工業電氣自動化在化工企業上的應用

梁鳳珍 趙慧峰

[摘要]工業企業電氣自動化是電氣自動化的全稱，隨著社會的不斷發展，電氣自動化依據其在生產中反應快速、臨界穩定、綜合能量比較平衡等優勢得到各企業青睞，因而得到廣泛的應用。但是根據各生產規模的不斷推廣和擴大，對自動化的要求越來越高。本文對此進行了探討。

[關鍵詞]電氣自動化；化工；設備

[中圖分類號]TM76-4[文獻標識碼]A[文章編號]1005-6432（2012）49-0047-02

1前言

化工行業涉及國計民生問題，因而化工生產在工業生產中占據很重要的地位，又因其自身生產的特殊性以及生產材料潛在的危險性，使得保證電氣安全成為了化工企業中的一個重要任務。本文將主要從化工生產中的電氣環境，電氣應用以及相關管理來講電氣自動化在化工企業中的應用問題

2電氣設備的工作環境和設備情況

2.1高溫

化工企業中電氣通常會有很多熱輻射，車間的溫度都比較高，經常會達到35℃或者更高。在配備了焙箱、鍋爐、干燥爐和焙燒爐的車間中更加明顯。

2.2潮濕

陰濕環境是指空氣濕度介于60%～75%的工作環境。濕度高于陰濕環境就被稱為潮濕環境。當潮濕環境達到最大系數，即濕度達到100%的時候，車間的地面、墻壁、頂棚和設備基本上就可以看做完全浸泡在潮氣當中了。化工電氣的主要工作環境屬于空氣濕度大于60%的環境，即陰濕或者潮濕的環境。

2.3多塵

在實際生產中，產生的粉塵過多就會堆積在線路上面或是積淀在電氣設備上。粉塵又可以根據能否導電而細分為導電粉塵和非導電粉塵。

2.4腐蝕環境

化工生產的多數原料都有腐蝕性，其有可能會腐蝕電氣設備的架構，甚至損壞設備的絕緣特性。依據環境的腐蝕性程度又可以將環境分為弱、中、強三個腐蝕環境級別。

2.5爆炸性環境

化工生產當中經常會用到好多原料，這些原料多數是具有可燃性的，比如甲苯、煤和氫氣等。在大氣條件下，這些可燃物和空氣混合，其混合物經點燃而發生爆炸，爆炸產生的燃燒會傳送至未點燃的混合物處引發進一步燃燒和爆炸，這種環境被稱為爆炸性環境。爆炸性環境中的電氣要更加注意選型和管理，否則會有造成火災甚至爆炸的危險。

2.6導電設備

有的環境中有許多金屬制造的設備，員工在工作的工程中需要和設備的金屬部分接觸，但是又很難保持和金屬完全絕緣，這時往往會很危險。例如在給鍋爐的爐壁進行檢查清潔的時候，如若發生漏電就會造成人身傷害。

3電氣自動化在化工中的應用

電氣自動化經過幾十年的發展不斷長大起來，現在，電氣自動化在工業中占的比重也在不斷的擴大，為工業發展做出很大推動作用。

3.1先進制動控制的特點

相對于常規PD控制，與此相對應的先進制動控制的控制效果要更加突出，表現更加好。但是由于其字數的含義太過于豐富，沒得到普遍應用，也就沒有比較準確的定義了。有些工業自動化過程中使用常規控制不能達到理想的效果或者是不能達到控制的目的，這時候先進制動控制就能取得完美的表現，對其進行有效地控制。在生產過程復雜的化工生產當中，自動化實施的數學模型建立很不容易，而預估控制技術對數學模型的精度要求比較低，很大程度地方便了生產。與傳統的PD技術相比，先進制動控制有模型控制特點，能夠進行模型預測和推斷，其發展越來越智能化。先進制動控制還能處理一些復雜問題，比如多變量的控制。先進制動控制主要依托計算機來完成，計算機的精密和快速計算功能為先進控制提供了很好的平臺。

3.2先進制動控制的內容

化工行業還會用到過程辨別技術以來確定變量關系。要形象地展現實際中的一個過程，可以通過建立動態數學模型的方式，依據輸入和輸出之間關系的約束來實現過程的控制，這個過程主要依托計算機來實現。過程當中各數據變量的采集處理等都要確保有效和可靠。先進制動控制的主要內容是適當地計算不可測量的數據變量。在化工企業的生產過程中，飽和蒸汽機和一些蒸餾塔的質量指標就需要通過間接測量技術來獲得。先進控制包括了傳統的串級和前饋控制，是目前電氣自動化進行發展的新趨勢，也是新熱點。具體說來包括了模糊控制、專家系統和神經網絡等內容。模糊控制與別的技術相結合，來控制生產當中的非線性對象，能夠進行比較各種疑難的控制。專家系統能夠在生產當中診斷故障和監控過程，并利用計算機進行各項任務，達到與多人大工量操作同樣的控制效果。神經網絡主要用來完成記憶和聯想預測。

