石油化工自動化儀表控制技術(shù)及儀表控制

施文杰

摘要：自動化技術(shù)屬于未來工業(yè)的主要發(fā)展趨勢，尤其是在石油化工行業(yè)中全面實現(xiàn)設(shè)備的自動化。利用使用自動化控制技術(shù)，不僅能夠有效提高石油化工行業(yè)生產(chǎn)效率，還能夠使企業(yè)生產(chǎn)成本得到降低，促進化工產(chǎn)品質(zhì)量及企業(yè)經(jīng)濟效益的提高。但是傳統(tǒng)自動化儀表目前已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代石油化工行業(yè)的發(fā)展需求，人們要有效加強自動化儀表控制技術(shù)的研究，使其能夠朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化的方向發(fā)展?；诖耍撐木蛯κ突ぷ詣踊瘍x表控制技術(shù)進行了全面的研究。

關(guān)鍵詞：石油化工；自動化儀表控制技術(shù)；儀表控制

中圖分類號：TP302 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）15-0245-02

目前，我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展較為迅速，機械制造行業(yè)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互結(jié)合發(fā)展，以此為儀表自動化的控制提供了有效的技術(shù)支持，實現(xiàn)儀表自動化控制，能夠使石油化工設(shè)備穩(wěn)定性及安全性得到有效提高。但是目前我國儀表自動化技術(shù)和發(fā)達個國家相比較為落后，起步較晚，在實際使用過程中具有多種問題。所以，對儀器自動化儀表控制的研究尤為重要，從而促進石油行業(yè)能夠更加科學(xué)的發(fā)展。

1 石油化工自動化儀表控制技術(shù)分析

因為石油化工行業(yè)自身具有較大的危險性，所以還有化工管理過程中的安全生產(chǎn)尤為重要。在技術(shù)人員實現(xiàn)自動化儀表操作過程中，要保證石油化工生產(chǎn)的安全性，其在實際生產(chǎn)中尤為重要。所以，就要使石油化工自動化儀表控制審視進一步的提高，并且加強生產(chǎn)過程中的檢查及控制力度，充分掌握生產(chǎn)進度及精準(zhǔn)性，及時了解實際生產(chǎn)過程中的問題及安全隱患，并且制定相應(yīng)的措施，保證企業(yè)生產(chǎn)的安全性[1]。目前，石油化工自動化儀表控制技術(shù)為以下內(nèi)容。

1.1 檢測模型分析技術(shù)

在自動化控制過程中，其中尤為重要的技術(shù)就是監(jiān)控模型技術(shù)，此技術(shù)能夠?qū)ιa(chǎn)運行的情況進行全面掌握，從而有效且及時的診斷機械設(shè)備中的故障，以此使安全生產(chǎn)可靠性得到有效提高。企業(yè)在使用檢測模型的過程中，能夠提前知道可能發(fā)生的情況，并且還能夠?qū)ιa(chǎn)鏈安全性進行控制。利用監(jiān)控模型技術(shù)還能夠了解企業(yè)運行的基本情況及進度，預(yù)測企業(yè)生產(chǎn)過程中的安全隱患，以此有效降低行業(yè)的風(fēng)險。

1.2 分析自動化檢測及修復(fù)技術(shù)

一般在石油化工企業(yè)實際操作過程中，儀表自動化技術(shù)的使用能夠使石油化工企業(yè)安全生產(chǎn)得到提高，并且保證設(shè)備能夠安全有效的運行。我國目前的信息技術(shù)發(fā)展在不斷的加快，自動化檢測能夠根據(jù)設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)故障自動檢測，并且對其進行修復(fù)處理，還能夠保存相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而幫助工作人員及時發(fā)現(xiàn)其中的故障，之后制定相應(yīng)的措施，有效降低石油化工生產(chǎn)成本，使工作效率得到有效提高[2]。

1.3 實時儀表監(jiān)控技術(shù)

目前石油生產(chǎn)實際操作過程中，對石油生產(chǎn)安全性進行保證的主要技術(shù)就是儀表監(jiān)控就，此種技術(shù)屬于實際生產(chǎn)過程中的主要內(nèi)容，其將中心處理器及其他軟件作為基礎(chǔ)，對儀器中的數(shù)據(jù)進行全面分析，以此能夠使工作人員充分了解石油生產(chǎn)進度，其對于生產(chǎn)操作的降低具有較大的幫助[3]。圖1為實時儀表監(jiān)控技術(shù)的結(jié)構(gòu)。

