化工儀表自動化過程控制中的問題

白小紅 王建雄(陜西延長石油榆林凱越煤化有限責任公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

化工產業是國民經濟的重要組成部分，在我國工業化進程中發揮關鍵作用。在節能環保理念下，化工生產要兼具安全性及高效性，借助儀表自動化控制技術，能夠達成這一要求[1]。分析化工儀表自動化過程控制的技術優勢及相關問題，可進一步提高儀表的智能化水平?；ぷ詣踊饕冈诨どa過程中借助先進生產設備，實現對工藝參數的自動檢測、自動調節，進而使化工生產過程步驟得到優化控制。從流程上看，化工自動化是機器設備運轉，生產過程中可以盡量少的人參與其中，通過設計操作要求，由儀器設備對要求進行響應，在檢測、信息分析、處理、判斷、操控上進行自動化操作。化工自動化儀器的應用為化工生產自控水平的提高提供了物質基礎及技術支撐，化工企業在選擇化工儀表儀器時，可以結合實際生產需求，選取具備更高生產效率及安全指數的自動化儀器。

1 化工儀表的主要類型

化工儀表一般被稱為工業自動化儀表或過程檢測控制儀表，主要在化工過程控制中應用[2]?；x表主要作用是作為自動化技術工具，檢測并控制化工過程的各類工藝參數，通過工藝參數變化情況的檢測跟蹤，對化工工藝進行控制，使工藝參數能夠處于閾值范圍，保障化工生產操作的自動化及安全性。

化工儀表主要分為如下5 類：

(1)溫度類儀表。在進行化工生產時，由于溫度變化會導致化學反應產生，如生產環境及現場操作的環境溫度過高或過低，會增加化工生產的安全隱患。在生產過程中通過溫度類儀表，如溫度測量儀能夠實時記錄及控制溫度，確保化工生產環境適宜。溫度測量儀可以監測-300～2000℃的溫度數值，在應用中為提高其精準性，一般配套熱電偶設備及熱電阻設備[3]。

(2)壓力類儀表?；どa中，壓力控制與溫度控制同等重要，化工產品在化學反應效果上，關鍵參考因素之一是壓力范圍，如化工生產處于負壓狀態，在壓力范圍上要保持在300MPa。

(3)物料位移類儀表。物料位移類儀表主要對化工生產環節的物位進行測量，例如化學輔助材料劑量大小及化學成品及半成品含量等，實際應用中較為常見常用的物料位移類儀表主要有浮力測量儀。在使用物料位移類儀表開展自動化控制時，需要針對敏感物料及部位，如儀器設備電容、電接觸、超聲波、差壓等進行精細化控制。

(4)流量類儀表?；どa流量類儀表在應用上主要集中于對液體、管道及蒸汽等進行流量測算記錄。

(5)分析類儀表。化工自動化中，分析類儀表所具備的自動化程度更高，實際應用價值更大，此類儀表主要通過線上及線下實驗室進行分析，通過對化工構件進行樣品取樣，在符合分析器指標參數要求后，化工樣品成分含量數值經由分析器轉化為可被測量的電信號，然后在控制儀表運行中，實現電信號的擴大和顯示，化工操作技術人員通過儀表設備顯示的參數工作。

2 化工儀表自動化過程控制中的相關功能

2.1 化工儀表自動化過程控制中的記憶功能

化工儀表從傳統的單參數檢測現已發展為綜合控制系統裝置，化學儀器設備的精度系數越來越高。從形態上已經由模擬式儀表發展為數字式及計算機式智能化儀表。傳統化工儀表不具備較強的記憶功能，能夠用于數據儲存的空間有限，化工儀器設備通常只能對化工生產某階段的數據進行記錄，容易導致數據的丟失。

例如在化工生產過程較為繁瑣或工作環境復雜的情況下，相關數據在保留時限上較短，一些重要的原始數據可能會被遺漏或刪除，對大批量化工生產極為不利。在計算機技術加持下，現階段化工儀表的自動化程度逐漸提高，依托計算機的超強儲存功能，能夠對化工生產全過程的狀態及產生的數據進行收集匯總和儲存，如此就為數據采集提供了便利?；x表自動化過程控制的記憶功能在技術發展潛力空間上依然較大，相關理論研究及技術實踐在持續開展中。

2.2 化工儀表自動化過程控制中的計算功能

化工儀表盡管在形式上有所不同，分為不同的應用門類，但化工儀表儀器單純采集記錄數據參數，對整個化工生產流程效率起不到顯著提升作用，而在微電腦模塊應用下，化工儀表實現了計算能力的幾何式增長。借助計算機等技術設備，化工儀表能夠對存儲的數據進行變換，并在人機交互界面下提供給化工人員操作權限[4]。

例如在化工生產中涉及化學單元的操作，此時需要參數的最大最小值，因涉及到計算，傳統化工儀表通常無法完成計算過程，而現在的化工儀表依托微電腦技術模塊，在計算速度及計算準確性上達到極高標準，如此有效促進了化學單元操作效率。在某些人工計算數值過于復雜困難的情況下，化工儀表的計算功能不僅提高了化工生產效率，同時大幅縮減了人工工作量。

