化工生产控制自动化及仪表探究
张永波
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张永波,. 化工生产控制自动化及仪表探究[J]. 中国仪器,202112. DOI:10.12721/ccn.2021.157120.
摘要: 随着自动化技术的不断发展,我国各个领域在生产中逐渐应用了各种类型的自动化控制设备或仪器,化工生产领域也同样如此,
如今更是随着计算机技术的联合应用,使得化工生产控制自动化水平得到了极大的改善和提升。为了能够使得化工生产自动化控制水平进一步得到提升,改善化工生产对人员的危害,对此,本文将通过对化工生产控制自动化相关方面进行分析,并尝试探究自动化控制仪表在化工生产中的作用。希望文章的分析探讨能对我国化工生产领域提升控制自动化带来参考价值。
关键词: 化工生产;控制;自动化;仪表;探究
DOI:10.12721/ccn.2021.157120
基金资助:

前言:

化工领域的发展对我国的经济建设起到了重要的保障作用,同时也影响着人们的日常生活。化工生产是社会创造价值经济的重要组成部分,是直接影响其他现代化工业领域先前发展的决定性因素。可见,发展化工生产力具有非常大的作用和意义。然而化工生产通常是在密闭的空间进行着,通过密闭的容器或设备,在连续的或高压、或真空、或高温、或超低温的情形下进行,我们都知道,化工生产过程中很多化工原料、介质都具有毒素性、粘附腐蚀性以及易燃、易爆性。可以说化工生产过程中对人体健康的威胁是非常大的,因此,我国开始大力发展化工生产控制自动化,其目的就是在保障我国劳动人民的健康权益不受侵害的同时,还能稳定提高化工生产力。

一、实施化工生产控制自动化的意义和作用

在了解化工生产控制自动化之前首先来了解什么是生产自动化,自动化是指机器设备、系统或过程(生产、管理过程)在没有人或较少人的直接参与下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制,实现预期的目标的过程[1]。那么化工生产控制自动化就是在化工生产过程中,在运行设备和仪器上安装自动化控制设备或仪器,从而减少或代替人工操作。简单的说就是用机器来代替人类去实现建设生产,这样不仅能避免人工作业时可能受到的化学危害,还能极大的提高生产效率以及精准度。以往人工操作时需要避免危险需要加大防护力度,从而也就影响了工作进度,并且在生产过程中还要对生产状态等情况进行分析、判断,不可避免的就会出现失误问题,造成的结果就是生产缓慢而且精确度不高。基于这些因素,化工领域生产才迫切需要自动化控制设备的不断加入,在这种形势下,各种自动化装置应运而生,并且推进了常规仪器的自动化发展进程,极大了改善了化工生产环境和生产效率,自动化控制仪表就是其中之一,该项自动化技术的应用最大程度的提高了化工生产的精确度,随着各项科学技术的发展联合应用,如今我国许多化工生产企业都大量的投入了各种自动化仪表,并且和计算机、半导体等技术相结合达成了数模共存、气电结合的自动化生产模式,形成了取长补短、协调生产的新局面。实践证明自动化生产模式可以实现大规模连续同步的高效率、高质量生产。控制自动化仪表的投入对化工生产提升化工生产力有着重要的作用,也对我国化工生产建设实现智能自动化有着重要的研究意义。

二、自动化控制仪表的优势

随着科技的发展,当前微电脑芯片科技技术在仪表中的应用,极大的改变了传统仪表的各项功能,包括仪表体积大小、抗干扰性能、工作运行性能。首先体积上因微电脑芯片的改良,仪表的体型和大小可以根据实际化工生产条件的要求而变换,这对于化工企业合理安排生产空间有着很大的益处,其次,抗干扰性能也比之前的仪表强出很多,在大多数情况下基本不会出现干扰情况而失去控制精准度。第三,运行性能方面也得到了大幅度的提高,在各种极端环境下也能轻松应对。第四,微型计算机让自动化仪表可以进行更多、更复杂的精确计算,并能将各项计算数据传达至各控制单元。极大的缩短了人工检测、计算、指令操作的流程时间[2]

三、自动化仪表的控制分类

如今自动化仪表的包含了很多种类,下面将列举两种化工生产中比较重要的仪表控制分类。

(一)温度仪表

在化工生产中对温度的控制方面比较多,会根据不同生产环节进行不同的温度控制,而温度仪表的作用是非常大的,是顺利完场生产的重要内容。因为在生产过程中有些化工原料、介质等如若没有控制好温度,就会因超过温度限定而破坏原料性能、结构,使之释放出有毒的气体或因高温而爆炸,有的化学物质还会因为易燃而变得具有腐蚀性、粘附性。会对生产设备以及场内人员造成不同程度的后果。因此必须要采用精准度高的温度仪表来指示温度和控制温度。

(二)流量仪表

在化工生产过程中要对各生产设备的流量数据进行精准控制,以此保证化工熔炼、提取所需介质的数量,我国曾经使用过容积法、速度法等来控制流量,随着科技的应用,后来又接连使用过超声波流量计、电磁流量计以及质量流量计等,以及管道化化工生产之中,也广泛采用过差压变送器加孔板以及一体化的孔板流量计,这些依然是检测、控制流量的主要手段,而如今智能自动化流量仪表逐渐的取代了一些传统仪表。在流量监测、输送控制方面都更加精准[3]