2 石油化工儀表自動化控制技術(shù)的特點

2.1 自動化儀表的特點

總體分析，自動化儀表主要是根據(jù)先進微電腦芯片技術(shù)有效實現(xiàn)自動化控制，其不僅能夠縮小自身體積，使測量抗干擾性及可靠性得到有效的提高，還能夠在石油化工生產(chǎn)過程中使用，從而充分發(fā)揮自身的作用。首先，其位置控制硬件電路具有可編程的功能，利用軟件部分接口芯片進行復(fù)雜控制，使順序控制轉(zhuǎn)變?yōu)榇鎯刂?。其次，具備記憶存儲功能，能夠隨機將此部分信息到存儲器中存儲，并且進行保存；最后，具有良好的計算功能，因為微型計算機是到自動化儀表中進行配置的，所以要求其能夠?qū)崿F(xiàn)高精度復(fù)雜計算，并且對極大值及極小值進行明確，具有強大的計算功能[4]。

2.2 檢測方式

使用儀表自動化控制檢測方式。在實際生產(chǎn)過程中，石油化工行業(yè)的溫度會出現(xiàn)過高或者過低的情況，這個時候?qū)τ跍囟扔嬀陀幸欢ǖ男枨?，但是不能夠使用水銀玻璃溫度計，此會對熱電阻信號及熱電偶信號的傳輸造成影響?？梢允褂秒p金屬溫度計，并且在生產(chǎn)過程中要對儀表檢測精準(zhǔn)性進行檢測，從而提高化工企業(yè)的效益。比如，在對生產(chǎn)環(huán)節(jié)溫度變化進行動態(tài)觀察的過程中要根據(jù)儀表對目前生產(chǎn)溫度進行明確，以此有效實施溫度控制措施。保溫產(chǎn)品的液位能夠得到生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量等一系列的相關(guān)信息，從而有效實現(xiàn)可視化的生產(chǎn)。對壓力值及流量等工藝參數(shù)進行重視，能夠有效為生產(chǎn)提供較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持[5]。

3石油化工自動化控制中的儀表控制

目前，我國社會經(jīng)濟在不斷的發(fā)展，人們對于石油化工產(chǎn)品需求在不斷的增加，以此導(dǎo)致現(xiàn)代石油化工市場存在供不應(yīng)求的情況，從而促進了石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展。在石油化工生產(chǎn)過程中，儀表控制屬于尤為重要的環(huán)節(jié)。儀表控制在石油化工自動化中的優(yōu)勢為智能化、數(shù)字化及網(wǎng)絡(luò)化等，使用先進信息技術(shù)，能夠為石油化工自動化控制提供基礎(chǔ)的分析、存儲及預(yù)測的能力。雖然石油生產(chǎn)效率在網(wǎng)絡(luò)、計算機及數(shù)據(jù)信息等技術(shù)方面具有明顯的提高，但是其在石油生產(chǎn)過程中具有大量易燃易爆及有毒的物質(zhì)，所以在石油生產(chǎn)過程中要求相關(guān)技術(shù)人員通過自動化控制儀表對生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)進行嚴(yán)格的控制，從而使石油化工生產(chǎn)可靠性及安全性得到提高。另外，相關(guān)部門還要實現(xiàn)只有化工生產(chǎn)信息化管理，從而使石油化工行業(yè)生產(chǎn)效率得到提高，降低石油化工生產(chǎn)人員勞動強度，提高產(chǎn)品質(zhì)量及經(jīng)濟效率[6]。目前，石油化工自動化控制儀表策略為：

3.1 常規(guī)控制

通過常規(guī)DCS、電動單元組合儀表等儀器的發(fā)展分析，石油化工各行業(yè)的自動化連續(xù)控制、順序控制及批量控制等基本的控制策略并沒有變化，其中主要包括回路、連續(xù)等控制，分為單回路、串級、均勻、非線性、自動選擇及前饋等調(diào)節(jié)，不過都是將PID調(diào)節(jié)作為基礎(chǔ)。簡單來說，就是功能塊及控制算法并沒有較大的變化。其中控制方案及組態(tài)能力具有較大的變化，功能塊之間的連接主要包括并聯(lián)連接、多重窗簾及選擇性連接等方式，使用批工藝應(yīng)用模塊，此種方法透明并且便于使用。

