DCS技術(shù)在化工過程控制中的應(yīng)用

王志凱

【摘要】：近年來，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，在先進科學(xué)技術(shù)的引領(lǐng)下，化工行業(yè)發(fā)展更為迅速，在化工行業(yè)中，對化工廠生產(chǎn)運行的過程控制非常重要，越來越多的化工企業(yè)在化工過程控制中應(yīng)用DCS技術(shù)，DCS技術(shù)是集散控制系統(tǒng)的簡稱，在化工過程控制中應(yīng)用DCS技術(shù)，可以提高化工企業(yè)生產(chǎn)運行的穩(wěn)定性，促進化工行業(yè)的發(fā)展。基于此，本文簡要介紹了DCS技術(shù)在化工過程控制中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：DCS技術(shù);化工過程控制;應(yīng)用

引言

當(dāng)前隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進步，化工行業(yè)過程控制的技術(shù)也越來越完善，在化工過程控制中應(yīng)用DCS技術(shù)可以提升系統(tǒng)的優(yōu)良性，保證在化工生產(chǎn)過程中，不會出現(xiàn)質(zhì)量事故，提升了化工過程控制中的自動化控制程度，提高了系統(tǒng)的運行效率。

一、DCS技術(shù)的簡介

1、DCS技術(shù)的含義

分散控制系統(tǒng)就是DCS，通俗來說，就是以計算機技術(shù)作為基本的理論，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)作為發(fā)展的方式，以此來保障自動化控制能夠不斷的提升工作效率的一種計算機控制系統(tǒng).對于化工企業(yè)來說，在對化工過程進行控制的時候，充分的應(yīng)用DCS技術(shù)，可以將DCS技術(shù)的優(yōu)勢作用進行充分的發(fā)揮，保障化工過程操作的集中，而且也可以實現(xiàn)管理的分散。最近幾年以來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，同過去相比，DCS技術(shù)也獲得了逐步的完善和成熟，操作人員對DCS技術(shù)的掌握情況也變得越來越熟練，因此，DCS技術(shù)在社會各界都取得了一定的認可和支持，逐步發(fā)展成了化工過程控制中的核心組成部分。

2、特點

DCS控制技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，該項技術(shù)將計算機等先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充分結(jié)合在一起，采用中心控制以及分層控制的原則，將各個控制點有機的結(jié)合在一起。而同時，各個控制點也有著數(shù)據(jù)以及信息的流通，它們可以不斷地交換著各自的監(jiān)控數(shù)據(jù)，從而計算出最佳的最合適的投放量。DCS技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，因此它也有著它所獨特的優(yōu)點。

（1）穩(wěn)定性以及可靠性

DCS技術(shù)相對于以往的人力控制技術(shù)來說，可靠性無疑是其中的一個亮點。在計算機運行過程中，計算機的工作運行相對于人力來說，則是更加的穩(wěn)定以及可靠。它所監(jiān)控到的危險以及投放比，則比人工所計算的準(zhǔn)確率要提高很多。我國的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在近些年已經(jīng)得到了非常好的發(fā)展，計算機系統(tǒng)也在不斷地更新著，也具有了更加穩(wěn)定的性能。而化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)采用計算機來實行監(jiān)控和管理，則會在很大程度上保證了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的運行穩(wěn)定性。而此外，DCS控制技術(shù)還具有開放性這一優(yōu)點，在監(jiān)測的過程中，不同于以往的單臺計算機單臺數(shù)據(jù)的性能，而是在監(jiān)測過程中可以實現(xiàn)不同監(jiān)控點的監(jiān)測數(shù)據(jù)流通。

（2）擴展靈活

DCS系統(tǒng)所包含的內(nèi)容通常情況下采用的結(jié)構(gòu)為積木式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)所具有最明顯的優(yōu)點在于兼容性較好，同時還可以根據(jù)實際情況完成不同系統(tǒng)的配置工作，為未來系統(tǒng)的擴展提供便捷。另外，DCS系統(tǒng)所包含的控制、運算、輸入和輸出功能塊，都可以根據(jù)化工工程不同的流程加以改變，通過組合的方式，構(gòu)成簡單或復(fù)雜的控制系統(tǒng)，便于對控制方案的修改。

