化學(xué)工程與工藝化工生產(chǎn)控制自動(dòng)化及儀表研究

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對化工生產(chǎn)的需求越來越大，生產(chǎn)也越來越智能化、自動(dòng)化。作為國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的重要產(chǎn)業(yè)，化工的發(fā)展離不開人們的生活，為了促進(jìn)化工的全面發(fā)展，生產(chǎn)必須實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。自動(dòng)化需求主要體現(xiàn)在儀表和控制水平上，本文主要分析了儀表自動(dòng)化生產(chǎn)的主要類型化工產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：化工生產(chǎn) 自動(dòng)化儀表 控制

Abstract：With the rapid development of social economy， the demand for chemical production is growing， and the production is becoming more and more intelligent and automated. As an important industry of national economic production， the development of chemical industry is inseparable from people's life. In order to promote the comprehensive development of chemical industry， the production must be fully automated. Automation demand is mainly reflected in the level of instrumentation and control. This paper mainly analyzes the main types of chemical products produced by instrumentation automation.

Key words：chemical production， automatic instrument， control

1 化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表的概念

化工工業(yè)生產(chǎn)操作過程的完全自動(dòng)化控制是廣泛指在各種化工設(shè)備上直接配備一套自動(dòng)化控制裝置，直接用來代替部分化工操作技術(shù)人員的日常工作，使工業(yè)生產(chǎn)在一定很大程度上可以實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化。這種用機(jī)械自動(dòng)裝置用來控制各種化學(xué)反應(yīng)過程的物理方法被人們稱為化學(xué)過程物理自動(dòng)化。在一個(gè)大規(guī)模、高效、連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)中，制造業(yè)正朝著綜合利用的模型方向快速優(yōu)化發(fā)展，這種利用模型不僅僅是需要快速、準(zhǔn)確地分析控制生產(chǎn)工藝中的參數(shù)，而且能夠快速分析判斷情況，為了對工廠的運(yùn)行和自我調(diào)節(jié)做出決策，人工操作越來越不能滿足生產(chǎn)要求，必須有更有效的機(jī)構(gòu)來管理生產(chǎn)。測量傳感器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器等以及相關(guān)機(jī)械設(shè)備的各種自動(dòng)檢測控制元件，在工業(yè)生產(chǎn)工藝控制設(shè)備中，起著眼睛、大腦和機(jī)械手的重要作用，自20世紀(jì)70年代以來，儀器儀表和設(shè)備自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)得到了迅速進(jìn)步發(fā)展。

2 化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表分類

根據(jù)測量儀器的使用形式，化工產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)中的化工自動(dòng)化測量儀器大致可以細(xì)分為三類：板式基礎(chǔ)測量儀器、塊式測量儀器和組合裝配式測量儀器，它們都是專門為儀器測量一個(gè)特定的自測量程而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此直接從這個(gè)直尺上直接讀取儀器測量后的結(jié)果很容易，通用性相對不強(qiáng);塊式儀器組合測量儀表是它是由于儀器應(yīng)用的更加廣泛性而逐漸產(chǎn)生的一種組合儀表。通常只需要執(zhí)行一個(gè)模塊功能，如饋電控制模塊、調(diào)節(jié)器等，模塊間的智能儀表以電子表格或者信號線的形式進(jìn)行連接，系統(tǒng)模塊可根據(jù)實(shí)際需要通過不同的智能儀表管理模塊靈活進(jìn)行建立;系統(tǒng)組合在智能機(jī)組上的各種儀表模塊代表了智能機(jī)組系統(tǒng)組合智能儀表的進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展，它可以利用微機(jī)集成電路等各種電子元件技術(shù)來自動(dòng)創(chuàng)建各種儀表模塊，并且還可以任意選擇多個(gè)儀表模塊間來組成所有必需的組合儀表，目前廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，如分體控制系統(tǒng)。

儀表按現(xiàn)場安裝操作方式不同可以細(xì)分為現(xiàn)場自動(dòng)安裝顯示儀表、后前前面板顯示儀表和前前面板顯示儀表，要求其具有良好的自身防護(hù)性能結(jié)構(gòu)，具有耐火防爆、防腐、防振等主要功能;一般現(xiàn)場安裝在后面的表板上的顯示儀表沒有自動(dòng)顯示表盤功能，正常使用情況下不能按需要進(jìn)行操作;自動(dòng)表盤顯示儀表一般安裝在自動(dòng)表盤上，通常與表盤顯示和自動(dòng)控制儀表功能同時(shí)進(jìn)行操作。

按動(dòng)力測量方式儀表中的動(dòng)力傳輸信號根據(jù)動(dòng)力傳輸方式儀表種類進(jìn)行劃分，可以再依次細(xì)分為氣動(dòng)機(jī)械動(dòng)力測量儀表、電動(dòng)機(jī)械動(dòng)力測量儀表和各種類型液動(dòng)機(jī)械動(dòng)力測量儀表。

