當(dāng)代石油化工自動(dòng)化儀表的性能評(píng)價(jià)和發(fā)展趨勢(shì)

王洋

摘 要 文章介紹了自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，并就自動(dòng)化儀表性能評(píng)價(jià)和發(fā)展方向進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞 石油化工；自動(dòng)化儀表；性能；發(fā)展

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）08-0012-01

改革開放以來，我國的石油化工業(yè)快速發(fā)展，從簡(jiǎn)單的無機(jī)化工產(chǎn)業(yè)逐漸向石油化工產(chǎn)業(yè)過渡，石油化工產(chǎn)業(yè)成為發(fā)展最快、效果最顯著、影響力最大的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，取得了令人驚喜的成效。石油化工的生產(chǎn)環(huán)境一般都是深冷、高溫、真空和高壓等，其生產(chǎn)工藝普遍都具有毒有害、易燃易爆等特點(diǎn)，因此需要嚴(yán)格控制各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，并將其設(shè)置在最佳運(yùn)行狀態(tài)，以保證生產(chǎn)的效率和安全。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)化儀表被廣泛運(yùn)用于石油化工產(chǎn)業(yè)中，因其計(jì)算存儲(chǔ)能力強(qiáng)大、數(shù)據(jù)控制處理精確、適應(yīng)性越來越強(qiáng)、功能越來越豐富，與傳統(tǒng)的儀表相比更具有廣闊的發(fā)展前景。但是目前我國的自動(dòng)化儀表與世界先進(jìn)水平相比，還存在一定的差距，我們只有不斷創(chuàng)新新技術(shù)，才能使我國的自動(dòng)化儀表發(fā)展更好更快。

1 自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

伴隨石油化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，監(jiān)控其生產(chǎn)的系統(tǒng)和儀器儀表也隨之取得了十分驚人的成就。為了充分的提高生產(chǎn)效率、減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度、全面實(shí)現(xiàn)石化工廠的信息化管理，引入自動(dòng)化儀表是必然的選擇。從目前我國自動(dòng)化技術(shù)的認(rèn)可度和技術(shù)成熟度來講，傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格適中的特點(diǎn)。為了推動(dòng)技術(shù)的步伐和商業(yè)利益的驅(qū)使，新型自動(dòng)化控制技術(shù)將不斷的應(yīng)用到新一代控制系統(tǒng)，使其得到較大的發(fā)展。

1）發(fā)展中小型DCS。分散控制系統(tǒng)（DCS）因具有體積小、價(jià)格低、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)備受用戶的青睞。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，DCS采用了性能更強(qiáng)大的微處理器，大大增強(qiáng)了CPU的控制處理能力。中小型DCS獨(dú)立性比較強(qiáng)，布置方法靈活，使用范圍十分廣。隨著化工生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間延長，DCS不僅可以滿足生產(chǎn)控制的需求，還可以使每個(gè)小系統(tǒng)分別控制各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，切出檢修也比較方便快捷。近年來，隨著DCS聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，多套中小型的DCS通過網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了較大規(guī)模的DCS，滿足整個(gè)工藝裝置的控制要求，使工廠投資周期短，收益速度更快。

2）發(fā)展先進(jìn)高效安全的通信技術(shù)。通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的DCS十分重要的組成部分，若要保證DCS系統(tǒng)的先進(jìn)性，就必須研究開發(fā)先進(jìn)、高效安全的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。我國DCS通常由大規(guī)模集成電路構(gòu)成，受靜電、雜波的影響比較敏感，導(dǎo)致故障發(fā)生頻率較高，嚴(yán)重影響著生產(chǎn)過程的控制。為了確保DCS的安全，必須不斷開發(fā)新一代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高DCS的整體質(zhì)量和

性能。

3）發(fā)展嵌入式人工智能技術(shù)。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中采用智能控制算法和軟儀表技術(shù)，形成具有人工智能的控制模塊及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使得系統(tǒng)全面提高了控制水平。但是由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)、組織和處理能力并不是特別強(qiáng)，需要經(jīng)過訓(xùn)練對(duì)DCS全面的監(jiān)控和檢測(cè)，提高系統(tǒng)工作的可靠和安全性。

