现代化工仪表及化工自动化的过程控制分析何彪

现代化工仪表及化工自动化的过程控制分析何彪

何彪

（神华宁夏煤业集团煤制油分公司宁夏银川750411）

摘要：化工仪表与化工生产过程的自动化控制，可以基于现代化工生产的实际需要，并结合计算机技术、自动化技术，基于化工仪表的技术原理进行仪表改造。经过自动化改造之后的化工仪表，能够具备一定的可编程功能，仪表性能得以提升，同时兼具计算、记忆数据处理与控制监督等功能，能够有效提高化工仪表的使用效果。本文对现代化工仪表及化工自动化的过程控制进行分析。

关键词：现代化工仪表；化工自动化；控制分析

1化工仪表及其自动化的发展历程

化工仪表是工业自动化仪表的一个类型，要说明化工仪表及其自动化的发展，首先必须要谈工业自动化仪表的发展过程。工业仪表最早出现在1930年前后，当时的工业仪表应用远没有现在这么广泛，只是小部分应用于制药、钢铁冶炼等行业。由于当时科技的落后，仪表的缺点十分明显，体积庞大，用途单一，自动化程度低。科技的进步，气动仪表被人类发明出来了。直到1960左右，半导体技术和集成电路的发展，为自动化仪表的更新注入了强大的动力。自动化仪表体积变小，应用变得更广泛功能更加多样。而且与计算机的配套使用很大程度上提高了仪表的工作效率。在1970年左右，科技进一步发展，更好性能的自动化仪表层出不穷，仪表的应用也渗透到各行各业。真正意义上的化工仪表开始崭露头角，并在化工行业展现着越来越大的价值，一直延续至今。

2化工仪表主要类型

化学工业发展过程中是离不开自动化生产的，对化工仪表的应用也会更加广泛，而化工仪表也不是只有单纯的一种，依据不同的仪表特点，可以将其分为多种类型，下面简单介绍。

2.1温度仪表

在化学工业生产中，原料和产品都有着一定的特殊性，在温度的要求上也比较高。通常情况下，生产过程中其温度都要在零下200℃-1800℃之间，生产化工产品时，要对化工温度仪表进行划分，其中使用频率最高的是热电阻仪表以及热电偶仪表。这两种仪表的基本原理都是依托于总线技术，在DCS和其他的温度采集装置中将相关的信息输入进去，然后让其自动控制化工生产温度。

2.2压力仪表

压力仪表主要是出于控制化工产品生产过程中压力状态的需要，在化工生产中，压力因素是其中极为重要的变量，通过环境压力的改变能够更加高效而精准地完成化工产品的生产，此外，化工生产设备也会受到压力因素的影响。因此，在化工生产过程中，对于压力因素进行精准控制是极为重要的。一般来说，在化工生产过程中，应当将压力控制在300MPa以下。常用的压力控制仪器包括压力传感器、特种压力表（耐腐蚀、耐高温、抗震等特性）与压力变送器等。

2.3流量仪表

而化工流量仪表也是化工生产中必不可少的仪表之一，其测量原理主要有容积与速度两种方法，在测量体积流量方面比较合适，而质量流量则普遍采用推导法或直接法进行测量。化工流量仪表中流量的含义与普通的流速存在一定的差异，流量指的是有效截面在单位面积留过的流体的体积以及质量，有时还要借助积算仪对某段时期内的流量进行计算，而对流量的测量则要结合实际情况进行，有的要求大口径的流量，有时候则是微小的流量，此外，一些固体的间歇的流量和多相及脉动流量等在介质上都体现出了不同性质。

2.4物位仪表

物位仪表主要测量塔器和槽、罐类容器内某种介质的液位或两种不同比重液体的界面及固体物料的料位。液位计中最为常见的是玻璃管液位计、玻璃板液位计，其他还有差压式液位计和浮力式液位计（如浮球液位计、液位开关、浮筒液位计、浮标液位计、钢带液位计、储罐液位称重仪等）。用于固体物料料位检测的有电阻式料位计、电容式料位计、物位开关、重锤探测物位计、音叉料位计、超声波物位计、放射性料位计等。

