化工仪表自动化过程控制中的问题

2021-01-10白小红王建雄陕西延长石油榆林凯越煤化有限责任公司陕西榆林719000

化工管理 2021年1期

白小红王建雄(陕西延长石油榆林凯越煤化有限责任公司，陕西榆林 719000)

0 引言

化工产业是国民经济的重要组成部分，在我国工业化进程中发挥关键作用。在节能环保理念下，化工生产要兼具安全性及高效性，借助仪表自动化控制技术，能够达成这一要求[1]。分析化工仪表自动化过程控制的技术优势及相关问题，可进一步提高仪表的智能化水平。化工自动化主要指在化工生产过程中借助先进生产设备，实现对工艺参数的自动检测、自动调节，进而使化工生产过程步骤得到优化控制。从流程上看，化工自动化是机器设备运转，生产过程中可以尽量少的人参与其中，通过设计操作要求，由仪器设备对要求进行响应，在检测、信息分析、处理、判断、操控上进行自动化操作。化工自动化仪器的应用为化工生产自控水平的提高提供了物质基础及技术支撑，化工企业在选择化工仪表仪器时，可以结合实际生产需求，选取具备更高生产效率及安全指数的自动化仪器。

1 化工仪表的主要类型

化工仪表一般被称为工业自动化仪表或过程检测控制仪表，主要在化工过程控制中应用[2]。化工仪表主要作用是作为自动化技术工具，检测并控制化工过程的各类工艺参数，通过工艺参数变化情况的检测跟踪，对化工工艺进行控制，使工艺参数能够处于阈值范围，保障化工生产操作的自动化及安全性。

化工仪表主要分为如下5 类：

(1)温度类仪表。在进行化工生产时，由于温度变化会导致化学反应产生，如生产环境及现场操作的环境温度过高或过低，会增加化工生产的安全隐患。在生产过程中通过温度类仪表，如温度测量仪能够实时记录及控制温度，确保化工生产环境适宜。温度测量仪可以监测-300～2000℃的温度数值，在应用中为提高其精准性，一般配套热电偶设备及热电阻设备[3]。

(2)压力类仪表。化工生产中，压力控制与温度控制同等重要，化工产品在化学反应效果上，关键参考因素之一是压力范围，如化工生产处于负压状态，在压力范围上要保持在300MPa。

(3)物料位移类仪表。物料位移类仪表主要对化工生产环节的物位进行测量，例如化学辅助材料剂量大小及化学成品及半成品含量等，实际应用中较为常见常用的物料位移类仪表主要有浮力测量仪。在使用物料位移类仪表开展自动化控制时，需要针对敏感物料及部位，如仪器设备电容、电接触、超声波、差压等进行精细化控制。

(4)流量类仪表。化工生产流量类仪表在应用上主要集中于对液体、管道及蒸汽等进行流量测算记录。

(5)分析类仪表。化工自动化中，分析类仪表所具备的自动化程度更高，实际应用价值更大，此类仪表主要通过线上及线下实验室进行分析，通过对化工构件进行样品取样，在符合分析器指标参数要求后，化工样品成分含量数值经由分析器转化为可被测量的电信号，然后在控制仪表运行中，实现电信号的扩大和显示，化工操作技术人员通过仪表设备显示的参数工作。

2 化工仪表自动化过程控制中的相关功能

2.1 化工仪表自动化过程控制中的记忆功能

化工仪表从传统的单参数检测现已发展为综合控制系统装置，化学仪器设备的精度系数越来越高。从形态上已经由模拟式仪表发展为数字式及计算机式智能化仪表。传统化工仪表不具备较强的记忆功能，能够用于数据储存的空间有限，化工仪器设备通常只能对化工生产某阶段的数据进行记录，容易导致数据的丢失。

例如在化工生产过程较为繁琐或工作环境复杂的情况下，相关数据在保留时限上较短，一些重要的原始数据可能会被遗漏或删除，对大批量化工生产极为不利。在计算机技术加持下，现阶段化工仪表的自动化程度逐渐提高，依托计算机的超强储存功能，能够对化工生产全过程的状态及产生的数据进行收集汇总和储存，如此就为数据采集提供了便利。化工仪表自动化过程控制的记忆功能在技术发展潜力空间上依然较大，相关理论研究及技术实践在持续开展中。

2.2 化工仪表自动化过程控制中的计算功能

化工仪表尽管在形式上有所不同，分为不同的应用门类，但化工仪表仪器单纯采集记录数据参数，对整个化工生产流程效率起不到显著提升作用，而在微电脑模块应用下，化工仪表实现了计算能力的几何式增长。借助计算机等技术设备，化工仪表能够对存储的数据进行变换，并在人机交互界面下提供给化工人员操作权限[4]。

例如在化工生产中涉及化学单元的操作，此时需要参数的最大最小值，因涉及到计算，传统化工仪表通常无法完成计算过程，而现在的化工仪表依托微电脑技术模块，在计算速度及计算准确性上达到极高标准，如此有效促进了化学单元操作效率。在某些人工计算数值过于复杂困难的情况下，化工仪表的计算功能不仅提高了化工生产效率，同时大幅缩减了人工工作量。

