現(xiàn)代控制技術(shù)在石油化工儀表中的應(yīng)用與發(fā)展探析

胡蘭青

(上海電氣集團(tuán)國(guó)控環(huán)球工程有限公司，山西 太原 030006)

引 言

石油化工儀表控制技術(shù)包含了功能控制技術(shù)、模型控制技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、溫度檢測(cè)技術(shù)、壓力檢測(cè)技術(shù)以及過(guò)程分析技術(shù)等多項(xiàng)內(nèi)容，不同技術(shù)對(duì)于石油化工儀表應(yīng)用都具有積極的支持效果，能夠在石油化工領(lǐng)域的發(fā)展中起到有效的推動(dòng)價(jià)值，通過(guò)現(xiàn)代控制技術(shù)基礎(chǔ)上的新型分散控制系統(tǒng)和新型總線控制系統(tǒng)構(gòu)建，能夠從技術(shù)層面去提高儀表控制能力，使我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)得到全面的進(jìn)步。

1 石油化工儀表控制技術(shù)

1.1 功能控制技術(shù)

石油化工領(lǐng)域發(fā)展中，離不開(kāi)各種儀表的運(yùn)用。儀表能夠通過(guò)技術(shù)形式獲得準(zhǔn)確的石油化工生產(chǎn)和傳輸數(shù)值，為石油化工企業(yè)準(zhǔn)確判斷工作狀態(tài)提供有力的數(shù)據(jù)支持。石油化工儀表應(yīng)用的重要基礎(chǔ)是現(xiàn)代控制技術(shù)。基于現(xiàn)代控制技術(shù)，能夠使石油化工儀表按照既定的目標(biāo)完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理任務(wù)。現(xiàn)代石油化工領(lǐng)域的儀表已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了功能上的完善和優(yōu)化，基于多種儀表功能可以獲得各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，同時(shí)能夠?qū)?shù)據(jù)運(yùn)用于石油化工企業(yè)各個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中[1]。現(xiàn)代控制技術(shù)，使儀表功能得到最大程度的發(fā)揮，在日益復(fù)雜的石油化工工作流程中，能夠在控制模式下實(shí)現(xiàn)多個(gè)測(cè)量目標(biāo)的同時(shí)運(yùn)行，這對(duì)于儀表而言需要精密高效的控制能力。儀表功能控制技術(shù)，可以依托于現(xiàn)代自動(dòng)化控制元件，實(shí)現(xiàn)多步驟的算法，并在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模式下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和計(jì)算，保證了儀表測(cè)量的高效性和準(zhǔn)確性，提高了石油化工控制水平。

1.2 模型控制技術(shù)

現(xiàn)代控制技術(shù)中充分利用了計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模，將石油化工企業(yè)各個(gè)業(yè)務(wù)模塊納入到統(tǒng)一的模型中完成集中統(tǒng)一的控制。計(jì)算機(jī)模型控制技術(shù)，可以將石油化工系統(tǒng)中的儀表進(jìn)行綜合控制，儀表示數(shù)可以轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能夠識(shí)別的程序語(yǔ)言，通過(guò)對(duì)儀表數(shù)值的分析，可以更好地協(xié)調(diào)好石油化工系統(tǒng)的運(yùn)行情況。石油化工生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程，基于數(shù)字模型進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，儀表控制也基于模型進(jìn)行參數(shù)匹配，在計(jì)算機(jī)的輔助下，通過(guò)儀表控制來(lái)達(dá)到石油化工運(yùn)行的穩(wěn)定和安全目標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

在現(xiàn)代控制技術(shù)實(shí)施中，對(duì)于數(shù)據(jù)處理的要求也不斷提高。石油化工儀表作為石油生產(chǎn)和傳輸?shù)闹匾獪y(cè)量依據(jù)，在石油化工系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中，會(huì)形成大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的分析處理，對(duì)于提高石油化工企業(yè)實(shí)踐成效具有積極的意義。在處理數(shù)據(jù)時(shí)，現(xiàn)代控制技術(shù)依托于先進(jìn)的設(shè)備，可以完成從數(shù)據(jù)感應(yīng)、采集到分析和傳遞等一系列過(guò)程，并能夠在計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)施的輔助下，通過(guò)石油化工現(xiàn)場(chǎng)的控制操作，來(lái)完成各項(xiàng)具體生產(chǎn)任務(wù)[2]。如石油化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，需要使用裂變?cè)O(shè)備來(lái)完成石化反應(yīng)，如石油提純和化工生產(chǎn)等，在計(jì)算機(jī)的控制中，能夠通過(guò)裂變數(shù)據(jù)的監(jiān)控，及時(shí)獲得石油化工生產(chǎn)過(guò)程的情況。石油化工儀表是裂變數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的重要終端，儀表將裂變反應(yīng)狀態(tài)以數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行展示，可以為石油化工生產(chǎn)操作人員提供數(shù)據(jù)依據(jù)，從而可以預(yù)測(cè)出石油化工生產(chǎn)裂變的進(jìn)程，進(jìn)而對(duì)加熱器等設(shè)備進(jìn)行更準(zhǔn)確的控制。

1.4 溫度檢測(cè)技術(shù)

