關于化工智能化儀表技術的探討

賀建建，火瑞欽，張鵬飛，劉 真

（陜西北元集團錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

引言

化工行業作為我國國民經濟的一項支柱性產業，在自動化網絡發展的時代，如何保持持續高效的發展是當下發展過程中所面臨的關鍵問題。在化工企業的發展過程中，要不斷加強對智能自動化技術的應用，提高生產質量以及當下發展生產的效率，提升化工產品生產的安全性能。陜西北元集團錦源化工有限公司有6臺電石爐、3臺蘭炭爐、6臺蘭炭烘干爐、3臺白灰窯、2臺發電機組，已經將化工智能自動化儀表技術應用在企業生產的多個方面，能夠良好地實現測量、檢測以及數據傳輸等一體化功能的分析，構建自動化智能化的監控系統，在很大程度上能夠降低企業生產過程中的人工控制成本，不斷提高企業生產的安全性，有效減小了企業生產安全事故發生的幾率。

1 化工智能自動化儀表技術

1.1 常規控制

在當前化工企業的發展生產中，如果要科學合理地應用現代智能化儀表控制技術，就要在應用之前制定較為合理的控制對策，按照生產自動化流程合理有序地開展相關操作。在當前常規控制化工儀表自動化的工程中，可以對集散控制系統（DCS、PLC系統）進行有效的控制，控制其傳送、測量生產過程中的各種數據信息，從而達到控制自動化儀表的作用。集散控制系統是將計算機技術、數據圖像顯示功能、通信功能以及控制系統綜合發展的多功能系統，主要對化工儀表進行分散控制，對各儀表進行分級管理操作，有效實現了配置靈活、組態方便的各種優勢。

1.2 預估控制

在當前化工企業的發展生產中，智能自動化控制技術的發展應用越來越廣泛，同時在智能化控制技術中其預估控制技術是當下發展較快，應用同樣較為普遍的技術。在化工企業的實際生產中，通常溫度是影響產品生產的關鍵因素，對溫度的精確控制是提升產品質量的關鍵。當前化工產品生產過程中，溫度控制已經廣泛地應用于化工生產智能控制技術中，良好地解決了在生產過程中溫度動態響應慢的技術問題。在化工企業當下的應用中，其控制方式通常以多輸入多輸出的控制方式為主，使化工生產的溫度控制能夠得到精準有效的控制。

1.3 現場總線的控制

在當前化工企業生產的過程中，化工儀表的自動化控制通常與企業現場總線的控制進行有機結合。通常，現場總線的控制有效實現化生產的自動化管理，很好地展現了數字化、開放性以及高效便捷性的特點。在當前的生產中，對現場總線控制技術實現有效應用，能夠對生產中的化工儀表實現良好的分散集中控制，但是對于智能化儀表控制技術中的各項功能例如數據監測功能、各項生產數據測量功能等都應該不斷研發加強，提升對生產環境的適應能力。此外，現場總線控制技術的應用，在很大程度上減少了線纜的使用量，在方便后期運營維護的同時又減少了維護的費用，大大縮減了生產的成本。

1.4 安全監測

在化工企業的生產過程中，通常其危險系數相對較高，一些工作無法依靠人工有效的進行，例如在生產過程中，人工監測無法適應有毒以及對人生命健康產生危害的環境，在這種生產環境下，實現實時監測有著很大的難度。而化工智能儀表技術的應用則能夠很好地解決當前問題，化工智能自動化技術能夠在很大程度上降低生產過程中安全事故的發生，能夠提升監測工作的安全性能。在智能自動化儀表的應用中，儀表通過傳感器信號的變化，能夠將生產過程中所需要監測的數據信息通過計算機展現在工作人員的面前，工作人員可以方便讀取各種信息，判斷生產過程是否安全穩定，若一旦發現問題，可以通過計算機實現遠程控制進行調控。

1.5 新型控制技術

在化工行業當前的發展中，各項技術的研發力度不斷提升，化工智能化儀表技術同樣也在不斷進步提升，其智能化的程度也在不斷增強。在當前智能化儀表技術的發展中，已經逐步出現了結合PID控制技術的智能化調節，在一定程度上推動化工企業儀表技術的持續發展。在智能化技術的幫助下，對儀表的各項參數進行優化完善，與PC系統加深融合，根據在生產過程中的實際變化，不斷加強智能化控制效果。

2 化工智能自動化儀表技術的應用

2.1 儲存記憶能力

在化工儀表技術當下的發展中，智能化儀表技術能夠有效實現快速記錄監測數據，并通過儲存功能將其記憶保存下來，有效實現了傳統儀表監測的相應數據無法記錄的情況，同時也方便工作人員根據數據對生產過程的分析控制。比如錦源化工在電石爐自動化上料控制中實現了料批自動記錄功能，每當卸料完成并且物料全部進入料倉，程序將自動累加對應倉的配料次數同時記錄各料倉加料料批時間。此項功能在全自動上料和手動上料時都可使用。

