精細(xì)化工行業(yè)中自動(dòng)化控制的實(shí)踐研究

楊栩

摘 要：會(huì)科技的不斷進(jìn)步，引領(lǐng)著各行各業(yè)的技術(shù)也朝著更加先進(jìn)的方向前進(jìn)。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)在精細(xì)化工行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，使得我國(guó)精細(xì)化工產(chǎn)品的質(zhì)量得到了一個(gè)飛躍的發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)精細(xì)化工行業(yè)的應(yīng)用，減少了大量的資金投入，同時(shí)在一定程度上提高了精細(xì)化工產(chǎn)品的質(zhì)量。本文主要探究了精細(xì)化工行業(yè)中自動(dòng)化控制的主要應(yīng)用以及自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：精細(xì)化工行業(yè);自動(dòng)化控制;實(shí)踐研究

引言：近些年來(lái)，我國(guó)精細(xì)化工行業(yè)的快速發(fā)展，使精細(xì)化工產(chǎn)品不再是人們口頭上的一件新鮮事，而是逐漸成為了確確實(shí)實(shí)的產(chǎn)品，精細(xì)化工行業(yè)對(duì)于促進(jìn)我國(guó)的持續(xù)發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用。精細(xì)化工產(chǎn)品的精細(xì)合成，不僅需要選擇良好的化學(xué)物質(zhì)合成材料，對(duì)于精細(xì)化工合成技術(shù)以及精細(xì)化學(xué)材料產(chǎn)品也有較高的技術(shù)要求。自動(dòng)化控制技術(shù)在我國(guó)精細(xì)化工行業(yè)發(fā)展中的廣泛應(yīng)用，減少了企業(yè)人力、物力的大量資金投入，同時(shí)也使我國(guó)精細(xì)化工產(chǎn)品行業(yè)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)更加嚴(yán)格，為相關(guān)企業(yè)工作人員的日常工作降低了許多風(fēng)險(xiǎn)，創(chuàng)造了安全的工作生活環(huán)境。

一、自動(dòng)化控制的相關(guān)內(nèi)涵

自動(dòng)化控制在我國(guó)精細(xì)化工行業(yè)的廣泛應(yīng)用，大大降低了工作的危險(xiǎn)性，能夠?qū)ζ渲形ｋU(xiǎn)性較高的幾個(gè)步驟過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并不斷自動(dòng)調(diào)控與其相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)條件，確保化工生產(chǎn)的安全。自動(dòng)化控制在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，主要以其中的溫度、濕度等為控制條件，一旦某一因素達(dá)到一定的濃度時(shí)，相應(yīng)的濃度感受器就會(huì)立即開(kāi)始自動(dòng)工作，并根據(jù)實(shí)際的條件以及化學(xué)反應(yīng)的狀況，對(duì)化學(xué)反應(yīng)中的條件進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，確保整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的順利進(jìn)行。在目前新時(shí)代的發(fā)展背景下，自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)逐漸成為了該行業(yè)日常工作的重要技術(shù)手段。

二、自動(dòng)化控制在精細(xì)化工行業(yè)的主要應(yīng)用以及現(xiàn)狀

與精細(xì)化工行業(yè)相當(dāng)?shù)氖蜕a(chǎn)行業(yè)相比，自動(dòng)化控制技術(shù)在精細(xì)化工行業(yè)的應(yīng)用開(kāi)展得并不是十分順利，自動(dòng)化控制技術(shù)在精細(xì)化工行業(yè)中的發(fā)展受到生產(chǎn)工序復(fù)雜性以及正確的引導(dǎo)作用等，使得精細(xì)化工行業(yè)中的自動(dòng)化控制技術(shù)并不是十分成熟。

（一）特殊的生產(chǎn)過(guò)程是目前自動(dòng)化控制難以普及的主要原因

傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)過(guò)程原料相對(duì)單一，反應(yīng)原料配比相對(duì)恒定;反應(yīng)連續(xù)且快速，反應(yīng)過(guò)程停留時(shí)間短;但是當(dāng)原料反應(yīng)速度和化工原料反應(yīng)速度之間達(dá)到基本平衡時(shí)，可輕松實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定、高效率的全方位自動(dòng)化化工生產(chǎn)，全程甚至不必再需要任何人工技術(shù)干預(yù)，基本上都可以由工廠自控化工操作員一人兼任。但傳統(tǒng)精細(xì)化工的生產(chǎn)過(guò)程工程線較長(zhǎng)、單元氧化反應(yīng)多、原料復(fù)雜、中間反應(yīng)控制管理要求嚴(yán)格等幾大特點(diǎn)，特別是每一步單元反應(yīng)都需要不同的反應(yīng)條件，產(chǎn)品中間反應(yīng)控制過(guò)程需要人工進(jìn)行大量的分析，精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)管理過(guò)程的工藝特殊性，使得自動(dòng)化控制技術(shù)似乎沒(méi)有用武之地。

（二）行業(yè)缺乏示范和輻射效應(yīng)