2.3 化工仪表自动化过程控制中的编程功能

化工仪表及化学仪器如果需要穿插配合使用，因为多种化工仪表在计算机软件构成及设备内部设计，如电路逻辑上不尽相同，容易影响到化工自动化的精度。此时，对化工仪表自控逻辑进行改进极有必要。化工仪表与计算机软件结合程度极深，在运行使用及改进化学仪表的性能时，需要做好计算机软件功能的开发及应用，特别是计算机编程功能。化工仪表自动化过程控制中编程功能着眼于仪表效率及精度的提升，可采用新型电路替换逻辑电路的方式，实现仪表性能的优化，使其具备一定的可编程属性，从而便于化工自动化生产的全面实施。例如在化工仪表中增加高端计算机应用程序，可以使化工仪表控制效果更好。

2.4 化工仪表自动化过程控制中的复杂控制功能

传统化工仪表及自动化控制仪表的最大差异在于控制的复杂程度，即是否具备问题解决能力。传统仪器一般在控制能力上较为单一，仪表的作用范围窄，无法适应大批量化工生产需求。在自动化技术支持下的化工仪表上，因其自动化控制功能模块多，一方面具备复杂控制功能，另一方面在应对仪表零件故障性问题时能够有相应的解决方案，在问题解决能力上表现极好。特别是仪表自动化功能越来越细致的情况下，自动化仪表可以自行分析并解决隐患问题，这一点极为适合化工生产场景。例如，化工仪表自动化控制中，设置有串级控制系统，可以精准地选择主、副控制器，达到高精度稳定主变量，杜绝主变量余差现象出现，进而实现主变量无差控制。

2.5 化工仪表自动化过程控制中的故障监测功能

化工生产中，众多的仪器设备及机械操作都需要可靠的数据信息加以辅助指导。化工生产的危险性评价因素多，为了确保安全生产，在生产过程中需要调集使用大量数据信息。而化工生产的复杂性又导致生产的众多环节都会产生工艺数据参数，对这些数据参数进行记录及分类，然后提取分析时，传统化工仪表主要借助硬件完成，一旦硬件设备出现故障，往往难以准确定位及查找，最终导致化工生产过程中断。化工仪表自动化因为深度结合了计算机技术及自动化技术，在模糊神经网络的应用下，能够快速定位故障部位，然后从化工仪表中提取故障信息数据进行比对分析，加快故障筛选及排查速度，为化工仪表及配套仪器的维修提供极大便利。

3 提高化工仪表自动化过程控制水平的相关策略

3.1 布局化工产业全过程的自动化投入

化工仪表在性能表现上稳定且高效，但要使化工仪表的自动化水平得到最大化发挥，仅仅依靠化工仪表自身的技术改进升级还不够，需要布局化工产业全过程的自动化投入[5]。化工生产企业要在自动化上加大资金、技术、人才的投入力度，同步在生产技术、生产工艺、生产管理、生产线设计等环节进行自动化改进，从而提高整个企业的自动化管理水平。在生产管理模式上，以智能制造为原则，完善与化工自动化相配套的管理思路及措施，实现化工生产从内到外的自动化，为化工仪表自动化作用的充分发挥创造条件。

3.2 做好化工仪表自动化各类技术档案的收集及管理

化工仪表自动化过程中，随着技术模块的升级，会产生大量的化工仪表技术档案，如设备升级、仪表维修、日常巡检等，应做好档案的收集及管理：一是设置技术人员及管理人员对化工仪表档案进行收集整理及存档，对档案分门别类，避免出现档案遗失；二是制定化工仪表技术档案的管理及应用制度，对技术档案中的数据信息做好研究利用，不能束之高阁；三是结合化工企业自动化水平情况及企业自动化需求，更新技术档案。在引入新的自动化化工仪表后，比对附带的技术档案，与原有仪表档案进行比对分析，查找自动化提升所在，为后续仪表设备的升级换代提供依据。

3.3 跟进化工仪表自动化应用过程中的维护保养

化工仪表自动化应用过程中，对仪表装置要制定严格的维修保养制度并执行，确保化工仪表在参数上始终保持高精准度，保障化工生产过程中的效率及安全：第一，维护保养化工仪表时，应根据化工仪表的类型差异，明确维保细则，设置专业维修技术人员参与维保过程，避免仪表重要元件部位，如控制器、仪表盘等出现电子短路等问题；第二，对化工仪表的精准性进行校对，考虑化工仪表所处工作环境的复杂性，通过试验手段，测试其在极端生产环境下数据参数显示的精准性，如数据显示失准，及时调整，以免对化工产品生产质量造成损害。

3.4 提高化工仪表操作及管理人员的专业技能

化工仪表自动化过程控制水平的提高，除了在仪表自身上进行性能改进优化外，还需要对操作及管理人员做好专业技能的提高。这一环节主要通过技术培训来实现：一是让化工仪表操作人员对仪表自动化控制的原理及功能加以熟悉，能够根据规范科学操作仪表；二是开展化工仪表使用过程中的专项培训，如数据参数记录、调整、校对、储存、分析等，不断提高化工仪表操作及管理人员的技能水平。