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化工生产中自动化控制仪表探讨
化工生产中自动化控制仪表探讨
摘要：生产实践中的自动化控制是科技创新的完善体现，需要综合多学科的先进技能、知识及计算机理论学科的集成化支持，同时其必不可少的控制仪器为自动控制仪表。本文从化工生产角度出发探讨了自动化控制仪表的含义分类、产生发展、工作属性、功能开发及其未来的应用发展趋势，对提升化工生产效率、企业经济效益，社会综合效益，巩固仪表控制的安全操作性、灵活应用性有积极有效的促进作用。
关键词：化工生产；自动化控制；仪表
中图分类号：P634.3+6文献标识码：A文章编号： 引言：
化工生产的过程中能够实现自动化的目标，主要就是因为在化工生产的过程中，化工技术工艺上加入了自动化的设备以及装置，部分的化工生产过程已经从手工操作转向自动化生产加工，化工生产的过程在一定程度上已经实现了自动化地运行，自动化设备对化工的生产进行管理的方式，就是化工产生过程的自动化，也就是化工自动化。 1.化工生产自动化仪表分类 1.1 温度仪表
化工生产现场设备或管道内介质温度一般都需要指示控制,大多数采用接触式测量,在现场指示的水银玻璃温度计多被双金属温度计取代,最常用的是热电阻、热电偶。特殊热电阻有油罐平均温度计等特殊热电偶和耐磨热电偶(如乙烯裂解炉、催化裂化及丙烯睛装置用高速流动状态下测量高温)、表面热电偶(根据测量物体表面形状而定)、多点式热电偶(用在反应器、合成塔、转化炉等处),防爆热电偶等。热电阻、热电偶信号多直接进入DCS或其它温度采集仪表,一体化的温度变送器(两线制)等因现场总线技术兴起而逐渐普及。 1.2 压力仪表
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化工生产过程中，压力往往与安全密切相关,所以压力仪表受到工程高度重视。压力范围最高可到300MPa(高压聚乙烯反应器)。压力传感器、变送器和特种压力仪表采用多种原理,而且可用于高温介质、脉动介质、粘稠状、粉状、易结晶介质的压力测量,精度可达0.1级。压力表分液柱式、弹性式、活塞式压力校验仪三类。作为压力调节系统除采用压力变送器将信号送到DCS或其它调节器外,位移平衡式基地式调节器仍常用在现场。 1.3 物位仪表
化工行业生产中，很多储槽及容器在计量中多以液位测量为主。由于测量过程与被测物料特性关系密切,所以除浮力式仪表外,物料仪表没有通用产品。按测量方式分为直读式、浮力式、静电式(差压)、压力、电接触式、电容式、超声波式、雷达式、重锤式、辐射式、激光式、磁致伸缩式、矩阵涡流式等,其中雷达式(0. 3% )、磁致伸缩式(0. 05% )以及矩阵涡流式液位计(±1mm)精度高,在化工行业正在逐步普及。 1.4 流量仪表
流量仪表是化工行业温、压、液(位)、流四大参数中内容最丰富的一个门类。在市场经济发展的今天，对流量计量结算的重视是不言而喻的。从控制的角度看稳定和优化是两大永恒的主题,都要用流量来考核。而流量本身与流体及管道的关系又很大。我们今天说的流量,不是一般的流速,而是单位时间内流体有效截面的流体的体积和温度及压力补偿,还需要求知管道中一定时间内流过的累积的流体体积和质量(流量积算仪)。面临的要求是:大口径流量、微小流量;高温介质、低温介质的流量;高粘度介质、强腐蚀介质的流量;粉料、粘污介质的流量脉动流、多相流等的流量。流量测量原理大致分有速度法、容积法测量体积流量,直接法、推导法测量质量流量。实际上细分有节流式或差压式(孔板、喷嘴、文丘里管等)、转子式、容积式(椭圆齿轮、腰轮、旋转活塞等)、速度式(水表、涡轮、靶式、电磁、超声波、涡街、质量流量计等。差压式还有毕托管、阿牛巴管、内锥等,质量流技有热式质量流酬寸、科里奥利质量流量计等。在诸多流量计中,国内对电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、内锥流量计近年来推
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广力量较大。实际上,在管道化生产中,孔板+差压变送器和一体化孔板流量计等仍为主要测量控制流量的手段。当然各种流量计应用场合不同,有些是不可取代的,如科式流量计精度可达±0. 2% ,所以有着各自的市场份额。
1.5 分析仪器和在线过程分析仪
