所述，現(xiàn)代化工儀表的有效應用，不僅提高了裝置運行的穩(wěn)定性，還能在智能化的監(jiān)控、測試、分析過程中對裝置的運行狀態(tài)進行測試。另外，技術人員也能運用PLC技術、記憶控制、過程控制等模塊高效處理運行數(shù)據，全面提高操作過程的質量及運行效率，進而鞏固化工產業(yè)的經濟效益。

參考文獻：

[1]郝衛(wèi)，曲有華.化工自動化儀表及控制系統(tǒng)智能化的研究[J].百科論壇電子雜志，2019（004）：734.