自動化控制在精細化工行業中的應用

陳桂生

摘 要：當前，自動化技術在國內精細化工行業已經有了一定程度的發展，但是由于精細化工通常采用間歇式生產模式，其工藝流程長、單元反應多、操作較為復雜，因此對于精細化工行業，自動化技術的實施難度較大。但自動化是目前生產發展的趨勢，如何利用自動化技術來促進精細化工行業的發展將會體現出中小企業的優勝劣汰。精細化工行業必須在自動化改造上做出合理的方案，以推動精細化工行業的長足發展。

關鍵詞：自動化控制；精細化工行業；安全自動化

中圖分類號：TQ056 文獻標識碼：A

引言

在經濟全球化的背景下，對精細化工企業的生產效率與生產質量提出了更高的要求。鑒于此種情況，精細化工企業就應從完善生產技術方面入手，適時引進先進的科技技術，建立健全基層人員的管理體制，為推進精細化工企業能夠順應時代的潮流，實現自身又好又快的發展方向奠定堅實的基礎。而自動化控制系統作為精細化工企業的中堅砥柱，不僅能夠降低傳統人工操作的潛在風險，更在增加企業第一生產力與安全生產方面發揮了積極的作用。因此，現階段的化工企業就要以自動化控制系統為主要工作著力點，進一步推進與完善自動化控制體系，以切實提升自身的生產效率與質量。

1 精細化工行業自動化生產的發展現狀

與自動化程度已達到相當水平的石油化工及基礎化工產業相比，精細化工似乎并沒有順利地搭上自動化、信息化、網絡化的快車，在自動化生產的發展中顯得困難重重，難以普及。在為數不多的自動化精細化工生產線上，也不乏出現“自控室操作員兩個人，現場操作工28個人”，或是自控操作員盯著操作畫面長時間的進行手動調控等不那么“自動化”的尷尬情況。在社會不斷發展的背景下，國家與社會各界的廣泛關注給精細化工企業中自動化控制系統的應用帶來了新的發展契機，但與此同時也為現階段精細化工企業技術人員在完善與優化自動控制體系方面提出了更高的要求。現如今自動化控制系統的重要性已經被精細化工企業所認知，并以替代原有人工操作成為了第一生產力。不僅如此，自動化的控制體系也進一步推進了企業自身管理機制建立的工作進程，穩定企業內部精細化的生產環境，大大提升了企業生產的效率。因此，隨著國民與各領域對現階段化工產品要求的不斷增高，精細化企業必須要跟上時代發展的潮流，運用先進的自動化控制系統與管理理念，以促進自身的發展。

2 自動化控制系統在精細化工行業中的應用

2.1 優化生產工藝，改進生產設備

我國超過92%的精細化工產品，尤其是全球年需求量10萬噸以下的品種，幾乎全部以間歇式生產過程為主。生產裝置也幾乎是實驗室過程的單純放大；如果能通過工藝技術和工程技術的改進，對生產流程進行連續化改造，比如采用連續釜式反應器、管式反應器、流化床反應器等連續化反應設備，以管式反應器為例：初始進管位置（即同一空間）相當于反應釜初始反應時間，中部位置相當于釜內的中間反應時間，末端位置相當于釜內的終點時間。也就是說，對于不同反應階段的物料，連續反應的空間點相當于間歇反應的時間點，連續化反應設備通過時間-空間的轉換，實現了間歇反應到連續反應的轉變，有效降低生產過程中的滯后效應，容易實現較高程度的自動化控制。這也是一些產量較大的精細化工品種的發展方向，如加氫、硝化、水解、氯化、氨化等生產過程均已經實現連續化、自動化生產，使得工藝水平和產品質量大幅提高，成本相應下降。

2.2 提升精細化工企業綜合實力

精細化工企業主要的生產對象為精細化學用品，而其主要的特點具體表現為：第一，產品的種類多；第二，產品更新換代快；第三，產品質量要求高；第四，產品商品性強等。而這些特點也極大程度上決定了其能夠應用在各領域企業的發展之中。由此可見，現階段精細化工企業必須知曉社會的發展趨勢，引先進的科技技術與理論知識，切實提升企業的生產效率。而自動化控制系統作為維系精細化工企業實現自身發展的紐帶，也必須將其進一步的落實到企業的生產工作之中，實時監測與管控精細化工企業的生產過程，從根本上提升企業的綜合實力，以推進企業全面發展的進程。

2.3 具有先進的控制策略

在進行先進控制的過程中，須充分利用我國特有的一些優勢，運用一些比較先進的科學技術及方法，選擇合適的控制結構，通過這種方法來充分發揮先進控制的有效性。此外，我們在進行先進控制的過程當中，以下幾個問題需要更加注意：①一些具有明顯變化的變量可能會出現在先進控制過程中，為了能夠更好地控制其性能，“透明控制”這種方式是必須要采用的方法；②在解約約束變量過程中，協調控制方面等這樣的問題是不可避免的，為了能夠有效地控制這種問題的發生，可以采用多變量預測控制的方式進行有效的控制；③在先進控制過程中，故障缺陷的檢查、預測、判斷以及解決等都是在線檢查以及處理系統主要包括的內容。

3 自動化技術在精細化工行業中的發展前景

隨著社會經濟的快速發展，對精細化工企業的產品質量與數量有了更多的需求，因此現階段的精細企業必須要認清社會的發展趨勢，以自動化控制體系作為下個階段的主要生產力，確保企業能用高效高質的化工產品回饋給社會，而未來自動化控制系統在精細化工企業內發展前景主要體現在兩方面：

3.1 系統應用優缺點分析

自動化控制系統在精細化工行業中的應用，能夠使生產設備、裝置的運行效率得到提高，達到提高產品生產效率和降低產品生產成本的目的。此外，利用系統也能及時發現生產設備、裝置出現的問題，并通過預警和報警使設備得到及時維修和處理，從而在保證產品生產安全的同時，生產效率也得以保障。但是，現階段開發的自動化控制系統仍然存在一些不足，比如上文介紹的采樣控制算法，雖然能有效的克服純滯后現象，但因為調節-等待控制周期長作用慢，在投自動之前和擾動較大的情況下，還是需要進行手動調節以盡快達到比較穩定的狀態；如果為了加強控制作用而過分地縮短采樣周期會受到實際設備的限制，而且也失去了采樣控制系統的優點。像ADRC、模糊控制等各種先進過程控制算法，雖然在理論上解決了傳統PID算法的一些難題，但控制參數不易整定、搭建平臺成本較高等客觀因素制約了其在精細化工行業的應用，一般企業難以實現。

3.2 實時監控企業整體生產過程

精細化工企業要想確保自身的生產效率能夠滿足日益發展的社會需求，就需將網絡技術與自動化控制體系進行有機的結合，并使其參與到實時監控企業整體生產過程的工作中去，強化自動化控制系統的改革，制定詳細的研發方案，嚴格控制參數的計算過程，以切實推進精細化工企業的全面自動化管理。

結束語

通過研究可以發現，自動化控制系統作為現階段精細化工企業的重點發展對象，對于企業整體生產過程的監控與生產效率的提升具有重要的意義。但就目前來看，精細化工行業的自動化控制系統還是以生產安全防護方面的應用為主，仍然未能實現生產過程中各個環節較高程度的自動化控制，在國家政策的支持和引導下，精細化工企業需要積極的引入自動化技術以提升自身綜合實力，在新型工業化道路上助力精細化工產業結構優化升級。

參考文獻

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（作者身份證號碼：320925198403172016）