化工企業(yè)自控儀表的設(shè)計(jì)及選型探討

張佳

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，化工行業(yè)的發(fā)展也取得了質(zhì)的飛躍，為社會(huì)與國(guó)家的發(fā)展做出了一定貢獻(xiàn)。化工生產(chǎn)中自控儀表發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，合理的儀表選型是自控設(shè)計(jì)選型的重中之重，按照“方案合理、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、操作方便”的原則，選出各種自控檢測(cè)儀表。本文主要對(duì)化工企業(yè)自控儀表的設(shè)計(jì)及選型做具體論述。

關(guān)鍵詞：化工企業(yè);自控儀表;設(shè)計(jì);選型

引言

由于化工生產(chǎn)運(yùn)行伴隨著較高的危險(xiǎn)，當(dāng)前我國(guó)化工企業(yè)愈加重視對(duì)自控儀表的應(yīng)用，以期能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)化工生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的有效檢測(cè)與監(jiān)督。而為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就必須嚴(yán)格把控自控儀表工程施工全過(guò)程，確保施工質(zhì)量能夠滿足企業(yè)需求。

1自控儀表的方案設(shè)計(jì)原則

自控儀表的方案設(shè)計(jì)原則相關(guān)內(nèi)容主要涉及以下方面：自控設(shè)計(jì)的任務(wù)是為保證工藝生產(chǎn)正常運(yùn)行，降低原料、動(dòng)力消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動(dòng)條件，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的主要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和控制。自控設(shè)計(jì)、選型決定于工藝生產(chǎn)過(guò)程的要求，并為工藝生產(chǎn)過(guò)程服務(wù)。因此筆者的體會(huì)是：自控方案設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“方案合理、技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、操作方便”的原則：（1）必須保證控制的可靠性，這是對(duì)自動(dòng)控制要求的核心;（2）根據(jù)工藝生產(chǎn)要求合理選擇控制系統(tǒng)。要求控制性能穩(wěn)定，控制精度高，在控制功能方面按不同需要實(shí)現(xiàn)多能化;（3）在考慮先進(jìn)性的同時(shí)，必須注意經(jīng)濟(jì)的合理性。防止片面追求儀表新型、儀表多和調(diào)節(jié)回路多，就是“高度自動(dòng)化”的錯(cuò)誤傾向;（4）在有高溫、高壓、高黏度以及有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合，在選擇儀表設(shè)備方面應(yīng)考慮生產(chǎn)的安全性。在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中對(duì)可能引起事故的關(guān)鍵變量，應(yīng)采用自動(dòng)聯(lián)鎖和報(bào)警措施。

2檢測(cè)儀表的選型設(shè)計(jì)思路

2.1溫度儀表

檢測(cè)儀表的選型設(shè)計(jì)思路之一是溫度儀表。就地指示溫度的儀表主要包括雙金屬溫度計(jì)、玻璃管溫度計(jì)、壓力溫度計(jì)等。玻璃溫度計(jì)因?yàn)槠淠驼裥阅懿睿话銘?yīng)用于測(cè)量精度小、震動(dòng)小、觀察方便的環(huán)境中。化工企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行中，經(jīng)常使用的是雙金屬溫度計(jì)，雙金屬溫度計(jì)的選擇時(shí)，一定要考慮到量程，正常生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)值最好不要超過(guò)溫度計(jì)的一半量程，最高時(shí)也不能超過(guò)溫度計(jì)量程的百分之九十，選擇時(shí)還要考慮保護(hù)管的材質(zhì)、連接方式等。

2.2流量?jī)x表

檢測(cè)儀表的選型設(shè)計(jì)思路之二是流量?jī)x表。一定要現(xiàn)確定流量計(jì)的計(jì)量單位和刻度，刻度要符合常規(guī)系列，如果讀出的刻度不是整數(shù)時(shí)，需要圓整到最近的序列數(shù)。方根刻度范圍一般不能大于總量程的百分之九十五，正常流量應(yīng)該為總量程的百分之七十到百分之八十，最小流量不能小于總量程的百分之三十。線性刻度范圍一般不能大于總量程的百分之九十，正常流量為總量程的百分之五十到百分之七十，最小流量不能小于總量程的百分之十。

2.3壓力儀表

檢測(cè)儀表的選型設(shè)計(jì)思路之三是壓力儀表。首先是就地指示壓力表可按照使用環(huán)境和測(cè)量介質(zhì)。的性質(zhì)選擇。（1）惡劣的環(huán)境如腐蝕性較強(qiáng)、粉塵、潮濕等場(chǎng)合，可選用密閉式全塑壓力表;（2）一般腐蝕性介質(zhì)，可選用耐酸壓力表、氨壓力表或不銹鋼膜片壓力表;（3）具有強(qiáng)腐蝕性、含固體顆粒、黏稠液等介質(zhì)，可以選用膜片壓力表或隔膜壓力表。膜片或隔膜的材質(zhì)必須根據(jù)測(cè)量介質(zhì)的特性選擇。有些介質(zhì)如氣氨、液氨、氧氣、氫氣、氯氣、乙炔等可選用專用壓力表。其次是遠(yuǎn)傳壓力變送器。普通介質(zhì)選用一般的壓力變送器;易燃、易爆場(chǎng)合，應(yīng)選用氣動(dòng)變送器或防爆型電動(dòng)變送器;結(jié)晶、結(jié)疤、堵塞、黏稠及腐蝕性介質(zhì)可考慮選用法蘭式變送器，與介質(zhì)直接接觸的膜片，必須根據(jù)介質(zhì)的特性選擇;測(cè)量微小壓力（小于500Pa）時(shí)，可選用微差壓變送器;使用環(huán)境較好、測(cè)量精確度和可靠性要求不高的場(chǎng)合，也可以選用霍爾壓力變送器。