國(guó)內(nèi)的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)以中小企業(yè)發(fā)展為主，普遍存在企業(yè)規(guī)模小、利潤(rùn)低、效益差等客觀問(wèn)題，許多企業(yè)個(gè)體經(jīng)營(yíng)者對(duì)于傳統(tǒng)的作坊式人工生產(chǎn)管理觀念根深蒂固。由于企業(yè)前期資金短缺、員工素質(zhì)不高，已有的人工機(jī)械操作已不能完全滿足企業(yè)生產(chǎn)力的要求，由于產(chǎn)業(yè)前期缺乏自動(dòng)化生產(chǎn)的技術(shù)示范和產(chǎn)業(yè)輻射帶動(dòng)效應(yīng)，企業(yè)前期嘗試的一些生產(chǎn)項(xiàng)目也因盲目冒進(jìn)、企業(yè)疏于對(duì)人工操作/設(shè)備維護(hù)技術(shù)人員的專業(yè)培訓(xùn)，自動(dòng)化生產(chǎn)發(fā)揮不了一些實(shí)質(zhì)性的示范作用等，也是目前造成國(guó)內(nèi)精細(xì)化工產(chǎn)品自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展遲滯的主要原因之一。

（三）生產(chǎn)過(guò)程中忽視了國(guó)家的政策

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)精細(xì)化工企業(yè)的技術(shù)生產(chǎn)工作提出了越來(lái)越高的要求，從《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源監(jiān)督管理暫行規(guī)定》《重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝安全控制要求、重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》等不難發(fā)現(xiàn)，通過(guò)安全生產(chǎn)自動(dòng)化控制技術(shù)，要求將國(guó)家指導(dǎo)性的安全控制配備方案貫徹實(shí)施，全面完成我國(guó)精細(xì)化工生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化安全控制配備系統(tǒng)升級(jí)改造，將大大推動(dòng)安全自動(dòng)化配備技術(shù)在我國(guó)精細(xì)化工生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展中的廣泛普及應(yīng)用程度，不僅使其能有效率地減少化工安全事故的頻繁發(fā)生，同時(shí)也有效保證了化工生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的安全持續(xù)、穩(wěn)定，保證了化工產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量和成品產(chǎn)量，改善了企業(yè)員工日常工作時(shí)的環(huán)境并大大減少了其在企業(yè)中使用工時(shí)的成本。但是有部分相關(guān)企業(yè)在進(jìn)行生產(chǎn)制造的過(guò)程中，對(duì)于國(guó)家的一些政策并沒(méi)有過(guò)多地關(guān)注，不能及時(shí)跟隨國(guó)家的發(fā)展步伐進(jìn)行生產(chǎn)和發(fā)展，這對(duì)于化工行業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展十分不利[2]。

三、自動(dòng)化控制系統(tǒng)在精細(xì)化行業(yè)中的重要應(yīng)用

在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中，被控對(duì)象往往存在不同程度的生產(chǎn)延遲，即長(zhǎng)期滯后生產(chǎn)現(xiàn)象。在精細(xì)化工行業(yè)普遍采用的批量生產(chǎn)模式中，延遲滯后問(wèn)題更為突出。通過(guò)對(duì)時(shí)滯控制系統(tǒng)的理論分析，發(fā)現(xiàn)無(wú)效時(shí)滯控制系統(tǒng)比其它有效時(shí)滯控制系統(tǒng)更穩(wěn)定，更易于控制。通過(guò)工藝裝備的不斷完善和自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以在更大程度上解決生產(chǎn)滯后現(xiàn)象，這對(duì)我國(guó)精細(xì)化工自動(dòng)化控制技術(shù)改造仍具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

（一）優(yōu)化生產(chǎn)工藝，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備

在我國(guó)每年出口的精細(xì)化工產(chǎn)品中，幾乎全部以間歇式加工生產(chǎn)和全過(guò)程加工為主。生產(chǎn)流程也幾乎是所有實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)過(guò)程的單純能量放大。如果我們能通過(guò)生產(chǎn)工藝技術(shù)和設(shè)備工程技術(shù)的綜合改進(jìn)，對(duì)反應(yīng)生產(chǎn)流程設(shè)備進(jìn)行連續(xù)性優(yōu)化技術(shù)改造，如連續(xù)管式反應(yīng)器生產(chǎn)設(shè)備，如連續(xù)釜式組合反應(yīng)器、管式連續(xù)反應(yīng)器、流化床管式反應(yīng)器等，可以用來(lái)調(diào)整管式連續(xù)反應(yīng)器的位置。例如，初始終點(diǎn)入口管的空間位置（釜內(nèi)相同的入口管空間）相當(dāng)于整個(gè)反應(yīng)器的初始終點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間，中間入口管的位置相當(dāng)于釜內(nèi)的中間終點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間，管端的終點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間相當(dāng)?shù)礁兴械慕K點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間。也就是說(shuō)，對(duì)于不同的間歇反應(yīng)點(diǎn)，可以控制連續(xù)反應(yīng)時(shí)間和連續(xù)反應(yīng)空間的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)了其從間歇連續(xù)反應(yīng)階段到連續(xù)間歇反應(yīng)的空間轉(zhuǎn)變，有效率地降低生產(chǎn)工藝過(guò)程管理中的物料滯后效應(yīng)，容易用于實(shí)現(xiàn)較高應(yīng)用程度的物料自動(dòng)化過(guò)程控制。這也極有可能認(rèn)為是一些目前市場(chǎng)產(chǎn)量較大的新型塑料精細(xì)化工品的原料及該品種的當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用發(fā)展主要技術(shù)方向，如過(guò)氧化物加氫、硝化、水解、氯化、氨化等生產(chǎn)線全過(guò)程均已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)連續(xù)批量化、自動(dòng)化批量生產(chǎn)，使得企業(yè)工藝水平和企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，成本率也相應(yīng)大幅下降。