3.2 安全儀表系統(tǒng)

因為石化裝置具有大型化的特點，其容易流程較為復(fù)雜，并且易燃易爆，對于環(huán)境保護具有較高的要求，從而能夠使安全性需求得到有效的提高。一般都是通過DCS的設(shè)備實現(xiàn)安全連鎖保護，在部分企業(yè)已經(jīng)無法滿足需求，所以其中的緊急停車系統(tǒng)等都在DCS以外進行設(shè)置。目前自動化儀表行業(yè)中基于IEC61508的安全儀表系統(tǒng)能夠有效滿足石化企業(yè)需求。安全儀表系統(tǒng)能夠有效解決工程問題，其能夠連續(xù)性的在線運行，在偵測不安全事件的過程中，能夠立即實施行動，從而降低可能出現(xiàn)的損失。功能安全要以安全指標(biāo)、風(fēng)險度及安全完整等級相互結(jié)合，正確使用SIS系統(tǒng)。目前我國只是使用石油化工緊急停車和安全連貫系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)測作為根據(jù)[7]。

3.3 先進控制與優(yōu)化

基于現(xiàn)代控制論的發(fā)展，多種智能化的算法逐漸發(fā)展，出了智能PID控制，多變量控制已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到石油及煉油行業(yè)生產(chǎn)實踐過程中，其主要是將DCS作為基礎(chǔ)。也能夠是獨立的，也可以是軟件包。其與多變量動態(tài)過程模型辨識及軟測量等技術(shù)具有密切的聯(lián)系，大部分都是使用測控和PID串級控制相互結(jié)合。目前單一油源在煉油廠中使用數(shù)量較多，其中的卡邊控制等基于平穩(wěn)操作的效益提高效果更加明顯。

3.4 人機界面

目前大部分石化企業(yè)正在通過一個裝置及控制室逐漸過渡為多個裝置一個控制室或者全廠使用一個中央控制室，或者將LED屏幕進行展現(xiàn)，配以相應(yīng)的指示燈及顯示儀表，將鍵盤及鼠標(biāo)的操作作為基礎(chǔ)，結(jié)合按鈕、旋鈕及觸摸屏。該文要說的是在DCS組態(tài)過程中和控制策略相互結(jié)合的人機界面操作策略確定，工位號操作可以結(jié)合儀表棒圖和分組、細(xì)目及趨勢等畫面，以此有效促進組態(tài)實現(xiàn)。模擬圖制作要根據(jù)工藝要求實現(xiàn)，此與信息處理能力、報警、優(yōu)化操作及事故判斷的處理等人機界面友好問題具有密切的聯(lián)系。不僅要與HMI軟件的產(chǎn)品性能得到提高，并且還要在系統(tǒng)集成過程中除了要注意控制方案等硬指標(biāo)，還要人機界面能夠有效完成，樹立自動控制人員牢固思想，和工藝操作人員相互配合，以此有效實現(xiàn)操作。

3.5 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有全數(shù)字化、開放性及互操作性的優(yōu)勢，其已經(jīng)成為現(xiàn)代化控制系統(tǒng)今后發(fā)展的主要方向?，F(xiàn)場總線智能儀表的控制分散度較高，使其不僅具有儀表基本功能，還具有良好的控制及運算功能，從而有效實現(xiàn)分散控制。另外，每條總線能夠到多臺現(xiàn)場儀表進行連接，能夠有效節(jié)約電纜的用量，降低后期調(diào)試、系統(tǒng)安裝及維修的費用，以此增加了石油化工行業(yè)的經(jīng)濟利潤[8]。

4 結(jié)束語

石油化工行業(yè)的自動化控制具有重要的地位，其能夠利用檢測模型、自動化檢測及儀表監(jiān)控等手段提高生產(chǎn)效率，并且還能夠提高生產(chǎn)過程中的可靠性及安全性。儀表控制屬于石油化工生產(chǎn)自動化控制中的基礎(chǔ)，所以要求其使用科學(xué)儀表控制策略為其進行自動化控制服務(wù)，比如對儀表數(shù)據(jù)收集及分析進行完善，測量科學(xué)設(shè)計自動化儀表及創(chuàng)建誤差糾正體系等，從而使儀表控制水平得到有效的提高，以此有效促進石油化工自動化控制的發(fā)展，使其能夠成為我國經(jīng)濟發(fā)展的主要動力。

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