2.1 按用途和功能

2.1.1 壓力儀表

由于使用壓力儀表與安全的質(zhì)量密切關(guān)系，引起了工程界的重視。壓力測量范圍一般為300mpa（用于高壓反應(yīng)聚乙烯酯化反應(yīng)）液體壓力自動(dòng)傳感器、傳感器和各種專用液體壓力儀表分別應(yīng)用不同的工作原理，可以適用于各種高溫效應(yīng)環(huán)境、脈動(dòng)效應(yīng)介質(zhì)、粘度、粉末、晶體管等介質(zhì)環(huán)境中的液體壓力自動(dòng)測量，精度較高可直接達(dá)到低至α級的液位，活塞式液體壓力自動(dòng)控制測量儀表。平衡式基本壓力位移自動(dòng)調(diào)節(jié)器系統(tǒng)作為一種基本壓力位移調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，除了充分利用基本壓力位移傳感器中所傳遞的sdcsd等信號或其它位移調(diào)節(jié)器外，在該領(lǐng)域仍有廣泛的應(yīng)用。

2.1.2 物位儀表

化學(xué)工業(yè)通常測量液位。由于測量過程與被測材料的特性密切相關(guān)，按測量方法可分為直讀浮力、靜（壓差）、靜（壓差）、電接觸、電容、超聲波、雷達(dá)、錘子、散熱器、激光、磁致伸縮、基體渦流等，包括雷達(dá)（0.0）、磁致伸縮（q0.5%）和基體渦度計(jì)（IMM）等，在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。

2.1.3 流量儀表

流量計(jì)參數(shù)是我國化工行業(yè)測量溫度、壓力、液位、流量四大重要參數(shù)中最豐富的一個(gè)，在當(dāng)今國際市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件下，流量計(jì)對測量的重要意義不言而喻。從交通控制的技術(shù)角度來說，穩(wěn)定和溫度優(yōu)化補(bǔ)償是兩個(gè)永恒的技術(shù)主題，我們今天所要談?wù)摰母咚俳煌ǎ皇强傮w的速度，而是一個(gè)單位一定時(shí)間內(nèi)有效地在液面上被切斷的有效液體最大體積和一定溫度的優(yōu)化補(bǔ)償，以及壓力的補(bǔ)償，以及一定時(shí)間內(nèi)管道內(nèi)液體體積和質(zhì)量的積聚（流量計(jì)數(shù)器）;高溫和低溫電介質(zhì)的流動(dòng);高粘度、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的消耗;流量測量的原理可分為速度法、體積流量法、直接法和輸出法。實(shí)際上，它們可以分為自動(dòng)節(jié)流排氣閥或傳動(dòng)壓差（包括射孔器、噴嘴、文丘里排氣管等）、轉(zhuǎn)子、容積式（包括橢圓管或齒輪、腰管、旋轉(zhuǎn)閥或活塞等）、轉(zhuǎn)速（包括水表、渦輪、靶、電磁傳動(dòng)元件、超聲波、渦流等），質(zhì)量計(jì)和流量計(jì)方法主要包括奧利熱式電子質(zhì)量計(jì)和流量溫度計(jì)、科里奧利熱式質(zhì)量計(jì)和流量溫度計(jì)等。

3 化工生產(chǎn)控制自動(dòng)化儀表的發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)40年代以后，自動(dòng)化儀器得到發(fā)展，由于當(dāng)時(shí)科技因素的影響，第一臺自動(dòng)化儀器的精度和體積都很低。此時(shí)，儀器的自動(dòng)化程度大大提高，其精度逐步提高，體積也減小，完全融入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，在一定程度上提高了工作效率。隨著我國科學(xué)性和技術(shù)水平的逐步提高和大量新一代技術(shù)、高新技術(shù)產(chǎn)品的引進(jìn)，自動(dòng)儀器開始出現(xiàn)在微型計(jì)算機(jī)、微處理器和微處理器中，使其成為可能。隨著儀表功能的不斷增多，化工企業(yè)的質(zhì)量生產(chǎn)管理效率已經(jīng)得到了顯著性的提高，大量大型化工企業(yè)逐步將通用自動(dòng)化化工儀表作為現(xiàn)代化工企業(yè)生產(chǎn)的全過程設(shè)備中的一種通用設(shè)備。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷飛速發(fā)展，自動(dòng)化計(jì)量儀表也在不斷飛速發(fā)展。自動(dòng)化已經(jīng)進(jìn)入化學(xué)工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，為化學(xué)工業(yè)提供必要的設(shè)備，它可以有效地促進(jìn)化學(xué)生產(chǎn)效率的提高，從而促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。