（3）具有繼承性

隨著科技的進步，DCS系統(tǒng)的更新速度也變得越來越快，相應(yīng)的，新硬件與新程序不斷涌現(xiàn)，因此，DCS系統(tǒng)如果想要降低相關(guān)設(shè)備的淘汰率，避免企業(yè)遭受不必要的經(jīng)濟損失，必然需要具有繼承性。DCS系統(tǒng)所具有的繼承性，主要體現(xiàn)在軟件和硬件方面，例如所采用操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理和數(shù)據(jù)庫等軟件的先進性等，以及所采用計算機、人機接口和通信網(wǎng)絡(luò)等硬件的先進性。一般來說，想要判斷某一系統(tǒng)是否具有繼承性，最直觀的體現(xiàn)在與其所對應(yīng)新老系統(tǒng)之間能否兼容，只有保證系統(tǒng)所開展一系列更新?lián)Q代的工作，均可以將原有系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，才能保證用戶所獲利益的增加。

二、DCS技術(shù)在化工過程控制中的應(yīng)用

1、控制反應(yīng)器的反應(yīng)溫度

作為化工工程的核心所在，對反應(yīng)器的溫度進行控制，對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生的影響是非常直觀的，另外，控制反應(yīng)器還代表著控制化工工程生產(chǎn)過程的安全。通過大量的實踐可以發(fā)現(xiàn)，如果無法在化工生產(chǎn)的過程中，及時將反應(yīng)器內(nèi)部由于化學(xué)反應(yīng)而出現(xiàn)的熱量進行排出，就會導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)部所具有的熱量越來越多，最終達到相關(guān)人員難以對其進行控制的地步。對導(dǎo)致熱量產(chǎn)生的關(guān)鍵因素進行分析和歸納不難看出，反應(yīng)器中所流入化工材料的流量是需要相關(guān)人員重點關(guān)注的部分，也就是說，想要最大限度保證對反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)溫度的增加進行控制，首先需要保證材料流入比例的穩(wěn)定性，只有這樣才能保證溫度的穩(wěn)定。對反應(yīng)器溫度進行控制的過程，共分為以下幾個階段：第一階段，升溫升壓的階段;第二階段，過渡的階段;第三階段，恒溫恒壓的階段。上文所提及的三個階段之中，最重要同時也是最難控制的階段為第三階段——恒溫恒壓的階段。通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用于化工工程之中的反應(yīng)器，普遍具有體積較大的特點，這也在一定程度上導(dǎo)致了該類反應(yīng)器的傳熱效果相對較差，因此，在對其進行溫度測量的過程中，想要保證所獲得溫度與反應(yīng)器內(nèi)部溫度的完全吻合，是較為困難的。針對這一現(xiàn)象，相關(guān)人們常用的解決方法為對DCS技術(shù)加以應(yīng)用，通過DCS技術(shù)對溫度測量所應(yīng)用儀器進行控制，這樣做能夠最大限度上對反應(yīng)器所具有的傳熱效果較差這一不足加以彌補，保證所測量溫度的精確程度。如果反應(yīng)器內(nèi)部正處于升溫的狀態(tài)下，那么DCS技術(shù)可以通過對分散系統(tǒng)進行控制的方式，保證溫度上升速率的穩(wěn)定性。如果反應(yīng)器內(nèi)部溫度的上升速率過慢或過快，那么分散系統(tǒng)可以對控制反應(yīng)溫度的程序進行切除，此時，相關(guān)人員就可以對溫度上升速率進行人工調(diào)節(jié)，保證其科學(xué)性。

2、構(gòu)造液位串級控制系統(tǒng)

在使用DCS技術(shù)對化工過程進行控制的過程中，能夠通過以下兩個方面了解其能夠構(gòu)造液位串級控制系統(tǒng)。第一，在使用設(shè)備的過程中，由于設(shè)備中塔底的出料量能夠決定設(shè)備運行的穩(wěn)定性，進而在實際的運行過程中，可以通過構(gòu)造液位串級控制系統(tǒng)的方式保障其能夠合理運行，例如：在使用這一系統(tǒng)運行的過程中，系統(tǒng)中的回路能夠排除系統(tǒng)中的壓力，進而保障系統(tǒng)能夠合理運行。另外，由于系統(tǒng)在運行的過程中，具有一定的物理量變化，容易對系統(tǒng)造成一定的影響，為了能夠保障設(shè)備的穩(wěn)定運行，需要將其中的壓力進行排放，繼而節(jié)省了人力物力資源。第二，由于運行系統(tǒng)中前一個塔的出料量，為后一個塔的進料量，為了能夠保障各個塔之間運行的穩(wěn)定性，需要在其中應(yīng)用DCS技術(shù)，使系統(tǒng)中能夠穩(wěn)定運行。

