自動化控制技術在石油化工儀表中的運用

柴修通

（山東玉皇化工有限公司，山東菏澤 274000）

通過將自動化控制技術與儀表設備相結合，使得儀表設備的傳統控制模式發生很大變化，利用傳感器設備等收集石油化工生產實際參數，比如壓力參數、溫度參數等，數據傳輸到控制系統中心后，通過設定的程序發出控制指令，從而實現自動化控制目標。相比于傳統的控制模式而言，自動化控制模式能夠提升儀表設備運行控制效率，且能夠提高控制準確性，更好地滿足石油化工生產需求，是當前石油化工生產領域中的關鍵技術，所以需要明確其具體應用方式。

1 自動化控制技術在石油化工儀表中的應用優勢分析

在自動化技術快速發展的背景下，儀表控制自動化已經成為其主要發展方向，通過與自動化控制技術的融合，使得儀表運行控制效率得到很大提升，具有多項直觀的技術優勢。根據石油化工企業的生產實踐來看，自動化控制技術在儀表中的應用優勢包括如下幾項：

1）提高儀表監測效率。自動化控制技術與儀表的結合形成了自動化儀表，在計算機中輸入相應的程序，儀表就會按照這個程序運行，計算機在這個過程中作為儀表的監控和發出指令的中心，通過計算機強大的計算與存儲能力，在很大程度上提高了儀表檢測的速率。儀表檢測速率是自動化儀表最明顯的優勢，與傳統的儀表相比，自動化儀表能夠自動檢測所需要檢測的數據，并根據自動化程序完成相應的操作，檢測速率極大提高。

2）提高儀表控制精準性。自動化儀表可以對儀表的檢測結果進行監控，且能夠及時發現和修正錯誤的檢測數據，從而減少儀表的檢測誤差，提高儀表檢測的準確率。在控制程序中輸入相應的檢測數值，當儀表所檢測的數值出現偏差時就會自動發現誤差并修正，與傳統的儀表相比，受到人為不穩定因素的影響較小，從而在很大程度上提高了儀表檢測的準確率，是自動化儀表的主要技術優勢。

3）提高控制與處理能力。傳統的儀表不能夠對復雜的工程進行檢測，只能簡單地監測數據，但是自動化儀表因為與自動化技術、智能化技術相結合，借助計算機強大的計算能力，使自動化儀表能夠完成復雜的工程檢測工作。對于一些控制難度較高的系統，自動化儀表也有著很好的表現，通過自動化技術的應用，自動化儀表能夠很好地處理和控制多項復雜的工作。

2 石油化工自動化控制儀表的主要功能分析

自動化儀表隨著石油化工領域的發展而進步，自動化已經成為儀表領域的重要發展方向。相比于傳統的儀表而言，自動化控制儀表的功能更加豐富，具有許多技術優勢，且儀表自動化控制技術日趨成熟，與數字化、智能化技術等深度融合，使得儀表不再是一種簡單的技術參數顯示設備，而是一種集成化的綜合控制設備，增加了許多實用的功能，比如可編程功能、記憶功能等，使得儀表在石油化工生產領域應用效果更加突出。

2.1 計算功能

自動化儀表中有微型的計算機，使得自動化儀表的計算能力和數據信息處理能力得到了很大的提高，從而使自動化儀表能夠處理更加復雜、更加龐大的生產數據，且計算結果的準確性得到了很大的提高，對于石油化工行業的發展起到了很大的作用。在石油化工生產測量工作方面，經常會遇到線性化處理、自檢自校、測量數值和工程數值的轉換以及抗干擾方面的問題，通過自動化儀表中的微信計算機以及相應的未處理軟件能夠有效解決上述計算問題，不僅降低了石油化工生產中硬件設施的負擔，自動化儀表還可以完成檢索、優化等方面的工作，在計算功能方面的能力較為突出。

2.2 編程功能

在計算機技術高速發展的背景下，計算機技術在多個領域都有著廣泛的應用，尤其是在儀表中，使得自動化儀表可以編程，在儀表中加入了計算機軟件，這些軟件可以實現對于硬件邏輯電路的代替，從而使儀表的許多性能都得到了提高。同時，在相應的控制電路中，還可以實現相關接口芯片的有效利用，可以使自動化儀表能夠對復雜的功能進行控制。將計算機軟件與自動化儀表相結合，可以使工業生產的硬件結構簡化，通過自動化儀表編程的邏輯來代替傳統的常規電路和硬件，是自動化儀表的主要優勢之一。

