探討現(xiàn)代化工儀表及化工自動(dòng)化的過(guò)程控制

趙冬　劉玉麗

摘要：我國(guó)的化工事業(yè)正在隨著科技與經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步快速發(fā)展，相應(yīng)的化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所運(yùn)用的儀表也越來(lái)越朝著自動(dòng)化的趨勢(shì)發(fā)展。在化工發(fā)展的過(guò)程中，化工儀表起到的作用舉足輕重，本文便以當(dāng)前運(yùn)用化工儀表的主要類(lèi)型為研究基點(diǎn)，探討當(dāng)前工儀表的主要應(yīng)用情況，以期進(jìn)一步加深化工儀表的自動(dòng)化，促進(jìn)我國(guó)化工事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化工儀表；化工自動(dòng)化；過(guò)程控制

前言

化工自動(dòng)化指的是將自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備安裝到化工生產(chǎn)設(shè)備中，以代替人工作業(yè)，這個(gè)過(guò)程，便被稱(chēng)為化工自動(dòng)化。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過(guò)程中，化學(xué)工業(yè)所扮演的角色舉足輕重，在一般條件下，化學(xué)工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)該在全密閉的容器中進(jìn)行，而人工操作不僅不方便，也會(huì)有一定的危險(xiǎn)。在這種條件下，化學(xué)儀表的自動(dòng)化便能夠?qū)崿F(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程的安全高效，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)化學(xué)工藝指標(biāo)的科學(xué)控制。

1.當(dāng)前運(yùn)用化工儀表的主要類(lèi)型

在化學(xué)工業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)的過(guò)程中，會(huì)廣泛使用化工儀表，而主要的化學(xué)儀表可以根據(jù)不同的特點(diǎn)大致分為以下幾種類(lèi)型：

1.1化工溫度儀表

化學(xué)工業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，因原料與產(chǎn)品的特殊性，對(duì)溫度具有較高的要求，一般情況下，生產(chǎn)過(guò)程中的溫度都要控制在零下200攝氏度到1800攝氏度之間，在整個(gè)化工產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，劃分到化工溫度儀表中使用頻率最高的便是熱電偶與熱電阻兩種儀表。其基本原理是依托于總線技術(shù)，將相關(guān)信息輸入到DCS與其他溫度采集裝置中，以完成對(duì)化工生產(chǎn)溫度上的自動(dòng)控制。

1.2化工壓力儀表

在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，壓力是除溫度以外的另一種必要的化學(xué)反應(yīng)因素，如果在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中沒(méi)有控制好壓力，那么整個(gè)生產(chǎn)的效果也會(huì)大打折扣[1]。與此同時(shí)，化工生產(chǎn)設(shè)備也會(huì)在一定程度上受到壓力的影響，因此，在化工生產(chǎn)的過(guò)程中，壓力儀表的運(yùn)用也是必不可少的。壓力儀表的類(lèi)型也比較多，如特種壓力表、壓力傳感器、變送器等。

1.3化工物位儀表

所謂物位儀表在整個(gè)化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中所起到的主要作用便是控制化工生產(chǎn)的原料量，也是整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程中所必不可少的，在整個(gè)化工產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，劃分到化工物位儀表的主要有超聲波、直讀、電接觸、浮力、激光輻射、差壓以及電容等諸多方式，而其中使用最為廣泛且具有較強(qiáng)精確度的主要有矩陣渦流式、雷達(dá)式以及磁極伸縮時(shí)三種類(lèi)型。

1.4化工流量?jī)x表

而化工流量?jī)x表也是化工生產(chǎn)中必不可少的儀表之一，其測(cè)量原理主要有容積與速度兩種方法，在測(cè)量體積流量方面比較合適，而質(zhì)量流量則普遍采用推導(dǎo)法或直接法進(jìn)行測(cè)量?；ち髁?jī)x表中流量的含義與普通的流速存在一定的差異，流量指的是有效截面在單位面積留過(guò)的流體的體積以及質(zhì)量，有時(shí)還要借助積算儀對(duì)某段時(shí)期內(nèi)的流量進(jìn)行計(jì)算，而對(duì)流量的測(cè)量則要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行，有的要求大口徑的流量，有時(shí)候則是微小的流量，此外，一些固體的接遏制的流量和多相及脈動(dòng)流量等在介質(zhì)上都體現(xiàn)出了不同性質(zhì)[2]。

除以上四種儀表之外，還有一種在線過(guò)程分析儀表，主要用于相對(duì)高端的分析儀器，在普通的化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中，并不經(jīng)常用到。

