化工企業(yè)自控儀表的設計及選型探討

張佳

摘要：隨著我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，化工行業(yè)的發(fā)展也取得了質(zhì)的飛躍，為社會與國家的發(fā)展做出了一定貢獻。化工生產(chǎn)中自控儀表發(fā)揮著越來越重要的作用，合理的儀表選型是自控設計選型的重中之重，按照“方案合理、技術先進、運行可靠、操作方便”的原則，選出各種自控檢測儀表。本文主要對化工企業(yè)自控儀表的設計及選型做具體論述。

關鍵詞：化工企業(yè);自控儀表;設計;選型

引言

由于化工生產(chǎn)運行伴隨著較高的危險，當前我國化工企業(yè)愈加重視對自控儀表的應用，以期能夠實現(xiàn)對化工生產(chǎn)運行過程的有效檢測與監(jiān)督。而為了實現(xiàn)這一目標，就必須嚴格把控自控儀表工程施工全過程，確保施工質(zhì)量能夠滿足企業(yè)需求。

1自控儀表的方案設計原則

自控儀表的方案設計原則相關內(nèi)容主要涉及以下方面：自控設計的任務是為保證工藝生產(chǎn)正常運行，降低原料、動力消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動條件，對生產(chǎn)過程的主要參數(shù)進行監(jiān)視和控制。自控設計、選型決定于工藝生產(chǎn)過程的要求，并為工藝生產(chǎn)過程服務。因此筆者的體會是：自控方案設計應遵循“方案合理、技術先進、運行可靠、操作方便”的原則：（1）必須保證控制的可靠性，這是對自動控制要求的核心;（2）根據(jù)工藝生產(chǎn)要求合理選擇控制系統(tǒng)。要求控制性能穩(wěn)定，控制精度高，在控制功能方面按不同需要實現(xiàn)多能化;（3）在考慮先進性的同時，必須注意經(jīng)濟的合理性。防止片面追求儀表新型、儀表多和調(diào)節(jié)回路多，就是“高度自動化”的錯誤傾向;（4）在有高溫、高壓、高黏度以及有火災、爆炸危險的場合，在選擇儀表設備方面應考慮生產(chǎn)的安全性。在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中對可能引起事故的關鍵變量，應采用自動聯(lián)鎖和報警措施。

2檢測儀表的選型設計思路

2.1溫度儀表

檢測儀表的選型設計思路之一是溫度儀表。就地指示溫度的儀表主要包括雙金屬溫度計、玻璃管溫度計、壓力溫度計等。玻璃溫度計因為其耐振性能差，一般應用于測量精度小、震動小、觀察方便的環(huán)境中?；て髽I(yè)的生產(chǎn)運行中，經(jīng)常使用的是雙金屬溫度計，雙金屬溫度計的選擇時，一定要考慮到量程，正常生產(chǎn)時產(chǎn)生的數(shù)值最好不要超過溫度計的一半量程，最高時也不能超過溫度計量程的百分之九十，選擇時還要考慮保護管的材質(zhì)、連接方式等。

2.2流量儀表

檢測儀表的選型設計思路之二是流量儀表。一定要現(xiàn)確定流量計的計量單位和刻度，刻度要符合常規(guī)系列，如果讀出的刻度不是整數(shù)時，需要圓整到最近的序列數(shù)。方根刻度范圍一般不能大于總量程的百分之九十五，正常流量應該為總量程的百分之七十到百分之八十，最小流量不能小于總量程的百分之三十。線性刻度范圍一般不能大于總量程的百分之九十，正常流量為總量程的百分之五十到百分之七十，最小流量不能小于總量程的百分之十。

2.3壓力儀表

檢測儀表的選型設計思路之三是壓力儀表。首先是就地指示壓力表可按照使用環(huán)境和測量介質(zhì)。的性質(zhì)選擇。（1）惡劣的環(huán)境如腐蝕性較強、粉塵、潮濕等場合，可選用密閉式全塑壓力表;（2）一般腐蝕性介質(zhì)，可選用耐酸壓力表、氨壓力表或不銹鋼膜片壓力表;（3）具有強腐蝕性、含固體顆粒、黏稠液等介質(zhì)，可以選用膜片壓力表或隔膜壓力表。膜片或隔膜的材質(zhì)必須根據(jù)測量介質(zhì)的特性選擇。有些介質(zhì)如氣氨、液氨、氧氣、氫氣、氯氣、乙炔等可選用專用壓力表。其次是遠傳壓力變送器。普通介質(zhì)選用一般的壓力變送器;易燃、易爆場合，應選用氣動變送器或防爆型電動變送器;結晶、結疤、堵塞、黏稠及腐蝕性介質(zhì)可考慮選用法蘭式變送器，與介質(zhì)直接接觸的膜片，必須根據(jù)介質(zhì)的特性選擇;測量微小壓力（小于500Pa）時，可選用微差壓變送器;使用環(huán)境較好、測量精確度和可靠性要求不高的場合，也可以選用霍爾壓力變送器。