4 化工行業(yè)自動(dòng)化過程控制智能儀表五大優(yōu)勢控制功能

4.1 儀表有了可編程功能

進(jìn)入控制儀器的接口計(jì)算機(jī)控制軟件接口可以用來代替大量的控制硬件邏輯電路它也稱為控制硬件邏輯電路，控制電路一般采用一系列硬件接口型的芯片組來進(jìn)行控制定位器和控制，其軟件編程非常簡單。如果你攜帶硬件，你需要一個(gè)大的控制和時(shí)鐘電路。

4.2 設(shè)備具有存儲功能

以往對于采用各種組合時(shí)序邏輯和復(fù)雜時(shí)序電路的檢測儀器，在某一關(guān)鍵時(shí)刻只需要記憶一些簡單的工作狀態(tài)，當(dāng)下一個(gè)狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，前一個(gè)狀態(tài)的信息就會(huì)消失，因?yàn)樗碾S機(jī)存取存儲器可以存儲前一個(gè)狀態(tài)信息，當(dāng)它連入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它可以同時(shí)存儲內(nèi)存和大量的狀態(tài)信息，然后重復(fù)或處理。

4.3 儀器具有計(jì)算功能

由于自動(dòng)化儀表中含有微型計(jì)算機(jī)，它可以進(jìn)行許多復(fù)雜的計(jì)算，精度很高。在自動(dòng)化儀器中，它常常可以進(jìn)行各種運(yùn)算和比較，例如，作為常數(shù)的乘法、量值的確定、測量極限值的確定等。

4.4 儀器具有數(shù)據(jù)處理功能

在測量過程中經(jīng)常出現(xiàn)線性處理和自調(diào)整的問題，通過測量值與工程值的轉(zhuǎn)換和抗干擾能力，這些程序一方面可以方便地通過微處理器和軟件的建立，一方面，大大減輕了硬件的負(fù)擔(dān)，另一方面提高了硬件的處理能力。

5 自動(dòng)化質(zhì)量儀表在石油化工行業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量控制系統(tǒng)中的主要應(yīng)用研究方向

5.1 智能化的機(jī)組監(jiān)控

信息化智能化工自動(dòng)控制裝置的廣泛應(yīng)用。現(xiàn)場使用智能儀表傳感器不僅可通過安裝遠(yuǎn)程自動(dòng)控制和智能儀表數(shù)據(jù)管理器進(jìn)行配置，并且還可隨時(shí)改變每個(gè)安裝點(diǎn)的位置和零部件剪。自動(dòng)控制標(biāo)注定位精度，計(jì)算定位誤差，并對系統(tǒng)生成的精度曲線測量報(bào)告數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)范化分析處理，智能旋轉(zhuǎn)控制閥管理軟件在對閘門閥桿各個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行多次綜合測試評價(jià)后，允許對各個(gè)閥門軸承進(jìn)行在線自動(dòng)組裝、調(diào)試和自動(dòng)校準(zhǔn)，以便于確定各個(gè)閥門軸承是否出現(xiàn)卡住，提出了一種基于旋轉(zhuǎn)控制設(shè)備工作狀態(tài)振動(dòng)控制的綜合維護(hù)應(yīng)用策略，分析了各種旋轉(zhuǎn)控制設(shè)備的工作狀態(tài)，如如何檢查閥門風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，其具體應(yīng)用方案應(yīng)基于可靠的振動(dòng)控制診斷技術(shù)，通過機(jī)械振動(dòng)和機(jī)電控制診斷，綜合處理分析閥門軸承出現(xiàn)磨損等異常現(xiàn)象，確定故障原因，報(bào)警，協(xié)助維修，進(jìn)行維修指導(dǎo)，無不良影響。

5.2 過程變得優(yōu)化

自動(dòng)化工業(yè)化工產(chǎn)品模擬生產(chǎn)質(zhì)量控制器還提供可以用于提高產(chǎn)品模擬量生產(chǎn)控制管理系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)測量范圍和生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)。目前，模糊控制、自定義適應(yīng)控制、狀態(tài)自動(dòng)預(yù)測、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)已被許多大型企業(yè)廣泛采用，但效果不佳。現(xiàn)代企業(yè)必須采取安全、廣泛、有效的措施化工生產(chǎn)自動(dòng)檢測儀表安裝調(diào)試方便，對蒸汽燃燒和溫度優(yōu)化有很大影響。

5.3 管理控制一體化

控制集成是指將DCS和MIS控制系統(tǒng)集成為一個(gè)綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在未來的廣泛網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建設(shè)方向上，工廠級管理信息系統(tǒng)將全面實(shí)施，以DCS單元為基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

總的來說，在我國化工行業(yè)生產(chǎn)機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展中，只有充分了解掌握各種自動(dòng)化加工儀表的一些基本原理和各種相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，才能在從事化工行業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用工作中合理化的選擇和正確使用各種相關(guān)自動(dòng)儀表，使其充分發(fā)揮其所應(yīng)有的示范作用。

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作者簡介

司穩(wěn)琴：（1983.09—），女，漢，甘肅蘭州人，講師，本科。