化工自动化控制及化工仪表的应用研究

张全

摘 要：化工仪表是对化工过程工艺参数实现检测和控制的自动化技术工具，能够准确而及时地检测出各种工艺参数的变化，并控制其中的主要参数，保持给定的数值或规律，从而有效地进行生产操作和实现生产过程自动化。随着自动控制技术的更新发展，化工仪表控制逐步向着自动化的方向发展，促使化工仪表的工作效率与质量提升。因此，探究化工仪表自动化控制技术具有极高的现实价值。

关键词：化工自动化;化工仪表;应用

1化工仪表的常见类型

1）压力仪表。包括特种压力表、压力传感器、压力变送器等，主要依托压力变送器向着集散控制系统完成采集数据信息的传递，并在此基础上实现对压力的自动化测量与控制。2）温度仪表。在实际的化工生产中，应用的多数化学反应均需要具备固定的温度条件，此时必须要引入温度仪表，实现对化学反应过程中温度变化情况的监测与控制。3）流量仪表。主要用于化工生产过程中对体积流量、质量流量等流量参数的测量。主要包括节流式、差壓式、速度式3种类型。4）物位仪表。主要包括浮力式、雷达式、差压式、直读式4种类型，承担着化工生产过程中液位、固体颗粒和粉粒位，以及液-液、液-固相界面位置的测量任务。

2化工自动化仪表的特点

化工自动化仪表是具有较完善功能的自动化技术工具，一般具有数种功能，包括测量、显示、记录或测量、控制、报警等。同时，化工自动化仪表本身是一个系统，也是整个自动化系统中的一个子系统。化工自动化仪表主要具备以下特点：①种类繁多。除温度、压力、流量和物位等热工参数外，还有许多与产品质量有关的物性如浓度、酸度、湿度、密度、浊度、热值以及各种混合气体成分等参数。②条件特殊。除常温、常压和一般性介质外，还有高温、高压、深冷、剧毒、易燃、易爆、易结焦、易结晶、高黏度及强腐蚀的介质。③要求较高。化工参数变化一般较缓慢，但也有不少剧烈、快速的反应过程，要求化工仪表具有快速动态响应性能。④功能强大。可以对化工工程的所有环节进行控制，且能够快速实现复杂程度较高的计算。

3石油化工企业自动化仪表控制技术

3.1DCS自动化控制技术

DCS自动化控制技术作为石油化工仪表控制系统内的常规自控技术，其原理为，基于BCS系统以及有关技术，通过对电动单元组合仪表灯的应用，通过动态操控的模式来实现对石油化工整个正常作业流程的全方位管控，将监督与管理工作分布到每一处生产细节中，从而达成对整个石化产品进行批量控制的目的，从而确保生产的方法和措施具有足够的安全性、稳定性以及均衡性，以此为石油化工行业高效高质地进行批量化生产作业提供一定的物质与技术基础。从技术角度方面的优点来看优，DCS自动化控制系统通常利用计算机自控及显示技术、通信、大数据等先进技术，实现对相关数据的深度探索采集，同时，对数据进行多角度分析处理，按照生产作业的实际需求进行运作参数的调整，进而显著增大生产监督的有效范围。在操作界面上，系统操作流程便捷，方便操作者对石油化工生产的各个环节进行直接的管控，不断改造升级DCS自动化控制技术和石油化工生产的具体特点，确保系统具有足够的可靠性应对因恶劣环境引发的系统模块损坏故障，基于系统冗余容错的配置模块达成对DCS自控系统的故障问题的自行处理，从而使得其安全故障发生的风险大大降低，在不久的将来，多层开放式数据接口会发挥极为重要的作用。

3.2PID先进控制技术

在国内科技水平持续提高的背景下，在石油化工领域不断涌现出各种高新技术，特别是在石油化工仪表控制系统中的PID控制技术，此技术中的P、I、D分别代指比例把控、积分作用和微分输出，比例把控是最重要的部分，在整个系统中占据着主导地位，能够准确判断出仪表设备与生产系统中存在的偏差，同时还可以对其偏差实行有效调整修正，进而提高仪表的模糊辨识水平，减轻误差给石化生产作业所带来的干扰。PID自动控制作用和比例函数存在正相关的关系，其控制效果直接取决于比例系数，石油化工的相关设备和仪表会随着积分作用的引入产生同步系统波动，从而减缓其相应速度，不过，将其余差进行消除，这对于提升仪表操控准确度而言，具有较佳的辅助效果。微分输出调节补偿比例控制主要是基于对时间的调控、缓和系统波动、超调抑制等措施，来促进整个石化生产系统的稳定运作。PID控制系统能够对石化生产制造期间的每处流程都进行动态化测量与监管，同时还能够提高仪表的识别水平。随着PID技术与DCS技术的诞生并应用，使得系统的控制效果获得了大幅强化，保证了PID系统的独立性，进而达成生产多变量和与监测流量化的目的。PID先进控制技术为有效提高仪表的精确度和生产的具体效率，通过串级控制措施帮助石油化工的操作人员加强对设备及其关联性的识别能力。

3.3人机界面技术

在国内石化市场内，当前需求远大于生产，人们对石油产品的质量要求也不断提高，对于石油化工成品及其半成品的分离要求更加精确。新型分散控制系统逐渐发展成熟，人机界面处理系统与其共同发展，新型的分散控制系统满足市场需求，人机界面处理系统主要是处理现场总线收集到的数据，并根据相应的编程系统的编写指令进行相应的数据反映，进行仪表设备的良好人机互动，远程操控石油化工仪表，进一步提高自动化监控和控制仪表的灵活性，有效减少了人力资源的投入。国内许多大规模的石化企业在其分站中都逐渐开始增加人机界面的服务项目的数量，并优化升级了仪表系统的管理，形成了石油化工企业生产运营的监督新格局。人机界面系统的出现有利于操作人员可以及时对仪表设备进行操控，如现场总线的温度信号过高时，操作人员可以通过人机界面编写的相关程序接收和控制温度信号，及时将温度过高的信号发给现场工人，或通过自动化系统启动降温设备，在第一时间有效降低仪表设备的温度。

结束语：

综上所述，现代化工仪表的有效应用，不仅提高了装置运行的稳定性，还能在智能化的监控、测试、分析过程中对装置的运行状态进行测试。另外，技术人员也能运用PLC技术、记忆控制、过程控制等模块高效处理运行数据，全面提高操作过程的质量及运行效率，进而巩固化工产业的经济效益。

参考文献：

[1]郝卫，曲有华.化工自动化仪表及控制系统智能化的研究[J].百科论坛电子杂志，2019（004）：734.