2.4物位儀表

檢測儀表的選型設計思路之四是物位儀表。對液面的連續(xù)測量，一般選用差壓式儀表、浮筒式儀表和浮子式儀表。差壓式的還要注意其遷移量的計算。大型的塔罐如果不方便安裝差壓式變送器的還可以考慮用超聲波液位計或者采取頂?shù)追謩e裝壓力變送器，根據(jù)計算壓差得出對應的液位。注意：在易燃易爆的場合要選用防爆式的儀表型式;對腐蝕性的介質(zhì)，其測量接觸面也要注意材質(zhì)的選擇。

3化工企業(yè)自控儀表選型設計中控制要點

3.1嚴控接地系統(tǒng)設計施工

嚴控接地系統(tǒng)設計施工主要是在接地系統(tǒng)的設計方面，最基本的原則是將保護接地與工作接地設置為同一接地點，避免產(chǎn)生電位差。如果是特殊性儀表，需要根據(jù)工作環(huán)境和使用狀況制定合理的隔離措施。一般情況下，控制柜和儀表盤同時有工作接地和保護接地，應分開進行接線。按照相關要求，將信號回路接地、屏蔽接地和本安儀表接地接入接地銅排，為了實現(xiàn)更好的接地效果，可選用更低的電阻值以保證其功能，這也是在接地設計安裝質(zhì)量中的一個重要影響因素。安裝儀表系統(tǒng)時使用的接地電阻包括接地電阻和連接電阻兩類，在設計具體的儀表控制系統(tǒng)接地時，要同時把握接地電阻和連接電阻的數(shù)量和大小。

3.2預測控制

傳統(tǒng)的PID控制和定值控制、隨動控制和程序控制的核心機制是統(tǒng)一的，即通過儀表監(jiān)測到參數(shù)指示值與測量值之間的差異，再利用負反饋控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，使測量值與指示值保持一致。PID控制在時間精度要求較低的情況下可以較好地發(fā)揮作用，但隨著現(xiàn)代化工產(chǎn)品不斷朝向精密化、高效化發(fā)展，PID控制的時間滯后性問題已經(jīng)不能適應一些產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。預測控制是20世紀70年代之后逐漸興起的一類計算機控制方法，它在PID控制的基礎上，增加了預測模型算法。預測控制系統(tǒng)在完成一次負反饋校正后，可以通過算法自動預估下一次指示值，然后通過負反饋系統(tǒng)將測量值調(diào)整至預估值的水平。最后，再根據(jù)實際指示值，對預估值進行調(diào)整。由于實際指示值往往和預估值比較接近，因此調(diào)整速度比PID控制要快得多。經(jīng)過不斷的糾錯積累之后，預測模型算法的精確度還會不斷改善，使系統(tǒng)整體效率得到進一步提高。

3.3進度管理

在設計選型的時候可以合理安排工作內(nèi)容，確定選型順序來進行主動的設計進度控制。比如提前熟悉工藝流程、心中有個全局觀，了解土建施工進度，先把安裝時要用到的預埋件、預埋孔的儀表定下型號，并將條件及時提交給土建施工，制造周期長的儀表如特殊的閥門、成分分析儀等儀表先設計選型，以便先行訂貨。這樣就可以把不利因素的影響降到最低，從而提高進度，使工程項目能夠盡快完工，及早發(fā)揮投資效益。

結語

總而言之，隨著科技的不斷發(fā)展進步，儀表的更新?lián)Q代速度也非?？?，因此我們需要不斷的學習和了解新的知識、新的動態(tài)，跟上時代的變化，從全方面、長遠的角度考慮儀表的設計和選型問題，促進化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]? 化工自動控制設計手冊（3版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2000.

[2]? 化工自控設計規(guī)定（HG/T20505～2000）[S].全國化工工程建設標準編輯中心，2001.

[3]? 2008/中國建設監(jiān)理協(xié)會.建設工程投資控制（2版）[S].北京：知識產(chǎn)權出版社，2003.

[4]? 2008/中國建設監(jiān)理協(xié)會.建設工程進度控制（2版）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[5]? 2008/中國建設監(jiān)理協(xié)會.建設工程質(zhì)量控制（2版）[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

（作者單位：河北峰煤焦化有限公司）