现代化工仪表及化工自动化的过程控制管窥

现代化工仪表及化工自动化的过程控制管窥

王鹏

王鹏

运城晋腾化学科技有限公司044100

摘要：根据自动化技术在现代化工领域的应用，对化工自动化的必要性进行了论述，并对化工的仪表进行了分类和性能以及发展上的探讨。

关键词：自动化；仪表；化工；应用；过程控制

1仪表的种类以及性能

仪表在自动化中的应用很广泛并且可以根据其不同的特点不同的原则对仪表进行分类，以下文章就其在生产过程中对数据采集的特点对仪表的分类具体的进行了分析。

1.1温度仪表。在化工生产中由于其生产的特点，因此对温度的要求十分的严格，因为本身化工业就是通过化学反应以及化学变化对化学原料进行加工和变化的，因此需要对反应的环境进行温度以及压力的控制。温度在化学生产中的范围一般是-200~+1800℃，一般是通过

接触的方法进行测量。热电阻仪表以及热电偶仪表是最常用的。现代的电子技术直接将仪表受到的信号录入DCS或者是进一步的温度的采集仪表，这也是总线技术应用的发展结果。这种两线制的一体化变送器将自动化的温度控制变为了现实。

1.2压力仪表。上文中也提到了，温度和压力是化学反应的不可或缺的条件，只有在一定的压力下一些反应才会发生，没有压力保障反应无法进行或者是无法有效进行生产就会受到影响。而压力除了对生产有着重要的影响外对人身以及设备也有着影响，因此对压力进行有效的合理控制也是必不可少的。而在压力的控制工作中仪表就是关键。在化工生产中常用的压力值就是负压至300MPa的范围。由于对压力进行测量可以根据很多的原理，因此压力仪表也种类繁多，常用的仪表有以下几种：压力传感器、特种压力表以及变送器等等。而对压力的测量介质主要有以下几种：高温的介质、脉动的介质、粘稠状的介质、腐蚀性的介质容易结晶以及粉状的介质等等。并且精度级别可以达到0.1级。而压力表的形式则是根据测压力的场合不同可以分为以下三类：弹性式、液柱式以及活塞式。压力仪表测得了压力值后被送至DSC或者是调节器。而调节器在现场的测量以及控制的使用也是很普遍的，一般都是使用位移平衡调节器或者是基地式的调节器。

1.3物位仪表。化学反应除了对温度以及压力有所要求之外最主的就是原料，而原料的量的控制是关键。因此在生产的过程中需要对原料或者是成品以及半成品进行实时的测量监控，大多数的物料测量都是采用的浮力式的测量方式，因为需要对被测物进行接触因此除了此类仪表之外没有通用的产品。可以根据测量的方式的区别对物料的仪表进行以下分类：直读、浮力、差压、电接触、电容、超声波、重锤以及激光辐射和音叉等等多种形式，而其中精度最高的为雷达式以及矩阵涡流式和磁极伸缩式的测量方式了。精度分别可以达到0.3%、0.05%以及±1mm的精度高，并且随着其技术的推广在石油化工的生产领域开始得到普及。

1.4流量仪表。流量的数据测量贯穿于整个化工生产的过程中，并且也是温度、压力、液位以及流量这四个在化工参数测量中内容最丰富的。在化工生产中所说的流量和普通的流速还是有所区别的。这里的流量是有效的截面在单位面积留过的流体的体积以及质量，有时候还

要通过积算仪对一段时间的流量进行计算。而对流量的测量更具条件的不同而不同，有的要求大口径的流量有时候则是微小的流量。温度的高低介质的流量也具有不同的性质，而介质的黏度一级腐蚀性流量也有着其独有的特点，另外像是一些固体的接遏制的流量和多相及脉

动流量等。流量测量原理上大致分有速度法、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压差式、速度式。

1.5在线过程分析仪。现代化工生产自动化需要全部的工艺参数的自动化测量与控制，因此，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，而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生产过程控制

成功与否的根据，在线过程分析仪的应用，可以实现化工生产控制和分析的完全自动化。在应用中，在线过程分析仪往往要与高精尖的分析仪器配套使用，一般包括液相色谱、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。

2化工仪器仪表的新发展

2.1仪表有了可编程功能。计算机的软件进入仪表，可以代替大量的硬件逻辑电路，这叫硬件软化。特别是在控制电路中应用一些接口芯片的位控特性进行一个复杂功能的控制，其软件编程很简单。而如果带之以硬件，就需要一大套控制和定时电路。所以软件移植入仪器仪表可以大大简化硬件的结构，代替常规的逻辑电路。

2.2仪表有了记忆功能。以往的仪表采用组合逻辑电路和时序电路，只能在某一时刻记忆一些简单状态，当下一状态到来时，前一状态的信息就消失了。但微机引入仪表后，由于它的随机存储器可以记忆前一状态信息，只要通电，就可以一直保存记忆，并且可以同时记忆许多状态信息，然后进行重现或处理。

2.3仪表有了计算功能。由于自动化化仪表内含微型计算机，因此可以进行许多复杂的计算，并且具有很高的精度。在自动化仪表中可经常进行诸如乘除一个常数、确定极大和极小值、被测量的给定极限检测等多方面的运算和比较。

2.4仪表有了数据处理的功能。在测量中常常会遇到线性化处理、自检自校、测量值与工程值的转换以及抗干扰问题。由于有了微处理器和软件，这些都可以很方便的用软件来处理，一方面大大减轻了硬件的负担，又增了丰富的处理功能。自动化仪表也完全可以进行检索、优化等工作。

2.5仪表的测量精度高了。由于自动化仪表的中心控制系统是微型计算机，可以进行快速多次重复测量，然后求平均值。这样就可以排除一些偶然的误差与干扰。

2.6仪表具有修正误差的能力。实时地修正测量值误差是较为复杂的功能。装有微处理器的仪表可以减少误差，依靠限制干扰来提高精度。

2.7仪表能够实现复杂的控制功能。实现自动化以后，一些常规仪表不易实现的功能，在自动化仪表中就很容易实现。比如一台气相或液相色普仪，这种仪器利用对于复杂化学混合物进行色层分离的方法来确定样品中存在的每一种化学成分的含量。电子技术、计算机技术的发展，也促进了常规仪表的发展，新型的数字仪表，智能化仪表，程序控制器，调节器等也不断投入使用。现在我国大、中、小型企业以及广大乡、镇企业依据不同的生产实际和需求，气动仪表、电动仪表、模拟仪表、数字仪表以及各种智能化仪表，计算机等都在进行使用，形成了气电结合、模数共存、取长补短，协同发展的局面。它们构成的各种自动化控制系统极大地推动着我们的现代化建设事业。

3结论

化工生产过程自动化，是一门综合性的技术学科，它是利用自动控制学科仪器、仪表学科，以及计算机学科的理论与技术，服务于化学工程学科的。现代化工工艺及设备与自动化装置已经构成了有机的整体，使仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能，使化工生产自动化水平不断提高。

参考文献：

[1]丁秋琴，姜盈盈.探讨现代化工仪表及化工自动化的过程控制[J].化工管理，2014（23）:178-180.

[2]邓旸，张德良.现代化工仪表以及化工自动化的过程控制[J].民营科技，2013（03）:31-35.

[3]孙宏杰.浅议化工仪表及自动化的发展情况[J].黑龙江科技信息，2010（09）:43-50.