石油化工生產(chǎn)過(guò)程較為復(fù)雜，很多的生產(chǎn)環(huán)境都要對(duì)溫度進(jìn)行精確把握，基于儀表進(jìn)行溫度檢測(cè)可以提高石油化工生產(chǎn)質(zhì)量。溫度控制技術(shù)實(shí)施中，要求儀表可以全面準(zhǔn)確地感應(yīng)到溫度變化，即便是微小的溫度動(dòng)態(tài)也要在儀表數(shù)值上進(jìn)行反映。儀表檢測(cè)在現(xiàn)代控制技術(shù)支持下，可以對(duì)各種溫度介質(zhì)進(jìn)行測(cè)量。石油化工溫度檢測(cè)需要依據(jù)專門的儀表設(shè)備，這些設(shè)備具有較高的溫度變化敏感度，并且溫度測(cè)量范圍非常廣，一般可以達(dá)到零下幾百攝氏度到上千攝氏度，從而能夠滿足各種環(huán)境下的石油化工測(cè)溫[3]。儀表結(jié)構(gòu)性能必須能夠支持這樣的大幅度溫度改變，因此在控制技術(shù)中就要采用熱電阻和熱電偶的元器件。在控制技術(shù)支持的溫度檢測(cè)中，熱電偶性能是技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵，溫度檢測(cè)的精確度都與熱電偶有著直接關(guān)系。在目前的石油化工領(lǐng)域中，對(duì)于不同的溫度測(cè)量需求，可以選擇不同的熱電偶。不同熱電偶的適應(yīng)狀況不同，如測(cè)量裂化過(guò)程或者溫度介質(zhì)等。

1.5 壓力檢測(cè)技術(shù)

石油化工生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程中，需要各種管道承受較大的壓力，因此基于控制技術(shù)的儀表壓力測(cè)量就十分重要。壓力儀表是專門測(cè)量和檢驗(yàn)石油化工運(yùn)行過(guò)程中壓力程度的儀表設(shè)備，現(xiàn)代控制技術(shù)通過(guò)在儀表結(jié)構(gòu)中設(shè)置傳感裝置，使儀表能夠完成不同介質(zhì)的壓力測(cè)量。

1.6 過(guò)程分析技術(shù)

石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，不同過(guò)程都需要結(jié)合不同的生產(chǎn)工藝，石油化工產(chǎn)品也要經(jīng)過(guò)不同的環(huán)節(jié)才能夠達(dá)到生產(chǎn)要求。在過(guò)程分析中使用現(xiàn)代控制技術(shù)，能夠基于不同過(guò)程儀表設(shè)備的參數(shù)，來(lái)獲得過(guò)程數(shù)據(jù)。通過(guò)過(guò)程分析技術(shù)，可以對(duì)石油化工產(chǎn)品或者半成品的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，儀表分析控制中，基于不同技術(shù)形態(tài)可以實(shí)現(xiàn)光譜分析、共振分析等目的，對(duì)整個(gè)石油化工生產(chǎn)過(guò)程起到有效的質(zhì)量把控作用。

2 石油化工儀表控制系統(tǒng)發(fā)展

2.1 新型分散控制系統(tǒng)

石油化工儀表控制系統(tǒng)是重要的發(fā)展方向，基于系統(tǒng)構(gòu)建能夠最大程度發(fā)揮現(xiàn)代控制技術(shù)在儀表測(cè)量中的應(yīng)用效果。新型分散控制系統(tǒng)，是基于現(xiàn)代控制技術(shù)，將儀表作為關(guān)鍵措施來(lái)完成石油化工各個(gè)環(huán)節(jié)的分散控制目標(biāo)。石油化工環(huán)節(jié)，按照產(chǎn)品特性可以分為石油化工產(chǎn)成品和半成品，按照過(guò)程特點(diǎn)可以分為生產(chǎn)環(huán)節(jié)和輸送環(huán)節(jié)。在石油化工領(lǐng)域的控制中，通過(guò)分散系統(tǒng)能夠完成多任務(wù)的儀表測(cè)量處理工作。新型分散系統(tǒng)將各種儀表所在的控制過(guò)程作為整個(gè)控制體系的一個(gè)分支，能夠?qū)Σ煌刂坡窂姜?dú)立設(shè)計(jì)控制程序，這對(duì)于石油化工企業(yè)而言，能夠擴(kuò)展生產(chǎn)功能，提高石油化工資源利用效率。新型分散控制系統(tǒng)，可以合理調(diào)配各個(gè)分部生產(chǎn)和輸送環(huán)節(jié)的進(jìn)程，提高各個(gè)環(huán)節(jié)工作的銜接緊密性。

2.2 新型總線控制系統(tǒng)

石油化工儀表應(yīng)用中，通過(guò)新型總線控制系統(tǒng)，可以更好地實(shí)踐新技術(shù)。總線控制系統(tǒng)具有更好的統(tǒng)籌規(guī)劃性，能夠最大程度保證各種儀表的統(tǒng)一協(xié)同運(yùn)行。隨著新技術(shù)的不斷成熟，智能技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等，都能夠被充分地融入到石油化工儀表應(yīng)用中。石油化工儀表無(wú)論是從性能還是從功能方面，都得以得到顯著的增強(qiáng)。在新型總線控制系統(tǒng)中，以便參數(shù)的設(shè)置要根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的總體目標(biāo)設(shè)計(jì)，這樣可以避免不同儀表應(yīng)用中，數(shù)據(jù)難以形成交互和整合的情況。總線控制過(guò)程中，各種儀表數(shù)據(jù)都基于傳輸體系集中于總控平臺(tái)，總控平臺(tái)可以統(tǒng)一布置石油化工生產(chǎn)和傳輸任務(wù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)各種儀表數(shù)據(jù)的信息共享。

3 結(jié)語(yǔ)

石油化工產(chǎn)業(yè)在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，石油化工產(chǎn)品對(duì)社會(huì)各個(gè)層面都具有重要的支持作用。在現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用中，石油化工儀表功能得到最大程度發(fā)揮。儀表控制系統(tǒng)也成為石油化工領(lǐng)域研究探索的重要方向。通過(guò)高效準(zhǔn)確的儀表控制，能夠及時(shí)全面地獲取石油化工運(yùn)行過(guò)程的情況，提高石化企業(yè)判斷和操作控制能力。