天然气领域中仪表自动化应用的发展方向

王科

摘 要 文章针对自动化仪表的相关概念以及其分类进行了介绍，通过对DCS系统以及主线系统的发展进行了分析和展望，对于把握天然气领域中仪表自动化的发展方向有着积极意义。

关键词 天然气；仪表；自动化；发展

中图分类号：F407 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）08-0114-01

在天然气工业环境中，仪表是必不可少的重要工具。随着工业自动化技术的不断发展和向前推进，仪表自动化系统在天然气的生产和加工领域也扮演着越来越重要的角色。纵观仪表自动化的发展过程，存在其必然的规律性以及客观性，并且毋庸置疑，如果能够对这种发展进程以及其内在规律进行把握，必然对于当前天然气环境中的仪表自动化需求能够有一个更好的把握和理解，也必然能够以一种更为积极的态度推动仪表自动化发展的进程，最终实现对于天然气工业的推动。

1 自动化仪表的主要分类

在天然气的生产和加工领域中，所涉及到的自动化仪表数量众多。这种伴随着天然气工业一同发展的仪表系统，从一开始就得到了广泛关注。在天然气的开采以及加工领域中，经常会涉及到诸如高温高压环境，或者环境中存在对人体有害的成分等，对于工作在这中环境下的仪表，通常无法采取直接监控的方式获取读数，因此需要通过远程数据传输系统，将仪表读数实时传达给控制人员。从这个角度上看，仪表应当能够实现良好的自我控制，这是天然气生产领域对于仪表本身自动化提出的要求。与此同时，为了能够针对天然气生产和加工环境实现更好的控制，推动整个油气田生产环境的安全水平提升，就需要进一步加大对于整个生产过程中诸多方面数据的深入分析，借以获取到更为有价值的、系统性的信息。然而在天然气生产领域中，所涉及到的数据量庞杂，如果单纯依靠工作人员的指令在进行处理，很难获取到及时有效的信息，针对此种状况，必然要求自动化技术的参与，只有建立起较为完善的自动化数据处理和分析系统，才能及时有效地获取到整个天然气生产系统中诸多数据所包含的内在价值。

从仪表的功能角度看，可以将天然气领域中的测量仪表大概划分为几个种类，即压力计量仪表、温度计量仪表、物位计量仪表以及流量/流速计量仪表。压力计量仪表是工业环境中最为常用的仪表，不仅仅对于天然气的生产领域，在其他工业环境中同样至关重要。依照测试原理还可以将压力表分为压力传送器、压力传感器等，其自动化表现在能够通过压力的调节系统将采样到的信号传输到控制芯片上，借以实现数据处理。温度计量仪表的作用在于监控天然气生产领域中各个环节的温度，主要存在价值在于避免温度环境超过物质本身的安全界限，而引发物质产生某种反应。曾经多采用热电阻来实现对于温度的计量，近年来随着相关技术的不断完善和发展，集成度较高的温控智能系统能够通过总线技术将热电阻信号直接传输到达数据处理环节，便于实现信息的深入加工和处理。而对于物位计量仪表而言，其工作重点在于实现原料或产品的液面位置测量，在天然气以及石油领域中，对于处于传输过程中的物料液面测量也均采用此种计量设备，用以确保物料状态以及相关容器的安全状况。最后是流量/流速计量仪表，主要用于实现对单位时间内流经有效截面的流体质量或体积以及流速进行计量，在某些环境下还会要求实现对于累计数值的统计。

2 天然气领域中仪表自动化的发展

当前天然气工业领域中，仪表自动化占据了重要地位，其发展也同样受到了多个方面的共同关注。如何更好地发掘天然气领域本身对于仪表自动化体系的切实要求，并且把握当前技术发展特征，及时跟进，成为了整个天然气生产行业对于仪表自动化的关注焦点。

就目前的状况看，仪表的分布式控制系统（DCS，Distributed Control System）以及总线控制系统成为了代表仪表自动化发展水平的重要标志，因此一直以来的仪表自动化发展状况，也有必要以此作为重要线索予以展开。

从DCS的发展角度看，逐渐走向开放的发展方向已经日趋明朗。这种在集中式控制系统的基础上发展演变而来的计算机控制系统，对于天然气生产领域而言尤为适用，其作为一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是帮助有效实现分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便等相关控制职能。传统的DCS系统在发展的过程中，逐渐呈现出对于数据接收和处理能力无法满足实际需求的特征，并且在现场信号的监测与传送方面也呈现出一定的不适应。以数据量为例，20世纪60年代的天然气工业I/O点仅为500左右，而到了90年代就已经增加到50000点，并且随着信息技术的不断融入，数据量仍然呈现出显著增加趋势，这其中也不乏诸多基于仪表工作和仪表保护而形成的流媒体数据。而在信号的传输方面，传统的模拟信号必然会被淘汰，精度低并且难以实现自我校验与诊断，此外还无法实现双向传送，对于实时控制无法有效实现，因此已经被数字信号所代替。当前的DCS系统开始呈现出显著的开放特征，以霍尼维尔的TPS（Total Plant Solution System）为例，从根本上看是通过企业内部往来将诸多控制组件以及总线连接在一起，从而实现功能和组件等多方面良好的延展性。当前天然气工业环境中，以总线作为基础的DCS系统逐步成熟，无论从软件还是从硬件角度看都表现出良好插件特征，控制效果上也日趋完善。

而对于总线的发展而言，现场总线以及因此而衍生出的现场总线智能仪表控制系统已经成为当前热点，作为连接诸多智能现场设备和自动化系统的通信网络，其存在和成熟状况直接关系到天然气以及其他工业领域的工作状态。当前的现场总线在可靠性和标准化方面都表现良好，这进一步为其可维护奠定了基础，并且也是整个自动化仪表系统开放性的首要依据。与此同时，标准化程度的不断提升，首先对于硬件的敷设和维护成本会大大降低，其次对于相关工作人员的专业技能培养也同样大有裨益。这些优势都会帮助成为推动总线机制进一步成长的重要动力，并且决定着相关技术未来发展的主体方向。

3 结论

随着我国经济的不断的发展，相关技术也在不断演进。仪表自动化作为诸多生产技术中的一个重点，一直以来在天然气生产领域都发挥着至关重要的作用，其地位不容忽视。针对这一技术体系，相关工作人员应当在充分认识天然气环境需求特征的前提之下，切实展开技术研究，以技术发展，推动最终的产业发展，并且促进我国经济整体进步。

参考文献

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