2 自動(dòng)化儀表性能評(píng)價(jià)和發(fā)展方向

近年來，我國自動(dòng)化儀表在石油化工產(chǎn)業(yè)取得了十分驚人的成就，但是與發(fā)達(dá)國家相比，仍然存在很大的差距。因此我們必須不斷的研究和改進(jìn)儀表的信息化、智能化性能，提高自動(dòng)化儀表控制處理能力，促進(jìn)我國石油化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

2.1 電磁閥和氣動(dòng)元件的性能和發(fā)展方向

1）電磁閥和氣動(dòng)元件是自動(dòng)化儀表安全控制系統(tǒng)最重要的部分，是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，并具有一定的靈活性和精確性。在石油化工自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，利用電磁閥控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量和速度。由于石油化工生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，需要對(duì)電磁閥進(jìn)行日常的維護(hù)和保養(yǎng)，在安裝前，需要注意氣體流動(dòng)的方向和接管是否正確、氣壓是否符合要求等，同時(shí)要注意電磁閥的防塵工作，提高其工作性能。

2）在電磁閥發(fā)展過程中，應(yīng)該盡量簡(jiǎn)化控制回路以往的執(zhí)行器，在電磁閥內(nèi)利用工作介質(zhì)形成自身的控制回路。目前我國電磁閥通徑已擴(kuò)展到300 mm，介質(zhì)溫度范圍在-200℃-450℃，時(shí)間從幾十秒到幾毫秒，減少了生產(chǎn)成本，大大的增加了電磁閥和氣動(dòng)元件的工作性能。

2.2 溫度變送器的性能與發(fā)展方向

溫度變送器是自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)中重要的部分之一，廣泛的運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域中，它能將物理測(cè)量信號(hào)或者普通電信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出，是溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送標(biāo)準(zhǔn)化輸出的重要儀表。

1）一般情況下，石油化工企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備都是有指示控制的，溫度一般控制在-200℃-1800℃范圍內(nèi)。溫度電流變送器可以把溫度傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)，連接到儀表上，從而顯示出相應(yīng)的溫度，這樣可以比較簡(jiǎn)單、直觀地觀察石油化工生產(chǎn)中的實(shí)時(shí)溫度，較好的控制生產(chǎn)過程。

2）溫度變送器傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高、具有較好的穩(wěn)定性。在石油化工自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，可采油熱電偶溫變，可免用補(bǔ)償導(dǎo)線，降低成本。同時(shí)，對(duì)溫度變送器的功能不斷的研究和完善，更好的將信號(hào)傳遞給其他相關(guān)的溫度采集儀表，實(shí)現(xiàn)石油化工自動(dòng)化控制的發(fā)展方向。

2.3 控制系統(tǒng)電源的性能和發(fā)展方向

1）控制系統(tǒng)使用交流電源采用三相四線制380 V和兩相220 V，直流電源以24 V為主，使得石化工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)供電系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。隨著DCS，SIS控制系統(tǒng)的發(fā)展，直流電源在自動(dòng)化儀表的應(yīng)用越來越廣泛，電源系統(tǒng)集成性比較好，設(shè)計(jì)可靠性高，對(duì)自動(dòng)化儀表的控制和處理能力有較好的提高。在控制系統(tǒng)中，可以使用變頻器進(jìn)行調(diào)速，并降低啟動(dòng)電流。變頻器可以利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能，可以進(jìn)行交流和直流電的轉(zhuǎn)化，同時(shí)，變頻器的軟啟動(dòng)可以使啟動(dòng)電流從零開始，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，延長其使用壽命，可以達(dá)到省電的目的，從而減少了企業(yè)在設(shè)備維護(hù)和電能資源方面的費(fèi)用。

2）電源技術(shù)必須向著標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和智能化水平發(fā)展，按照國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)直流電源系統(tǒng)；將分散的電源部件、電壓表、電流表和電池安裝早標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜箱內(nèi)，便于操作高性能產(chǎn)品。同時(shí)，對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)都有智能監(jiān)控功能和調(diào)節(jié)功能，方便運(yùn)行電流、電壓的讀取。

3 總結(jié)

總而言之，若想更加準(zhǔn)確、迅速的檢測(cè)工藝的參數(shù)，并及時(shí)對(duì)石化工生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控、分析，引入智能化、系統(tǒng)化、集成化的自動(dòng)化儀表是現(xiàn)代石化工生產(chǎn)的必經(jīng)之路，生產(chǎn)的需求和商業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將不斷推動(dòng)自動(dòng)化儀表的快速發(fā)展。

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