（二）在現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝和設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行自控優(yōu)化

對(duì)于不需要進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)化控制改造的各種生產(chǎn)控制裝置，通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制策略的正確選擇和優(yōu)化即可來(lái)快速完成各種自動(dòng)化控制改造，可以由此達(dá)到較好的自動(dòng)控制改造效果。精細(xì)化工中自動(dòng)化控制的一個(gè)核心技術(shù)問(wèn)題主要在于如何克服其產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程管理中的各種滯后生產(chǎn)現(xiàn)象，滯后問(wèn)題分為兩種主要類型：容量上的滯后和純阻力滯后，容量上的滯后一般來(lái)說(shuō)是由于擾動(dòng)物料或介質(zhì)能量的運(yùn)動(dòng)傳遞系統(tǒng)需要通過(guò)一定量的阻力而擾動(dòng)引起的，通俗的話來(lái)說(shuō)，就是擾動(dòng)對(duì)象物料受到一定的阻力作用后，從不穩(wěn)定一直到再次穩(wěn)定的一個(gè)過(guò)程;純?nèi)萘繙蟮淖枇Ξa(chǎn)生一般來(lái)說(shuō)是由于擾動(dòng)介質(zhì)的物料輸送阻力需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間而擾動(dòng)引起的，被容量調(diào)節(jié)器參數(shù)容量開(kāi)始發(fā)生變化的第一時(shí)刻落后于阻力擾動(dòng)對(duì)象出現(xiàn)的最后時(shí)刻，這個(gè)落后的一段時(shí)間過(guò)程稱為純?nèi)萘繙蟆Ｈ绾瓮ㄟ^(guò)自控過(guò)程優(yōu)化技術(shù)解決這兩類過(guò)程滯后技術(shù)問(wèn)題，也是企業(yè)精細(xì)化工藝和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制改造中必須面臨的重要技術(shù)問(wèn)題[3]。

四、自動(dòng)化技術(shù)在精細(xì)化工行業(yè)中的發(fā)展前景

（一）取長(zhǎng)補(bǔ)短，加強(qiáng)信息交流

國(guó)內(nèi)外在石油化工及其他基礎(chǔ)材料化工制造產(chǎn)業(yè)中的總體質(zhì)量自動(dòng)化先進(jìn)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于其他精細(xì)化工制造行業(yè)，無(wú)論是化工自控質(zhì)量?jī)x表的正確運(yùn)用還是質(zhì)量控制策略的正確選擇都已經(jīng)有許多成功經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)技術(shù)成果可以我們借鑒。精細(xì)化工自動(dòng)化技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展局限在生產(chǎn)行業(yè)內(nèi)部是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要向國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的精細(xì)化工工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)行業(yè)專家進(jìn)行技術(shù)交流和研究學(xué)習(xí)，克服不平衡的發(fā)展?fàn)顩r，推動(dòng)整個(gè)生產(chǎn)行業(yè)化工自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提高。

（二）重視專業(yè)培訓(xùn)，提高操作維護(hù)水平

自動(dòng)化技術(shù)是一門集計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制、儀表于一體的交叉綜合性技術(shù)。它是一種跨學(xué)科、跨行業(yè)的綜合性技術(shù)。專業(yè)性強(qiáng)，技術(shù)更新快。隨著自動(dòng)化在精細(xì)化工行業(yè)中的作用日益重要，設(shè)備和專業(yè)人員的素質(zhì)也是判斷企業(yè)自動(dòng)化程度的標(biāo)準(zhǔn)之一，合格的自動(dòng)化人才需要豐富的知識(shí)和不斷學(xué)習(xí)更新。因此，在對(duì)員工的專業(yè)培訓(xùn)中，企業(yè)也需要不斷提高自己的專業(yè)操作水平，不斷提高自己的專業(yè)技能。

結(jié)語(yǔ)：自動(dòng)化控制技術(shù)逐步成為了我國(guó)經(jīng)濟(jì)化工行業(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容，相關(guān)的企業(yè)要對(duì)自己的技術(shù)水平進(jìn)行不斷的提升，以期能推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

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