2.3 化工儀表自動化過程控制中的編程功能

化工儀表及化學儀器如果需要穿插配合使用，因為多種化工儀表在計算機軟件構成及設備內部設計，如電路邏輯上不盡相同，容易影響到化工自動化的精度。此時，對化工儀表自控邏輯進行改進極有必要。化工儀表與計算機軟件結合程度極深，在運行使用及改進化學儀表的性能時，需要做好計算機軟件功能的開發及應用，特別是計算機編程功能。化工儀表自動化過程控制中編程功能著眼于儀表效率及精度的提升，可采用新型電路替換邏輯電路的方式，實現儀表性能的優化，使其具備一定的可編程屬性，從而便于化工自動化生產的全面實施。例如在化工儀表中增加高端計算機應用程序，可以使化工儀表控制效果更好。

2.4 化工儀表自動化過程控制中的復雜控制功能

傳統化工儀表及自動化控制儀表的最大差異在于控制的復雜程度，即是否具備問題解決能力。傳統儀器一般在控制能力上較為單一，儀表的作用范圍窄，無法適應大批量化工生產需求。在自動化技術支持下的化工儀表上，因其自動化控制功能模塊多，一方面具備復雜控制功能，另一方面在應對儀表零件故障性問題時能夠有相應的解決方案，在問題解決能力上表現極好。特別是儀表自動化功能越來越細致的情況下，自動化儀表可以自行分析并解決隱患問題，這一點極為適合化工生產場景。例如，化工儀表自動化控制中，設置有串級控制系統，可以精準地選擇主、副控制器，達到高精度穩定主變量，杜絕主變量余差現象出現，進而實現主變量無差控制。

2.5 化工儀表自動化過程控制中的故障監測功能

化工生產中，眾多的儀器設備及機械操作都需要可靠的數據信息加以輔助指導。化工生產的危險性評價因素多，為了確保安全生產，在生產過程中需要調集使用大量數據信息。而化工生產的復雜性又導致生產的眾多環節都會產生工藝數據參數，對這些數據參數進行記錄及分類，然后提取分析時，傳統化工儀表主要借助硬件完成，一旦硬件設備出現故障，往往難以準確定位及查找，最終導致化工生產過程中斷。化工儀表自動化因為深度結合了計算機技術及自動化技術，在模糊神經網絡的應用下，能夠快速定位故障部位，然后從化工儀表中提取故障信息數據進行比對分析，加快故障篩選及排查速度，為化工儀表及配套儀器的維修提供極大便利。

3 提高化工儀表自動化過程控制水平的相關策略

3.1 布局化工產業全過程的自動化投入

化工儀表在性能表現上穩定且高效，但要使化工儀表的自動化水平得到最大化發揮，僅僅依靠化工儀表自身的技術改進升級還不夠，需要布局化工產業全過程的自動化投入[5]。化工生產企業要在自動化上加大資金、技術、人才的投入力度，同步在生產技術、生產工藝、生產管理、生產線設計等環節進行自動化改進，從而提高整個企業的自動化管理水平。在生產管理模式上，以智能制造為原則，完善與化工自動化相配套的管理思路及措施，實現化工生產從內到外的自動化，為化工儀表自動化作用的充分發揮創造條件。

3.2 做好化工儀表自動化各類技術檔案的收集及管理

化工儀表自動化過程中，隨著技術模塊的升級，會產生大量的化工儀表技術檔案，如設備升級、儀表維修、日常巡檢等，應做好檔案的收集及管理：一是設置技術人員及管理人員對化工儀表檔案進行收集整理及存檔，對檔案分門別類，避免出現檔案遺失；二是制定化工儀表技術檔案的管理及應用制度，對技術檔案中的數據信息做好研究利用，不能束之高閣；三是結合化工企業自動化水平情況及企業自動化需求，更新技術檔案。在引入新的自動化化工儀表后，比對附帶的技術檔案，與原有儀表檔案進行比對分析，查找自動化提升所在，為后續儀表設備的升級換代提供依據。

3.3 跟進化工儀表自動化應用過程中的維護保養

化工儀表自動化應用過程中，對儀表裝置要制定嚴格的維修保養制度并執行，確?；x表在參數上始終保持高精準度，保障化工生產過程中的效率及安全：第一，維護保養化工儀表時，應根據化工儀表的類型差異，明確維保細則，設置專業維修技術人員參與維保過程，避免儀表重要元件部位，如控制器、儀表盤等出現電子短路等問題；第二，對化工儀表的精準性進行校對，考慮化工儀表所處工作環境的復雜性，通過試驗手段，測試其在極端生產環境下數據參數顯示的精準性，如數據顯示失準，及時調整，以免對化工產品生產質量造成損害。

3.4 提高化工儀表操作及管理人員的專業技能

化工儀表自動化過程控制水平的提高，除了在儀表自身上進行性能改進優化外，還需要對操作及管理人員做好專業技能的提高。這一環節主要通過技術培訓來實現：一是讓化工儀表操作人員對儀表自動化控制的原理及功能加以熟悉，能夠根據規范科學操作儀表；二是開展化工儀表使用過程中的專項培訓，如數據參數記錄、調整、校對、儲存、分析等，不斷提高化工儀表操作及管理人員的技能水平。

4 結語

化工儀表自動化是化工行業發展及自動化控制技術逐漸成熟的必要趨勢。在化工儀表自動化過程控制中，應根據化工儀表的類型及應用場景，做好儀表自動化控制環境氛圍的營造、技術檔案的管理應用、維護保養的及時跟進及操作管理技能水平的提升。