摘要：现代化工仪表控制的自动化技术在各行各业的运用, 在很大程度上提升了生产效率, 不仅促进了各行业的不断进步, 而且对我国经济水平的持续发展作出了重要贡献。笔者根据自己对化工仪表、化工自动化的了解, 分析了现代化工仪表及化工自动化的过程控制, 希望能够对化工产业自动化发展起到积极作用。
关键词：化工自动化;仪表;现代化工;过程控制;自动化控制
1 现代化工自动化的概述
化工自动化实质上是化工生产过程中实现自动化的一种技术形态, 实现条件是利用自动化和智能化设备代替需要人工操作的工作, 以保证生产系统正常运行的同时提高生产效率, 故自动化设备在化工生产中的应用越来越广泛、越来越深入, 对化工生产的健康可持续发展非常有利。如今, 化学工业已经成为工业体系中的核心部分, 在整个工业体系及社会发展中都占据重要地位。通常, 进行化学生产的地点是固定且相对封闭的, 一定程度上影响了化学生产人员的正常操作和安全。在封闭空间进行化学药剂等生产具有很大的危险性, 生产人员的生命安全会受到一定的不利影响[1]。所以为保证化工生产的有效性、安全性和环保性, 必须对化工生产整个过程进行监督、控制, 而化工仪表自动化便是最有效的方法。
2 现代化工仪表类型
2.1 温度测量仪表
化工生产因涉及到各种化学反应, 所以会出现一些温度变化现象, 如果温度在15~35℃之间, 工作人员可以继续工作, 但如果温度过低或过高则不适合人工作。为保证化工生产中温度正常, 必须使用温度测量仪表以及时测量温度, 并对异常温度进行调控, 从而保证化工生产人员的工作安全性。温度测量仪表可测量的温度范围一般在-300~2 000℃之间, 测量温度时为保证测量安全性还需要使用热电阻仪表和热电偶仪表等[2]。
2.2 压力测量仪表
化工生产中除了会产生异常温度还会产生异常压强, 故需要对化工生产所产生的压力进行严格控制, 因为压力的达标是化工生产中化学反应效果的重要保障。通常情况下化工生产中的压力在负压到300MPa范围内。
2.3 物位测量仪表
除温度、压力外化工生产中还需要应用到大量的化学原料, 为保证化工生产安全和化学反应效果, 必须对化学原料的剂量进行控制尤其是关键新原料。除了要控制化学原料的剂量以外, 还需要控制化学成品、半成品的质量和剂量, 故需要使用专门的仪表来测量化工生产中的化学原料, 并且仪表要适用于多数物料测量, 所以通常情况下所使用的物位测量仪表为浮力式测量仪表。另外, 在测量时还需要对物位测量仪表进行精细化管理, 比如直读、差压、浮力、电接触、超声波、电容及重锤等[3]。
2.4 流量测量仪表
流量测量仪表是用来测量管道或明沟中的液体、气体或蒸汽等流体流量的工业自动化仪表, 又称流量计。
2.5 分析仪表
分析仪表主要分为在线分析仪表和实验室分析仪表。这类仪表一般都由4个部分构成:取样、预处理及进样系统, 从流程中取出具有代表性的样品, 并使它符合分析器对样品状态或条件的要求;分析器, 将样品的成分量或物质量转换成可测量的电信号;电源和电子线路, 对仪表各部分供电, 控制仪表各部分的工作, 将分析送来的电信号放大后输入至显示、记录器, 或同时送至自动控制器或电子计算机;显示、记录器。
3 现代化工仪表自动化控制功能
3.1 可编程功能
现代化工仪表不仅应用到了信息和网络技术, 还应用到了大数据技术, 使仪表的自动化和智能化水平得到提高, 故能够进行各种测量编程, 使化工仪表的测量准确度得到提高。另外, 现代化工仪表内部使用到了很多软件, 以便于计算机控制, 并促进原本硬件逻辑电路的有效替换, 从而软化硬件, 使仪表自动化控制功能得到提高。
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3.2 计算功能
计算功能是化工仪表自动化控制的基本功能, 因为现代化工仪表是在传统化工仪表的基础上结合微型计算机构建而成, 故具有显著的计算特点, 不仅有效提高了现代化工仪表的计算速度, 还在实际应用中提高了现代化工仪表的测量准确度。另一方面, 现代化工仪表在应用计算机技术的同时也应用到大数据技术, 使现代化工仪表的数据计算量大幅提高且计算速度加快, 整体上增强了现代化工仪表自动化控制计算功能[4]。