2.3 記憶功能

傳統儀表所采用的電路是組合邏輯電路和時序電路，電路儀表中的記憶功能較為落后，記憶程度較低，只能夠對某些特定時刻的設備運行狀況進行基本且簡單的記憶，而且隨著時間逐漸發生變化，儀表的工作狀態也會發生相應的改變，所以儀表之前所記錄的數據和信息就會被新的信息所取代，所記憶的舊的數據和信息就會消失，這對于石油化工生產會產生不利于影響。但是將微型計算機加入到自動化儀表之中，通過微型計算機強大的存儲功能，可以對所有狀態下的信息和數據進行記憶，且不會因新的數據覆蓋而導致之前記憶的數據消失，可以實現記憶數據永久保存，而且對之前某一時刻只能對一種狀態進行記憶的情況，作出了相應的調整和改進，可以實現在同一時間段內記憶多種數據。

3 自動化控制技術在石油化工儀表中的具體運用方式分析

通過上文的分析可以明確，自動化控制技術在石油化工領域儀表設備中具有良好的應用效果，能夠有效提升儀表自動化運行控制效率，在石油化工實際生產工作中具有良好的應用效果，在不同的儀表中發揮出不同的作用。結合部分石油化工企業的實踐生產經驗，當前自動化控制儀表在石油化工生產中主要具有如下幾項應用方式。

3.1 自動化控制壓力儀表

壓力測量儀表在石油化工作業中的應用較為廣泛，主要是測量當前作業環境中的壓力參數，從而保障生產作業安全，但是傳統壓力測量儀表在應用過程中，會出現一定的誤差問題，所以近些年來逐漸開始采用自動化壓力儀表，通過其計算功能對測量參數進行糾正，能夠提高測量結果準確性。在自動化控制壓力儀表應用過程中，需要對生產中不同介質的壓力進行測量，所以為了保證測量誤差能夠得到控制，需要選擇合適的壓力測量儀表型號。

例如，在針對黏度較高的原油壓力測試中，自動化控制壓力儀表可以采用隔膜式儀表，或者可以通過彈簧管壓力儀表對其進行測量，這兩種儀表的精確度等級能夠將測量誤差控制在1.5～2.5，從而能夠有效提高壓力測量結果準確性。在通過具有標準信號輸出的壓力儀表時，可以通過將其與壓力變速器相結合，對于生產過程中的固體顆粒腐蝕介質進行測量，采用法蘭膜片式壓力變速器，從而能夠對其進行測量；如果生產過程中存在較大振動，則需要采用相應的數字壓力變動器。通過對壓力測量器的科學選擇，能夠有效對石油化工生產過程中的各項壓力參數進行測量，并且能夠提高測量結果準確性，為石油化工生產作業方案調整提供科學的支持，是促進石油化工生產效率和安全性提高的重要方式。

3.2 自動化控制溫度儀表

溫度作為石油化工生產過程中的重要生產參數，在石油化工行業早期應用的溫度儀表中，采用不帶有刻度的溫度測量儀表，這種測量儀表主要包括電阻溫度儀以及熱電偶溫度儀等。不同的溫度測量儀表具有不同的工作原理，熱電阻溫度測量儀表利用導熱電阻對溫度變化情況進行檢測，從而能夠展現出溫度變化特征值，能夠在溫度相對較低的情況下實現對溫度參數的準確測量；熱電偶溫度測量儀通過熱點效應對溫度參數進行測量，與儀器的導熱材料和節點溫度具有密切關系；膨脹式溫度儀利用物體的熱脹冷縮效應對溫度進行測量，會受到液體汽化和液體凝固溫度的影響，所以在測量準確性方面存在一定局限性；輻射式溫度測量儀表主要應用在溫度超過1 000℃的高溫環境測量，通過加熱形成的熱輻射對溫度參數進行展現。在現代石油化工行業生產過程中，一般會選擇金屬溫度儀表，用于展現作業現場的實際溫度，同時結合自動化技術，能夠對石油化工作業現場-80～500℃的環境溫度進行精準測量，且實際溫度測量精度能夠達到1.0級。在溫度低于-80℃環境下或者不能直接接觸時，自動化金屬溫度測量儀表則不能使用。

需要選擇合適的自動化溫度測量儀表，對低溫溫度或高溫溫度進行測量。在石油化工的自動化溫度儀表安裝過程中，必須做好安裝質量控制工作，防止自動化溫度儀表出現彎曲等現象，并充分保障自動化溫度儀表的感溫面和被測量介質之間接觸良好，防止距離過大，否則會影響溫度測量準確性，通過科學的安裝與管理，能夠有效提高自動化溫度儀表運行效果。