从工艺上看,生产过程中对温度、压力、流量、液位等工艺参数的保证,只是间接保证最终产品或中间产品的质量合格,所以对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成分分析是非常重要的。又从环境保护的角度看,排放的物质的成分也是要分析和在线监测的。总之,化工生产中对于分析仪器和在线过程分析仪的需求是迫切的。除去需求旺盛外,分析仪器的高科技含量,特别是对多学科配合要求高等,使得近年来分析仪器的科研和应用投人力量大,主要有液相色谱、气相色谱、质谱、紫外及红外光谱、核磁、电镜、原子吸收及等离子发射光谱、电化学等分析仪器。此外就是软测量技术的应用,这是把常规检测和计算机信息处理、科学运算结合起来的,可以通过数学模式经验型的间接检测技术,它是很有前途的。在乙烯生产中使用工业色谱仪作为在线质量分析仪,还用微量水分析仪分析乙烯裂解装置中各种干燥气体的水分。在丙烯睛装置中,使用质谱仪可以在几秒钟之内分析多种组分,由计算机算出转化率,在线质量分析仪的处理部分近年也受到重视。近红外(NIR)在线分析仪在炼油方面可在几秒钟或1~2min内测定汽油、柴油等十几种质量参数,而且比传统的烃烷值等测定方法节省投资,这在国内将得到推广;NIR在石化装置方面应用也很广,如用在聚乙烯、聚丙烯等装置的在线分析。 2.化工生产自动化控制仪表的优势功能
在化工生产中，各类自动化控制仪表体现出的主体特征为：均采用现代化的微电脑芯片及综合技术令空间体积有效降低，提升了仪表仪器的运行操作可靠性及抗干扰能力，令各项自动化控制设备以逸待劳，实现了事半功倍的控制效果。具体体现在，仪表中合理引入了编程功能，令各类计算机软件融入仪表仪器中从而代替了大量的逻辑性硬件电路，实现了硬件软化的创新改变。尤其在控制电路中合理应用接口芯片富含的位控特性履行复杂的功能性控制。同时其软件的编程
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也并不复杂，主体用存储控制类程序取代了传统的顺序性控制。倘若用硬件代替则需要一整套控制及定时电路，无法与软件移植的结构简易性相媲美，因此编程功能软件的合理引入实现了替代常规逻辑电路的综合优势发展。再者化工生产中的自动化控制仪表还富含记忆功能，在以往的仪表中由于主体采用组合逻辑性与时序性电路，因而其仅能在某时刻对简单状态记忆，当下一操作状态来临时，前一状态记忆的信息便会消失。而当微机合理引入仪表后，其中的随机存储器便可实现对迁移运行状态信息的综合记忆，只要保持通电便可一直对这些信息记忆保存，并可同时对多类信息状态进行记忆，实施重现处理等。当然微型计算机系统的引入还令化工自动化仪表具有了丰富的计算功能，能处理较高精度的计算。例如在仪表控制中经常计算常数的乘法、除法，合理确定极大值与极小值，对给定极限进行检测、运算与比较等。在完成计算后仪表还会对各类数据进行线性化处理、自我检验、对各类工程值与测量值进行合理转换并实施对抗干扰问题的参数分析等，这些均可由微处理器及其软件工具完成，不仅可降低化工生产自动化仪表运行中的硬件负担，同时还丰富了仪表的多种类处理功能，令其进行对综合生产信息的检索及工作程序的优化完善等。 3.结语
自动化仪表还处于不断改革和创新当中，而且在化工生产中的应用也越来越广泛，规模也越来越大，由于计算机的普及和高科技技术的先进，使得自动化技术在化工生产中越来越受器重。自动化仪表由于有微型处理器的支持，实现了高效、机动灵活、高速以及多功能的性能，我国的化工生产中，已经离不开自动化仪表以及自动化技术，而且自动化仪表的发展水平也会不断迈向新的台阶，实现更高的要求和控制功能。化工工业活动影响国家的经济命脉，影响人们的生活质量水平，能够为社会创造很高的经济价值和利益，化工自动化仪表广泛在化工生产中应用也会发挥不可小觑的影响和作用。
参考文献：
[1] 毛康法.化工自动化仪表的发展与应用浅析[J].城市建设，2010（7）.
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[2] 王晓军.化工生产自动化仪表的功能及发展前景[J].中国科技博览，2011（25）
[3] 杜海亭，徐飞.浅议化工仪表及自动化的发展情况[J].中国科技纵横，2011（15）
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