3.3 记忆功能
传统的化工仪表多数都是简单的硬件设施, 对于所测量过的内容 (数据和信息) 只能在短时间内记忆, 待某时期状态的记录工作完成后便自动消除, 对于过于复杂且量大的状态也无法有效保存, 因此影响了测量准确度。而现代化工仪表是由微型计算机和传统化工仪表结合构建而成, 这就意味着现代化工仪表不仅能记住新的测量数据, 还能够保存以往的测量数据, 增强了化工仪表的自动控制记忆功能[5]。
3.4 复杂控制功能
传统的化工仪表, 本身的控制性功能就很少且控制原理也非常简单, 故在遇到复杂数据和信息时很难控制, 难以实现对自身的自动化控制。而现代化工仪表与传统化工仪表相比, 在功能上比较完善且控制原理多样化, 能够实现对不同种类数据的控制, 故增加了化工仪表自身相关功能, 能够对仪表相关问题进行及时处理, 避免和预防各种故障的发生。
3.5 故障监督功能
现代化工仪表在数据和信息的记录量上都得到了大幅度提高, 包括所有化工生产环节的数据和信息。仪表使用时总会因各种原因导致仪表设备发生故障, 影响数据和信息记录, 此时现代化工仪表可对自身的故障进行测量, 以便于更准确地修理, 与传统化工仪表相比现代化工仪表能够自动检测到故障并进行自我控制, 从而避免和减少故障发生, 因此具有故障监督功能[6]。
4 现代化工仪表自动化控制技术
4.1 DCS系统
DCS系统是一种比较成熟的化工仪表自动化控制技术, 主要应用于现场仪表、车间厂房、单元控制及企业管理等领域。在实际应用中DCS系统不仅能够完善现代化工仪表的信息通道, 还能够提高现代化工仪表自动化控制的准确性、全面性和实时性。另一方面, DCS系统能够提供较为全面和系统的人工参数, 并进行报警、历史描绘及曲线打印等工作, 因此能够提高现代化工仪表自动化控制功能。
4.2 SIS系统
安全仪表系统 (Safety Instrumented System, SIS) 属于企业生产过程自动化范畴, 是用于保障安全生产的一套系统, 安全等级高于DCS的自动化控制系统, 当自动化生产系统出现异常时, SIS会进行干预, 降低事故发生的可能性。SIS系统以分散控制系统为基础, 采用先进、适用且有效的专业计算方法, 提高了机组运行的可靠性。
4.3 PLC系统
PLC可编程控制器的应用原理是利用用户存储功能, 结合内部计数、计时运算及逻辑顺序等计算原理计算各种数据, 然后利用A/D、D/A对数据进行转换和输出, 从而实现对化学生产的控制。PLC可编程控制器能够实现自动调整、布线和用户程序更改, 能够最大限度地提高现代化工仪表的测量准确度和化工生产的工作效率, 比较适用于大型企业。
4.4 安全监控措施
化工生产作为特殊行业, 为确保人身和生产安全, 在可能有危险气体泄漏的场所, 设置可燃或有毒气体监测系统;在易燃易爆危险场所使用防爆型电动仪表。
结束语
现代化工仪表是化工自动化的一种技术表现形式, 其使用原理在于利用学科仪器对化学生产进行自动控制, 实际化工生产证实了化工生产自动化离不开化工自动化仪表的应用。
参考文献
[1]任金文.现代化工仪表及化工自动化过程控制探讨[J].石化技术, 2017, 24 (10) :173.
[2]朱建军.现代化工仪表及化工自动化的过程控制研究[J].住宅与房地产, 2017, (29) :233.
[3]张国力, 李福.解读现代化工仪表及化工自动化的过程控制[J].化工管理, 2017, (27) :239.
[4]郭洪伟.现代化工仪表及化工自动化的过程控制[J].化工管理, 2017, (6) :197.
论文作者:王辉, 王峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：化工论文; 仪表论文; 测量论文; 功能论文; 温度论文; 数据论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第27期论文;