2.當(dāng)前化工儀表的主要應(yīng)用情況

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，當(dāng)前化工儀表需要隨著時(shí)代的發(fā)展也擁有了越來(lái)越多的功能，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

2.1記憶功能

在傳統(tǒng)的化工儀表中，只能做到在指定的某一時(shí)刻做出最簡(jiǎn)單的記憶，而且記憶不能夠被完整保存，具有較大的缺陷。但將自動(dòng)化設(shè)備加入到化學(xué)儀表中去，則能夠利用計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器，將儀表所顯示的信息做出完整記錄，且將其系統(tǒng)保存，以便日后查看。例如，微機(jī)引入儀表后，存儲(chǔ)器就能夠?qū)η岸螤顟B(tài)的信息進(jìn)行記憶并將其保存下來(lái)，在需要的時(shí)候可以對(duì)存儲(chǔ)記憶進(jìn)行重現(xiàn)。

2.2可編程功能

在化學(xué)儀表中，將運(yùn)用大量的高科技軟件取代體積龐大的儀表硬件，并在電路控制的過(guò)程中，運(yùn)用芯片位控技術(shù)，控制相對(duì)繁雜的系統(tǒng)功能，進(jìn)行比較簡(jiǎn)單的軟件編程[3]。

2.3數(shù)據(jù)處理功能

在化工生產(chǎn)的實(shí)際操作中，化學(xué)儀表不可避免的會(huì)遇到自動(dòng)檢測(cè)與校準(zhǔn)、線性化處理、工程測(cè)量值相互轉(zhuǎn)換等一系列問(wèn)題，而且還會(huì)時(shí)不時(shí)的伴隨著外界干擾。而在化工儀表中運(yùn)用科學(xué)的計(jì)算機(jī)裝置，便能夠有效的運(yùn)用軟件來(lái)規(guī)避以上問(wèn)題，使化工生產(chǎn)中的硬件負(fù)擔(dān)更小，在數(shù)據(jù)的處理方面更加優(yōu)化。

2.4計(jì)算功能

計(jì)算機(jī)的運(yùn)用也意味著計(jì)算功能的實(shí)現(xiàn)，在化學(xué)儀表中運(yùn)用微型計(jì)算機(jī)，不僅能夠計(jì)算相對(duì)復(fù)雜的數(shù)據(jù)，還能夠在很大程度上提升計(jì)算結(jié)構(gòu)的精確性，而計(jì)算功能的實(shí)現(xiàn)能夠幫助化學(xué)儀表完成以下比較復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，以確定化工生產(chǎn)中的極大極小值等。

2.5復(fù)雜控制功能

與普通的化學(xué)儀表相比，實(shí)現(xiàn)化工儀表自動(dòng)化功能之后，能夠做到很多以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能，舉例來(lái)說(shuō)，在化工色譜儀器中，運(yùn)用自動(dòng)化的化工儀表便能夠通過(guò)色層分離的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜混合物的分離工作，進(jìn)而確定混合物中化學(xué)成分的含量。

2.6測(cè)量精確度更高

化學(xué)儀表的自動(dòng)化意味著計(jì)算機(jī)設(shè)備在化學(xué)儀表中的充分運(yùn)用，而計(jì)算機(jī)能夠完成短時(shí)間內(nèi)的反復(fù)數(shù)據(jù)測(cè)量，進(jìn)而計(jì)算數(shù)據(jù)的平均值，這也就在很大程度上提高了相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與精確度，減少了數(shù)據(jù)測(cè)量的誤差。

3.結(jié)論

化學(xué)工業(yè)的自動(dòng)化涉及到很多綜合性技術(shù)，在對(duì)化學(xué)儀器自動(dòng)化控制的過(guò)程中，以科學(xué)的計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托，能夠?yàn)榛どa(chǎn)過(guò)程提供更好服務(wù)。在未來(lái)的化工生產(chǎn)中，現(xiàn)代化工儀表需要與化工自動(dòng)化形成一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以提升化工儀表的準(zhǔn)確性，促進(jìn)化工生產(chǎn)的自動(dòng)化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]高東方，崔巖峰.執(zhí)行《工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文》中石油和化工建設(shè)工程部分注意事項(xiàng)[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2013，08（15）：218-219.

[2]沈耀亞，趙德智，許鳳軍.功率超聲在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)措施[J].現(xiàn)代化工，2014，06（22）：187-188.

[3]唐旭華.適應(yīng)教改形勢(shì)，培育精品教材，打造化工復(fù)合型人才——淺談化工自動(dòng)化及儀表課程設(shè)置的重要性及配套教材建設(shè)[J].化工高等教育，2011，07（15）：203-204.