現(xiàn)代化工儀表及化工自動(dòng)化的過程控制分析

李麗

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與科技的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成功投入到現(xiàn)代化工儀表的工作進(jìn)程中，自動(dòng)化的應(yīng)用推動(dòng)了化工儀表的發(fā)展，同時(shí)給我國化工企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。本文通過闡述化工儀表所包含的儀器內(nèi)容以及自動(dòng)化技術(shù)在儀表控制各個(gè)部分的具體功能，以探討突出該技術(shù)給化工生產(chǎn)過程帶來的積極作用，同時(shí)為加快化工儀表自動(dòng)的進(jìn)程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代化工儀表；化工自動(dòng)化；過程控制

在化工生產(chǎn)的設(shè)備上安裝了一些可以取代人工操作的自動(dòng)化設(shè)備，這樣就可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，這個(gè)過程就被稱之為化工生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，簡稱為化工自動(dòng)化。在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中，化學(xué)工業(yè)是我國傳統(tǒng)的支柱型產(chǎn)業(yè)之一。一般情況下，生產(chǎn)的過程都會(huì)在封閉的容器中進(jìn)行，不便于進(jìn)行人工操作。同時(shí)，化工生產(chǎn)具有一定的危險(xiǎn)性，為了實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的高效和環(huán)保，就有必要對工藝指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，其中最直接的方法就是進(jìn)行化工儀表的自動(dòng)化。

一、當(dāng)前運(yùn)用化工儀表的主要類型

在化學(xué)工業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)的過程中，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型：

1、壓力儀表

在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中，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)過程中沒有控制好壓力，那么整個(gè)生產(chǎn)的效果也會(huì)大打折扣。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)的過程中，壓力儀表的運(yùn)用也是必不可少的。壓力儀表的類型也比較多，如特種壓力表、壓力傳感器、變送器等。

2、溫度儀表

化學(xué)工業(yè)在生產(chǎn)過程中，因原料與產(chǎn)品的特殊性，對溫度具有較高的要求，一般情況下，生產(chǎn)過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，以完成對化工生產(chǎn)溫度上的自動(dòng)控制。

3、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)三種類型。

4、流量儀表

化工流量儀表也是化工生產(chǎn)中必不可少的儀表之一，其測量原理主要有容積與速度兩種方法，在測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)行測量?；ち髁績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的流體的體積以及質(zhì)量，有時(shí)還要借助積算儀對某段時(shí)期內(nèi)的流量進(jìn)行計(jì)算，而對流量的測量則要結(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)。

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

二、現(xiàn)代化工自動(dòng)化過程控制技術(shù)

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)展也擁有了越來越多的功能，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1、軟件編程功能的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，化工儀表中開始應(yīng)用各種軟件，取代了之前數(shù)量龐大的硬件邏輯電路，實(shí)現(xiàn)了硬件的軟件化。在化工儀表的控制電路中，利用其中接口芯片的位控特點(diǎn)，對一些比較復(fù)雜的功能進(jìn)行控制，這個(gè)過程的軟件編程比較簡單。若用硬件來取代，就需要使用一套非常大的控制和定時(shí)電路。因此，在儀表中應(yīng)用軟件可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)的簡化，代替原來的邏輯電路。

2、記憶功能的應(yīng)用

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，在需要的時(shí)候可以對存儲(chǔ)記憶進(jìn)行重現(xiàn)。

3、自動(dòng)化儀表的計(jì)算功能

現(xiàn)代化工儀表中含有微型計(jì)算機(jī)，所以具有計(jì)算能力，不僅可以完成復(fù)雜的計(jì)算，還能保證計(jì)算結(jié)果的精確度。具有計(jì)算功能的自動(dòng)化儀表就可以完成很多復(fù)雜計(jì)算，例如除法運(yùn)算，確定極大值、極小值，給定極限檢測等運(yùn)算。

4、數(shù)據(jù)處理功能的優(yōu)化

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)檢測與校準(zhǔn)、線性化處理、工程測量值相互轉(zhuǎn)換等一系列問題，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)用軟件來規(guī)避以上問題，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。

5、誤差修復(fù)功能

隨著微型計(jì)算機(jī)被引入自動(dòng)化儀表中，通過他對中心系統(tǒng)的控制，就可以在短時(shí)間內(nèi)迅速完成重復(fù)測量，然后計(jì)算出平均值，這樣就可以將誤差和其他干擾因素排除在外，確保測量的精確度。同時(shí)，因?yàn)樽詣?dòng)化儀表具有對誤差進(jìn)行修復(fù)的功能，可以利用其中的微處理器來來減小誤差，對實(shí)地測量產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修復(fù)，這樣也提高了測量的精確度。

6、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法實(shí)現(xiàn)的功能，舉例來說，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色層分離的方法來實(shí)現(xiàn)相對復(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。

三、結(jié)束語

隨著自動(dòng)化技術(shù)在現(xiàn)代化工儀表中的滲入，使化工生產(chǎn)過程控制中設(shè)計(jì)到的各個(gè)模塊都變得更加智能化，這在一定程度上不但減小了工人的體力勞動(dòng)，為員工的健康和安全提供一定的保障，現(xiàn)代自動(dòng)化儀表設(shè)備還取代一些功能單一的簡單邏輯電路，節(jié)省出大量的空間，通過使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和分析，大大提高了化工生產(chǎn)的效率，在原有的基礎(chǔ)上提高了化工儀表的執(zhí)行能力，當(dāng)儀表發(fā)生故障時(shí)做出準(zhǔn)確的判斷和正確的反應(yīng)，使現(xiàn)代化工儀表的運(yùn)行環(huán)境更加安全，同時(shí)也為我國的經(jīng)濟(jì)帶來巨大的效益。

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