3、連鎖控制

在使用DCS技術(shù)對化工過程進行控制的過程中，能夠通過以下兩個方面連鎖控制化工運行系統(tǒng)。第一，在使用傳統(tǒng)設(shè)備對化工系統(tǒng)緊急性運行管理的過程中，其難以對物料的用量進行合理控制，為了改變這一現(xiàn)象需要在系統(tǒng)中應(yīng)用DCS技術(shù)，使其能夠?qū)ο到y(tǒng)進行連鎖控制，例如：當(dāng)系統(tǒng)在運行的過程中，具有一定危險性的過程中，系統(tǒng)可以自動對閥門進行關(guān)閉，進而使系統(tǒng)運行更加具有穩(wěn)定性。第二，當(dāng)系統(tǒng)在運行的過程中，管理人員可以使用計算機設(shè)備對系統(tǒng)發(fā)出簡單的指令，保障系統(tǒng)的合理運行，另外，在這一過程中，由于化工系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定性與敏捷性，其能夠在技術(shù)人員對其精管理之外，具有自動保護的能力。當(dāng)然，上文所提及的種種行為，都需要計算機通過智能計算的方式加以決定，這也在一定程度上說明了其所具有的實時性和科學(xué)性，連鎖控制可以在相關(guān)人員對保護措施進行采取前，自行完成對化工工程系統(tǒng)的保護工作，從而實現(xiàn)對物質(zhì)和勞動力的節(jié)約。

4、提高自控能力

在使用DCS技術(shù)對化工過程進行控制的過程中，能夠通過以下兩個方面提高自控能力。第一，在使用傳統(tǒng)的運行系統(tǒng)進行管理的過程中，由于其難以控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性，進而難以將系統(tǒng)中的氣體進行排放，當(dāng)管理人員又沒有對其進行合理管理的過程中，設(shè)備中的系統(tǒng)會受損，嚴重時會發(fā)生運行事故。為了改善這一問題，可以在系統(tǒng)中應(yīng)用DCS技術(shù)，使系統(tǒng)中能夠具有自動化，并減少人工控制對設(shè)備的影響，當(dāng)管理人員沒有對其進行維護的過程中，其能夠?qū)ο到y(tǒng)的運用系統(tǒng)進行控制。第二，在使用DCS技術(shù)時，由于其能夠?qū)⑾到y(tǒng)中的回路進行合理控制，將其中的參數(shù)進行合理調(diào)整，防止由于系統(tǒng)震蕩造成的蒸汽壓力擾動，實現(xiàn)控制系統(tǒng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速的目標(biāo)。

5、在液位的自動化控制中的應(yīng)用

在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中，液位的高低對于化學(xué)反應(yīng)的速率以及反應(yīng)的產(chǎn)率影響很大，所以液位的控制環(huán)節(jié)對于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)也具有很大的影響。在傳統(tǒng)的化學(xué)生產(chǎn)工業(yè)中對于反應(yīng)塔的液位控制還是十分的落后，也很浪費人力和物力。而使用DCS控制技術(shù)則將會在很大程度上解決這一問題，利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對于反應(yīng)塔液位來進行實時的監(jiān)控，一旦液位高度出現(xiàn)問題，則可以通過設(shè)置立刻改變反應(yīng)塔的反應(yīng)物流速變化，這樣不僅大大的節(jié)省了人力資源和物力資源，也在很大程度上保證了化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)率。

結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)化工企業(yè)使用的過程控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定性不高，很容易在生產(chǎn)運行中出現(xiàn)質(zhì)量事故，不利于企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，為了提升化工控制系統(tǒng)的自動化程度，需要優(yōu)化過程控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)中引入DCS技術(shù)，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運行效率，保證化工產(chǎn)品的質(zhì)量，促進化工行業(yè)的長遠發(fā)展。

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