3.3現場總線

在化工生產過程中應用到的自動化就是現場總線，其主要就是現場各設備之間實現數字化、雙向、多變量和數字通信等多種實用功能的一種自動化技術。現場總線的出現，給化工企業生產的控制方面帶來了變革，產生的影響也很巨大。與已有的PLC、DCS相比來看，現場總線的FCS更加具有優勢，其全數字、多點通信、開放性、現場狀態可控性及互可操作都使其優于別的技術，化工行業也在努力朝著此方向發展。自動化發展的一個新特點就是將實現FCS和DCS的共存。DCS技術逐漸成熟起來，有許多實踐經驗，可靠的性能，豐富的軟件和完善的功能都使得客戶更加青睞于選擇，開始承擔起化工企業生產的主要任務。而FCS技術，則由于其發展還不夠完善，其網絡冗余而可靠性不夠，表現略遜于DCS技術，故不如DCS使用廣泛。

3.4現場總線的一些特點

經過上面的描述，現場總線能把自動化系統和現場設備智能連接的計算機控制技術。現場總線連接現場儀表和底層儀器設備，經由網絡技術來把控制系統和現場通信網絡進行整合。現場總線具有開放性、互用性及互可操作性等特點，而現場設備又具有智能化，系統結構有分散性，這都是現場總線的技術特點。

3.5現場總線控制的優勢

化工企業當中會用到現場總線，這樣能夠有效地節約初期投資以及一些安裝費用。使用FCS技術，硬件上的投資就低于了使用DCS系統。這種技術相比說來室內設備比較少，現場的設置結構也更加簡單，當有一對雙絞線的時候，上面可以掛接多個儀表或者設備，在一定程度上大大地節省了電纜、橋架、槽盒的用量，減少基礎投資的同時，也減少了工人進行設計安裝的工作量。從基礎投資方面來說，有效減少了初期投資額度。

而在此基礎上FCS還能節約后期投資。如果情況臨時發生了變化，生產現場需要增加一些控制設備，這時候就不需要增加新的電纜，只要在舊的電纜上連接就能達到規模擴大的目的，從而節省后期投資和施工費用。同時，FCS技術有利于操作管理人員快速準確地了解到當時的生產情況，對整體生產和設備運行有急事地掌控，高質量確保控制系統的有效性和可靠性。

4化工生產中電氣的管理

前面講了電氣自動化的工作環境和其在化工產業中的重要應用，那么在化工生產上，就更要注意電氣設備的安全管理等問題。

4.1高溫防護

化工企業應該注意提高高溫場所中的電氣設備防護等級，加強高溫環境中的安全防護。努力做到對高溫場所中的電氣設備每日檢查，以確保設備能良好有效地散熱。

4.2濕度的控制

潮濕的環境，需要安裝空調等來進行及時降溫除濕，并安裝溫濕度儀來實時測量溫濕度，多時巡檢保證安全。

4.3降低粉塵的危害

生產中粉塵的處理很關鍵，可以通過把設備進行密閉來防止粉塵飄散。而對于無法密閉的車間，可以在不影響生產的條件下，利用半封閉或者隔離的方法來盡量使粉塵少接觸電氣設備，把粉塵局限在一定氛圍中來防止其擴散。

4.4防止腐蝕

環境中經常會混雜著氫氣、腐蝕粉塵等化學腐蝕物。化工電氣預防腐蝕的方法主要也是采用密封式或者密封結構來進行。電器進出導線的密封裝置要可靠一些，其外露的部件也要采用防腐蝕處理。

4.5防止爆炸危險

在爆炸性的環境中，潛藏著很多危險，所以其環境中的電氣設備必須要具有防爆功能。這種電氣設備可以根據環境介質等的不同而分為A類、B類、C類，由其自身結構形式又能夠分為隔爆型和增安型。當電氣設備中產生了火花或者是較危險的高溫，引燃了里面的混合氣體，隔爆型電氣的外殼能承受住里面爆炸而產生的壓力，保護設備不受損害；而同時其外殼還能減弱甚至熄滅不斷傳播的火焰，使其不能繼續點燃周圍的易爆氣體。而增安型設備在一般情況下來說不能產生電火花或者電弧，進一步增加了安全程度。

4.6避雷和接地

化工企業中應當建立接地網，建筑物或者設備頂端最好安裝避雷設施，通過避雷引下線和接地網連接來將電流引入大地。消除靜電就是通過將可能會產生靜電的設備和接地引線連接而引靜電入地。盡量把化工企業中的導電但不帶電和不導電但帶電的設備與接地引線相連，這樣當發生漏電意外的時候，電流將流入大地而能確保人員的安全。

5結論

電氣自動化的廣泛應用，極大地促進了現代社會的發展，掌握好電氣設備在化工企業的應用有很重大的意義，技術的掌握就是競爭力的提高。同時有效地解決電氣使用過程中的安全問題，能更有利于電氣在化工企業中的持久使用和發展。

參考文獻：

[1]化學工業部生產綜合公司.安全系統工程譯文集[Z].化學工業部生產綜合公司，1983.

[2]程映雪，等.系統安全評價方法與分析[J].中國安全科學學報，1995（12）.

[3]李正軍.現場總線與工業以太網及其應用系統設計[M].北京：人民郵電出版社，2006.