3.3 自動化液位控制儀表

自動化液位控制儀表在石油化工生產領域中，主要是用于測量原油或水的當前液面高度，通過對實際液面高度的把控，能夠有效提高各項作業安全性，對于石油化工生產領域具有重要的指導意義。自動化液位控制儀表正在向操作便捷化方向發展，通過在自動化儀表中設計人機操作界面，能夠提高儀表操控便捷性，自動化液位控制儀表在運行過程中，其運行狀態能夠通過人機界面顯示，人機界面的操作方式與控制方式為一體化，通過分組的方式，能夠完成更加精確的控制，從而轉變了傳統的液位測量儀表控制模式。

在采用自動化液位控制儀表時，通過人機界面進行控制，技術人員需要完成模擬圖繪制，并嚴格按照工藝標準開展，工作人員需要制作能夠準確運行的模擬圖，并優化信息處理、報警等環節的人機界面交互，從而能夠提高人機界面的實用性，全面提升自動化液位控制儀表控制效果，滿足石油化工生產過程中對于液位監測的需要，是提高石油化工生產安全性的重要基礎儀表，所以需要根據實際情況選擇相對應的自動化液位控制儀表。某液位自動化監測儀表的部分技術參數見表1。

表1 某液位自動化監測儀表的部分技術參數

3.4 自動化控制計量測量儀表

在石油化工生產過程中，計量和流量自動化儀表應用較為頻繁，自動化儀表的型號選擇能夠直接影響各項數據的準確性，所以在選擇計量和流量自動化儀表時，需要保持科學嚴謹的態度。

例如，在石油開采過程中，針對單井的儀表選擇，一般可以采用分離器自動玻璃管進行自動計量，或采用人工玻璃管利用自力式差壓調節閥進行測量。氣井產液量一般通過容積式計量方式進行測量，能夠有效適應氣井產液量不穩定、不均勻以及不同氣井之間液量差異過大的問題。

針對產量較為穩定或產量較低的氣井，一般采用容積式自動流量儀表或渦輪自動流量儀表，容積式自動化儀表包括雙轉子儀表、腰輪式流量儀表等，這種流量計量儀表適合使用在黏度較高的原油測量中，還可以在污水、砂石等含量較高的原油測量中使用；渦輪流量自動化儀表一般使用在質地較輕的原油測量中，原油整體黏度不能超過5mPa·s。計量和流量自動化儀表對于石油化工生產領域具有重要意義，是監測當前產量的重要儀表裝置，所以必須采用自動化技術，將其與實際生產相結合，從而能夠有效提高石油生產開采效率。

4 石油化工自動化控制儀表未來發展趨勢分析

4.1 結構精簡化

國際上先進的自動化儀表都在向結構精簡化方向發展，隨著與超聲技術、電磁技術等技術的融合，許多先進的自動化儀表中都沒有設置節流器和轉動器，相比于普通的自動化儀表，這種自動化儀表更加簡單便捷，且較為輕巧。通過計算機軟件代替了相關的硬件，在很大程度上降低了硬件設備的負擔，使得自動化儀表日益簡單化、便捷化。因此，結構精簡化方向是未來自動化儀表發展的必然趨勢和主要方向。

4.2 計量精準化

自動化儀表不僅要具有較高的工作效率，還需要有極高的精準度，才能夠保證自動化儀表的工作質量。自動化儀表和高新計算機的結合，使得其有了強大計算能力，可以實現多次快速的測量和記錄，從而提高了自動化儀表的精準度。此外，在微型處理器的支持下，自動化儀表能夠排除多項干擾因素，降低干擾因素對自動化儀表測量結果準確性的影響，使自動化儀表能夠對測量結果的誤差進行高效修正。同時，隨著自動化技術的不斷發展，智能化也是未來自動化儀表的重要發展方向，在自動化、智能化技術的加持下，未來自動化儀表測量結果的精準性會不斷提高，其精準化的發展會不斷推進，能夠更好地促進石油化工生產。

4.3 功能多樣化

自動化儀表最明顯的優勢就是體現在其多功能上，在計算機技術、自動化技術以及其他信息技術的支持下，自動化儀表的功能不斷增加，而功能增加就會減少其他硬件設備的投入，降低硬件設備的運行壓力，信息技術與自動化儀表的結合促進了智能化儀表的形成與發展。自動化儀表的功能在不斷增加，未來自動化儀表的功能將會更加全面，將大部分的功能集中在自動化儀表上具有高度可行性，未來許多硬件設備將會被取代，以軟件的形式嵌入在自動化儀表之中，使自動化儀表的功能不斷完善，是未來自動化儀表的重要發展方向。

5 結束語

詳細闡述了自動化儀表的技術優勢，并對自動化儀表的多項具體功能進行分析，同時提出了多種不同功能的自動化控制儀表在石油化工生產中的應用方式，最后對自動化儀表未來發展趨勢進行分析，希望能夠對石油化工生產起到一定幫助和借鑒作用，不斷提高石油化工行業生產力。