2.4物位儀表

檢測(cè)儀表的選型設(shè)計(jì)思路之四是物位儀表。對(duì)液面的連續(xù)測(cè)量，一般選用差壓式儀表、浮筒式儀表和浮子式儀表。差壓式的還要注意其遷移量的計(jì)算。大型的塔罐如果不方便安裝差壓式變送器的還可以考慮用超聲波液位計(jì)或者采取頂?shù)追謩e裝壓力變送器，根據(jù)計(jì)算壓差得出對(duì)應(yīng)的液位。注意：在易燃易爆的場(chǎng)合要選用防爆式的儀表型式;對(duì)腐蝕性的介質(zhì)，其測(cè)量接觸面也要注意材質(zhì)的選擇。

3化工企業(yè)自控儀表選型設(shè)計(jì)中控制要點(diǎn)

3.1嚴(yán)控接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工

嚴(yán)控接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工主要是在接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，最基本的原則是將保護(hù)接地與工作接地設(shè)置為同一接地點(diǎn)，避免產(chǎn)生電位差。如果是特殊性儀表，需要根據(jù)工作環(huán)境和使用狀況制定合理的隔離措施。一般情況下，控制柜和儀表盤(pán)同時(shí)有工作接地和保護(hù)接地，應(yīng)分開(kāi)進(jìn)行接線。按照相關(guān)要求，將信號(hào)回路接地、屏蔽接地和本安儀表接地接入接地銅排，為了實(shí)現(xiàn)更好的接地效果，可選用更低的電阻值以保證其功能，這也是在接地設(shè)計(jì)安裝質(zhì)量中的一個(gè)重要影響因素。安裝儀表系統(tǒng)時(shí)使用的接地電阻包括接地電阻和連接電阻兩類，在設(shè)計(jì)具體的儀表控制系統(tǒng)接地時(shí)，要同時(shí)把握接地電阻和連接電阻的數(shù)量和大小。

3.2預(yù)測(cè)控制

傳統(tǒng)的PID控制和定值控制、隨動(dòng)控制和程序控制的核心機(jī)制是統(tǒng)一的，即通過(guò)儀表監(jiān)測(cè)到參數(shù)指示值與測(cè)量值之間的差異，再利用負(fù)反饋控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使測(cè)量值與指示值保持一致。PID控制在時(shí)間精度要求較低的情況下可以較好地發(fā)揮作用，但隨著現(xiàn)代化工產(chǎn)品不斷朝向精密化、高效化發(fā)展，PID控制的時(shí)間滯后性問(wèn)題已經(jīng)不能適應(yīng)一些產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。預(yù)測(cè)控制是20世紀(jì)70年代之后逐漸興起的一類計(jì)算機(jī)控制方法，它在PID控制的基礎(chǔ)上，增加了預(yù)測(cè)模型算法。預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)在完成一次負(fù)反饋校正后，可以通過(guò)算法自動(dòng)預(yù)估下一次指示值，然后通過(guò)負(fù)反饋系統(tǒng)將測(cè)量值調(diào)整至預(yù)估值的水平。最后，再根據(jù)實(shí)際指示值，對(duì)預(yù)估值進(jìn)行調(diào)整。由于實(shí)際指示值往往和預(yù)估值比較接近，因此調(diào)整速度比PID控制要快得多。經(jīng)過(guò)不斷的糾錯(cuò)積累之后，預(yù)測(cè)模型算法的精確度還會(huì)不斷改善，使系統(tǒng)整體效率得到進(jìn)一步提高。

3.3進(jìn)度管理

在設(shè)計(jì)選型的時(shí)候可以合理安排工作內(nèi)容，確定選型順序來(lái)進(jìn)行主動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)度控制。比如提前熟悉工藝流程、心中有個(gè)全局觀，了解土建施工進(jìn)度，先把安裝時(shí)要用到的預(yù)埋件、預(yù)埋孔的儀表定下型號(hào)，并將條件及時(shí)提交給土建施工，制造周期長(zhǎng)的儀表如特殊的閥門(mén)、成分分析儀等儀表先設(shè)計(jì)選型，以便先行訂貨。這樣就可以把不利因素的影響降到最低，從而提高進(jìn)度，使工程項(xiàng)目能夠盡快完工，及早發(fā)揮投資效益。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，儀表的更新?lián)Q代速度也非常快，因此我們需要不斷的學(xué)習(xí)和了解新的知識(shí)、新的動(dòng)態(tài)，跟上時(shí)代的變化，從全方面、長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度考慮儀表的設(shè)計(jì)和選型問(wèn)題，促進(jìn)化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：河北峰煤焦化有限公司）