(三)压力仪表

压力仪表也是化工生产中必备的仪器,其精准度要求随着工业水平的提升也逐渐变高,通以上两种仪表相同,自动化压力仪表可以同其它单元设备进行连接,一旦压力异常就能自动控制设备停止运行,对比传统压力仪表显然更符合现代化生产的要求。

四、仪表自动化应用未来发展方向

(一)传感器在化工仪器仪表中的运用

现在市场上越来越的的各种智能仪表出现,尤其加装传感器的仪表,采集数据更加准确,。传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器担负着信息采集的任务,它的发展对化工仪表自动化的发展起到了促进作用。近几年,随着智能技术的快速发展和广泛普及,新型传感器的研制和应用层出不穷,传感器正逐渐向着高度集成化、智能化、高效化发展,如NMR、智能光控技术等等。在仪表调节中,可将已经突破了传统统计数学和传统几何图形的新型并非纯图形的非线性技术加入到比例、积分、微分三种传统调节规律中,进而适应于多回路控制系统之中。在传感器材料运用方面,新材料的发展为传感器技术的发展提供了新的物质基础,例如用高分子聚合物薄膜制成温度传感器,光导纤维能制成压力、流量、温度、位移等多种传感器,为化工仪表的微小化、集成化和智能化提供了重要条件。例如硅是目前世界上矿藏最丰富且微电子工艺最成熟的半导体材料,也是光电集成最理想的半导体材料,用这种材料制造的光热探测器其主要特点是灵敏度高、响应速度快,且具有较高的响应频率、探测波段大等优点[4]

(二)可编程控制器在化工仪器仪表中的运用

运用可编程控制器可以准确分析采集的数据,并根据设定的程序做出相应的控制命令。微处理器在化工仪表中的应用主要是用可编程控制器的运用软件对硬件逻辑电路进行替代,利用一些嵌入式软件对自动化工业仪表的内部操作进行编程,取代硬件中的定时控制电路,进而使硬件电路结构更加简化,使化工仪表逐渐向微小化、集成化与智能化发展。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,可以擦写程序,是的自动化仪表在化工行业的应用更加多样化,通过软件提高化工仪表的测试功能,保证测试数据的准确性。

(三)调节器在化工仪器仪表中的运用

 在短短四分之一世纪的时间内,微处理器的发展日新月异,随着微处理器的迅速发展,在一定程度上也促进了常规化工仪表的发展,新型的数字仪表得到了高速发展和应用,多种复杂的运算功能有效增强了调节器的功能性,并可以在同一时间输入多种制式信号。EEPROM虚拟技术的运用有效提高了工业生产工艺水平,操作也比较简便[5]

五、化工工业中仪表自动化的应用

(一)仪表的预防性维护

在仪表维护期间,对实际状况进行全面勘探至关重要,充分了解各方面基本情况之后,需针对运作原理展开系统性研究,并制定针对性措施。同时,对制定的切实可行的措施进行深入探讨,考虑其可靠性、先进性、可行性、经济合理性、实施情况等,并制定相应的行为规范,进一步优化、细化实施方案。

(二)最优控制

在化工工业中应用自动化仪表时,可实行最优控制策略,使系统的性能达到最优化。最优控制能够优化各个操作流程,在化工安全生产中可以起到一加一大于二的作用,实现经济效益最大化。最优控制为化工生产企业提供了良好的生产环境,在实际应用过程中,有效解决了生产时由于人工控制而出现的多种弊端,逐渐实现规范化、有效化管理,并扩大应用范围。

(三)人机界面结合,提高职业能力

在化学加工工业中,为了提高应用自动化仪表的技术水平,应加强仪表自动化管理和操作人员的培训工作,通过不断学习,促使员工不断汲取新知识,积累经验,加强创新意识,进而提高自身的技术水平,并根据化工企业当前状况制定针对性的改进方案。进而在自动化仪表控制过程中,为我国化工工业向着多样化、大型化、连续化、自动化的趋势发展提供有效助力,以快速提升化工生产企业经济效益,促进化工生产企业良好发展。

结束语:

随着国民经济技术的快速发展,化工自动化技术的应用也越来越广泛,作为现代制造领域中最重要的技术之一,化工自动化技术无论是在应用范围,还是在规模上都在不断扩大,在这一背景下,自动化仪表的性能也得到了提升,呈现出高效性和高机动灵活性等,我国仪器仪表行业必然会取得高质量发展,出现新的变化,而化工生产当中自动化仪表的应用未来也将发挥举足轻重的作用。

参考文献:

[1]冯润兰. 化工生产控制自动化仪表故障的排除方法探究[J]. 工程技术(文摘版). 2020(11):271-272.

[2]居玮. 探究自动控制系统在石油化工中的应用--评《石油化工自动化及仪表》[J]. 电镀与精饰, 2020(20):117-118.

[3]卢俊丞, 蔡春明. 工业自动化仪表与自动化控制技术应用探究[J]. 中国化工贸易, 2018(59):123-124.

[4]翟丽英. 化工生产中自动化控制仪表探究[J]. 科学与信息化, 2017.000(024):28-30.

[5]庄仁选. 化工自动化仪表及控制系统智能化的研究[J]. 装备维修技术, 2020(74):188-190.