2.2 處理數據的能力

化工智能儀表技術的應用，最為主要的就是改善儀表處理監測以及處理數據的能力，智能化儀表技術的應用在監測數據的負載能力，數據信息的處理能力上都有著很大的提升。而且在發展的過程中，計算機技術與智能化儀表技術的融合在很大程度上提升了數據監測的精準度以及數據信息的處理效率，有效減少了人工成本，促進了智能化儀表技術的發展應用。

2.3 程序的可塑性

在化工智能化儀表的應用中，特定程序的加入能夠提升儀表的智能化程度。而且特定程序的加入使得相應程序在生產應用中的執行能力能夠通過調節程序進行調控，在提升儀表整體功能的同時又加強了儀表軟件程序的可塑性。例如在實際的應用中，在儀表中植入相應的延時程序就能夠使儀表具有延時功能，提升儀表的功能。

2.4 自我監測能力

在智能化儀表的發展應用中，監測能力是智能化儀表通常都具備的功能，其主要是通過儀表內部的通信傳感器進行工作，對各項數據信息進行監測傳輸，通過與計算機技術的結合，傳輸到控制室的顯示器上，方便工作人員進行監測控制，保障生產的質量以及生產過程的安全性。

2.5 增強化工儀表監測精確度

智能化儀表在生產應用的過程中，相較于傳統的工業儀表，其突出的優勢就是精測精確度相對較高。在智能化儀表的發展過程中，逐漸應用微型計算機，其頻率往往超過1 MHZ，在生產過程中的各項操作行為甚至只需要幾毫秒就可完成，能夠精確的監測生產過程中的各項數據，在一定程度上提升化工產品生產的質量。陜西北元集團錦源化工有限公司在電石生產過程中電石爐石的操作現狀，結合對各種干擾因素對爐壓的影響的分析，需要使用智能化模糊控制器（見圖1）來實現根據爐壓自動調節風機頻率，并且將爐壓穩定的控制在-10 Pa至+10 Pa的理想范圍內，提升了電石爐爐壓監測控制的精確度。

圖1 料批自動記錄圖

圖1 智能模糊控制器

2.6 化工儀表智能化在錦源化工的具體應用

2.6.1 智能巡檢機器人

搭載云臺攝像頭及多種數據采集設備，接受機器人遠程平臺系統任務指令對巡檢相關區域進行可見光圖像、紅外熱感圖像、環境氣體及溫濕度等信息采集，并將采集到的信息實時上傳到機器人遠程平臺系統。機器人遠程平臺系統部署于集控室，通過服務器和機器人進行數據交互，實現運維任務派發、視頻存儲、可見光及紅外溫度檢測、巡檢日志查詢、遙控巡檢等功能，并將機器人的運行狀態、處理得到的相關數據上傳至后臺系統進行處理分析。

2.6.2 脫硫PH計沖洗

增加一套pH計自動沖洗DCS控制系統，將管線內12臺手動閥更換電動開關閥，在pH計量桶筒入口處增設2臺電動調節閥，利用DCS遠程控制，結合工藝參數設定要求，調整自動沖洗程序，系統可以實現pH及自動沖洗，吸收塔根據pH計參數實現自動補漿；pH計集水坑A/B泵出口手蝶閥改為集水坑A/B泵出口電動蝶閥；集水坑A/B泵至吸收塔、事故漿液箱手蝶閥改為集水坑A/B泵電動蝶閥，工藝水至集水坑A/B泵手動蝶閥改為工藝水至集水坑A/B泵電動蝶閥，與pH計量筒共同組成沖洗系統，控制石膏漿液的pH計數值，提升脫硫效率。

2.6.3 電石、焦化尾氣燃氣鍋爐給水自動

在現在基礎上更換給水控制系統主路調節閥，使用進口羅托克電動調節閥，引入自動順序控制系統，對被控對象給水流量、蒸汽流量和爐膛負荷使用調節器進行調節，利用現有的汽包水位變送器LT、給水調節閥KV及微積分調節器LC形成一個閉合的調節回路，滿足現有的燃氣鍋爐汽包給水自動需求。

3 結語

在當今智能化、網絡化的時代，與人民生活息息相關的化工領域也要不斷加強智能化、自動化技術的應用，對化工儀表要加強智能化技術研發，提升智能化儀表的各項功能以及數據監測的精確度，利用智能化技術不斷優化儀表的各項參數，提升智能化儀表在化工領域的應用程度，促進化工領域智能化的發展。