現代化工儀表及化工自動化的過程控制分析

李麗

【摘 要】隨著經濟的快速發展與科技的不斷進步，自動化技術已經成功投入到現代化工儀表的工作進程中，自動化的應用推動了化工儀表的發展，同時給我國化工企業帶來更好的經濟效益。本文通過闡述化工儀表所包含的儀器內容以及自動化技術在儀表控制各個部分的具體功能，以探討突出該技術給化工生產過程帶來的積極作用，同時為加快化工儀表自動的進程提供借鑒。

【關鍵詞】現代化工儀表；化工自動化；過程控制

在化工生產的設備上安裝了一些可以取代人工操作的自動化設備，這樣就可以實現生產的自動化，這個過程就被稱之為化工生產過程的自動化，簡稱為化工自動化。在國民經濟的發展過程中，化學工業是我國傳統的支柱型產業之一。一般情況下，生產的過程都會在封閉的容器中進行，不便于進行人工操作。同時，化工生產具有一定的危險性，為了實現化工生產的高效和環保，就有必要對工藝指標進行嚴格控制，其中最直接的方法就是進行化工儀表的自動化。

一、當前運用化工儀表的主要類型

在化學工業進行自動化生產的過程中，會廣泛使用化工儀表，而主要的化學儀表可以根據不同的特點大致分為以下幾種類型：

1、壓力儀表

在化學工業生產過程中，壓力是除溫度以外的另一種必要的化學反應因素，如果在整個生產過程中沒有控制好壓力，那么整個生產的效果也會大打折扣。與此同時，化工生產設備也會在一定程度上受到壓力的影響，因此，在化工生產的過程中，壓力儀表的運用也是必不可少的。壓力儀表的類型也比較多，如特種壓力表、壓力傳感器、變送器等。

2、溫度儀表

化學工業在生產過程中，因原料與產品的特殊性，對溫度具有較高的要求，一般情況下，生產過程中的溫度都要控制在零下200攝氏度到1800攝氏度之間，在整個化工產品生產時，劃分到化工溫度儀表中使用頻率最高的便是熱電偶與熱電阻兩種儀表。其基本原理是依托于總線技術，將相關信息輸入到DCS與其他溫度采集裝置中，以完成對化工生產溫度上的自動控制。

3、物位儀表

所謂物位儀表在整個化學工業生產中所起到的主要作用便是控制化工生產的原料量，也是整個化工生產過程中所必不可少的，在整個化工產品生產時，劃分到化工物位儀表的主要有超聲波、直讀、電接觸、浮力、激光輻射、差壓以及電容等諸多方式，而其中使用最為廣泛且具有較強精確度的主要有矩陣渦流式、雷達式以及磁極伸縮時三種類型。

4、流量儀表

化工流量儀表也是化工生產中必不可少的儀表之一，其測量原理主要有容積與速度兩種方法，在測量體積流量方面比較合適，而質量流量則普遍采用推導法或直接法進行測量。化工流量儀表中流量的含義與普通的流速存在一定的差異，流量指的是有效截面在單位面積留過的流體的體積以及質量，有時還要借助積算儀對某段時期內的流量進行計算，而對流量的測量則要結合實際情況進行，有的要求大口徑的流量，有時候則是微小的流量，此外，一些固體的接遏制的流量和多相及脈動流量等在介質上都體現出了不同性質。

除以上四種儀表之外，還有一種在線過程分析儀表，主要用于相對高端的分析儀器，在普通的化學生產過程中，并不經常用到。

二、現代化工自動化過程控制技術

在科學技術不斷發展的前提下，當前化工儀表需要隨著時代的發展也擁有了越來越多的功能，主要體現在以下幾方面：

1、軟件編程功能的應用

隨著計算機網絡技術的普及，化工儀表中開始應用各種軟件，取代了之前數量龐大的硬件邏輯電路，實現了硬件的軟件化。在化工儀表的控制電路中，利用其中接口芯片的位控特點，對一些比較復雜的功能進行控制，這個過程的軟件編程比較簡單。若用硬件來取代，就需要使用一套非常大的控制和定時電路。因此，在儀表中應用軟件可以實現內部硬件結構的簡化，代替原來的邏輯電路。

2、記憶功能的應用

在傳統的化工儀表中，只能做到在指定的某一時刻做出最簡單的記憶，而且記憶不能夠被完整保存，具有較大的缺陷。但將自動化設備加入到化學儀表中去，則能夠利用計算機中的存儲器，將儀表所顯示的信息做出完整記錄，且將其系統保存，以便日后查看。例如，微機引入儀表后，存儲器就能夠對前段狀態的信息進行記憶并將其保存下來，在需要的時候可以對存儲記憶進行重現。

3、自動化儀表的計算功能

現代化工儀表中含有微型計算機，所以具有計算能力，不僅可以完成復雜的計算，還能保證計算結果的精確度。具有計算功能的自動化儀表就可以完成很多復雜計算，例如除法運算，確定極大值、極小值，給定極限檢測等運算。

4、數據處理功能的優化

在化工生產的實際操作中，化學儀表不可避免的會遇到自動檢測與校準、線性化處理、工程測量值相互轉換等一系列問題，而且還會時不時的伴隨著外界干擾。而在化工儀表中運用科學的計算機裝置，便能夠有效的運用軟件來規避以上問題，使化工生產中的硬件負擔更小，在數據的處理方面更加優化。

5、誤差修復功能

隨著微型計算機被引入自動化儀表中，通過他對中心系統的控制，就可以在短時間內迅速完成重復測量，然后計算出平均值，這樣就可以將誤差和其他干擾因素排除在外，確保測量的精確度。同時，因為自動化儀表具有對誤差進行修復的功能，可以利用其中的微處理器來來減小誤差，對實地測量產生的誤差進行修復，這樣也提高了測量的精確度。

6、復雜控制功能

與普通的化學儀表相比，實現化工儀表自動化功能之后，能夠做到很多以前無法實現的功能，舉例來說，在化工色譜儀器中，運用自動化的化工儀表便能夠通過色層分離的方法來實現相對復雜混合物的分離工作，進而確定混合物中化學成分的含量。

三、結束語

隨著自動化技術在現代化工儀表中的滲入，使化工生產過程控制中設計到的各個模塊都變得更加智能化，這在一定程度上不但減小了工人的體力勞動，為員工的健康和安全提供一定的保障，現代自動化儀表設備還取代一些功能單一的簡單邏輯電路，節省出大量的空間，通過使用計算機進行編程和分析，大大提高了化工生產的效率，在原有的基礎上提高了化工儀表的執行能力，當儀表發生故障時做出準確的判斷和正確的反應，使現代化工儀表的運行環境更加安全，同時也為我國的經濟帶來巨大的效益。

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