2.5成份仪表

成分分析仪表用于检定工艺介质的成分及测定某种组分（或某些组分直至全组分）的含量。按其工作原理可分为电化学式分析仪（如电导仪、工业酸度计、氧化锆分析仪等），热学式分析仪（如热导式分析仪、热化学式分析仪、红外线分析仪）及磁导式分析仪、光电比色分析仪、质谱仪、工业气相色谱仪等。

3化工仪表的自动化控制功能

3.1化工仪表的记忆功能

传统的化工仪表通过逻辑电路与时序电路在某些特定时刻简单记忆化工仪表的运行状态，但这种记忆模式具有一定的缺陷，即在进行下一工作阶段运行状态的记忆时，上一阶段所记忆的运行状态会被覆盖，缺少了可追溯功能。在化工仪表实现了信息化与自动化转化之后，在仪表内部引进了微型计算机设备，通过计算机内部的随机记忆存储装置就能够实现仪表运行状态的持续记忆，并且可以具备多种运行状态的记忆功能。同时，由于在化工仪表内部加设了微型计算机，则化工仪表就具备了计算功能，可以进行更加复杂的计算，如极值计算、给定极限检测等，计算结果的精确性较高。

3.2数据处理功能

在化工生产的实际操作中，化学仪表不可避免的会遇到自动检测与校准、线性化处理、工程测量值相互转换等一系列问题，而且还会时不时的伴随着外界干扰。而在化工仪表中运用科学的计算机装置，便能够有效的运用软件来规避以上问题，使化工生产中的硬件负担更小，在数据的处理方面更加优化。

3.3化工自动化的执行功能

传统的化工仪表控制过程中需要人为的对仪表进行操作，由于员工的主观原因以及不同工艺产品的不同要求会对化工仪表的控制过程造成一定的影响，化工生产中的介质具有一定的腐蚀性或危害，需要在密闭的空间进行检测，在对相关参数进行检测时，可能会由于员工疏忽而造成一定的后果，通过编程对化工仪表的运行进行控制，进而执行相应的工作任务，其执行功能能够降低员工在工作中的危险，在较复杂的过程控制中还可以降低工作人员的劳动力，对化工产品的温度、压力、物位以及流量做出精准的判断，对于不符合要求的工艺做出及时和准确的反应，当化工仪表在工作过程中一旦发生故障，通过化工自动化的执行功能，可对其进行及时的判断，并发出停止仪表的不正常运行命令，提高对工艺产品参数的检测准确性。

4自动化仪表在化工生产中的发展趋势

以计算机在自动化控制为例，现阶段工业生产中，已经越来越普遍地运用计算机对连续工作的对象进行自动控制，计算机不仅能对被控对象及时采集信号，进行计算处理，动态地发布命令，并且可精确地在允许的时间范围内完成对被控对象的自动调节。此外，用计算机实现实时控制，不仅可以提高控制的准确性，降低生产成本，还可大大提高产品质量和生产效率。未来化学工业中自动化仪表的发展离不开计算机信息技术的支持，只有把计算机数字化技术充分运用到自动化工业仪表中，才能使自动化工业仪表朝着智能化、网络化、总线化、开放性的方向进一步发展。

结束语：

随着自动化技术在现代化工仪表中的渗入，使化工生产过程控制中设计到的各个模块都变得更加智能化，这在一定程度上不但减小了工人的劳动强度，为员工的健康和安全提供一定的保障，现代自动化仪表设备还取代一些功能单一的简单逻辑电路，节省出大量的空间，通过使用计算机进行编程和分析，大大提高了化工生产的效率，在原有的基础上提高了化工仪表的执行能力，当仪表发生故障时做出准确的判断和正确的反应，使现代化工仪表的运行环境更加安全，同时也为我国的经济带来巨大的效益。

参考文献：

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[3]张洪翠.探讨现代化工仪表及化工自动化的过程控制[J].化工管理，2015，01：199.