電氣自動化在化工企業(yè)中的應(yīng)用

【摘要】電氣自動化是工業(yè)企業(yè)自動化的全稱，其憑借在生產(chǎn)中的快速反應(yīng)、臨界工藝穩(wěn)定、綜合能量平衡等優(yōu)勢，在各化工企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。隨著各化工企

業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對自動化的要求也越來越高。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化；先進(jìn)控制；現(xiàn)場總線

1.前言

因化工行業(yè)本身所處的生產(chǎn)環(huán)境以及生產(chǎn)的產(chǎn)品存在著一定的危險性，使得電氣安全工作在化工行業(yè)中顯得尤為重要，本文將從三方面來講電氣自動化在化工行業(yè)的應(yīng)用問題——化工生產(chǎn)的電氣環(huán)境、電氣自動化應(yīng)用及相關(guān)管理措施。

2.化工生產(chǎn)的電氣環(huán)境和設(shè)備情況

2.1 高溫環(huán)境

車間里的溫度由于存在著許多熱輻射，所以經(jīng)常會在35℃以上，在配備燃燒爐、物料熔點高需要全程導(dǎo)熱油、蒸汽伴熱等的車間尤為明顯。

2.2 潮濕環(huán)境

當(dāng)工作環(huán)境空氣濕度介于60%--75%之間，屬于陰濕環(huán)境。當(dāng)空氣濕度大于75%，這樣的環(huán)境屬于潮濕環(huán)境。而當(dāng)空氣濕度達(dá)到100%，這樣的環(huán)境就屬于非常潮濕環(huán)境。而化工電氣的許多工作環(huán)境空氣濕度就大于60%，有的甚至達(dá)到100%。

2.3 多塵環(huán)境

在生產(chǎn)過程中，由于物料切片、粉碎等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，會產(chǎn)生過多粉塵，從而堆積在線路橋架以及電氣設(shè)備上。其中的大部分粉塵屬于導(dǎo)電性粉塵。

2.4 腐蝕環(huán)境

由于很多化工原材料都具有腐蝕性，會導(dǎo)致電氣設(shè)備的架構(gòu)，甚至設(shè)備的絕緣特性會遭到破壞。腐蝕環(huán)境根據(jù)腐蝕程度分為弱、中、強(qiáng)三個級別。

2.5 爆炸性危險環(huán)境

爆炸性危險環(huán)境是在一定的大氣條件下，可燃物跟空氣混合點燃發(fā)生爆炸，爆炸燃燒會傳至未燃混合物的環(huán)境。在化工企業(yè)中，很多物料都具有可燃性，比如硝基苯、氫氣等。

2.6 導(dǎo)電設(shè)備和電氣設(shè)備

在生產(chǎn)過程中，員工會經(jīng)常和一些金屬設(shè)備發(fā)生接觸，如果發(fā)生漏電事故時就會對人身造成傷害。還有些自然因素，比如雷電、靜電之類也會對人身造成傷害。

3.電氣自動化在化工企業(yè)的應(yīng)用

電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用，大大推動了我國的工業(yè)發(fā)展。隨著電氣自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，在工業(yè)中所占的比重也越來越大，同時，工業(yè)的發(fā)展，也對電氣自動化提出了更高的要求。在化工行業(yè)，由于安全生產(chǎn)的需要，對電氣自動化的依賴也越來越大。

3.1 先進(jìn)制動控制的應(yīng)用

先進(jìn)控制（APC）就是不同于常規(guī)的單回路控制（PD），并且比PD控制效果更好的控制。只是由于先進(jìn)控制含義太豐富，還未普及應(yīng)用，所以定義一直沒有明確。

1）先進(jìn)控制的特點

在某些使用常規(guī)PD控制不能達(dá)到理想控制要求的情況下，這時候采用先進(jìn)制動控制就能進(jìn)行有效控制。先進(jìn)制動控制能夠處理多變量控制，還有模型控制的特點，能夠進(jìn)行模型預(yù)測和推斷控制。另外計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是先進(jìn)控制的發(fā)展平臺。

2）先進(jìn)控制的內(nèi)容

先進(jìn)控制的主要內(nèi)容包括過程辨別技術(shù)和過程變量數(shù)據(jù)的采集、處理和軟測量技術(shù)。在實際生產(chǎn)中，需要確定某些變量之間的關(guān)系的實際過程，就是過程辨別技術(shù)。過程變量的采集是指生產(chǎn)過程變量的數(shù)據(jù)測量和匯總，采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測識別的過程就是數(shù)據(jù)的處理，利用可測變量數(shù)值，來實時計算不可測變量的數(shù)值就是軟測量技術(shù)。在化工生產(chǎn)中，比如飽和蒸汽壓力、精餾塔兩端質(zhì)量就需要依靠軟測量技術(shù)得到

3.2 現(xiàn)場總線的應(yīng)用

1）現(xiàn)場總線的概念

現(xiàn)場總線（fieldbus）是指以工廠內(nèi)的測量和控制機(jī)器間的數(shù)字通訊為主的網(wǎng)絡(luò)，也稱現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線是生產(chǎn)過程中自動化應(yīng)用，主要解決現(xiàn)場的智能化儀表儀器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)字通信及控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。現(xiàn)場總線的應(yīng)用，給化工行業(yè)的自動控制帶來了新的變革。簡單來說，現(xiàn)場總線就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20mA模擬信號及普通開關(guān)量信號的傳輸，是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)，其也是未來化工行業(yè)自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。現(xiàn)在市場上，F(xiàn)CS的應(yīng)用由于其網(wǎng)絡(luò)冗余而導(dǎo)致的可靠性不強(qiáng)問題，沒有DCS應(yīng)用來的廣泛。又由于DCS技術(shù)成熟，在很多時候，企業(yè)的自動化系統(tǒng)是由FCS和DCS并存來共同實現(xiàn)控制的。

2）現(xiàn)場總線的特點

現(xiàn)場總線是把現(xiàn)場智能設(shè)備和自動化系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)整合的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。現(xiàn)場控制設(shè)備具有通信功能，便于構(gòu)成工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)；通信標(biāo)準(zhǔn)的公開、一致，使系統(tǒng)具備開放性，設(shè)備間具有互可操作性；功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范化使相同功能的設(shè)備間具有互換性；控制功能下放到現(xiàn)場，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備高度的分散性是現(xiàn)場總線的技術(shù)特點。

3）現(xiàn)場總線控制的優(yōu)勢

現(xiàn)場總線的應(yīng)用，能夠有效的節(jié)約化工企業(yè)的前期投資費用。與DCS系統(tǒng)相比，F(xiàn)CS技術(shù)在硬件的投資費用上面因其設(shè)置結(jié)構(gòu)簡單，在一根信號線上可以接多個設(shè)備和儀表等優(yōu)點要低于DCS系統(tǒng)。同時，在設(shè)計、安裝工作量上也相應(yīng)的減少很多。從上看來，F(xiàn)CS技術(shù)能夠有效節(jié)約企業(yè)的前期投資。

FCS技術(shù)的應(yīng)用，還能夠有效減少后期維護(hù)費用，如果出現(xiàn)整改、新增電氣儀表設(shè)備，這時候就不需要重新放置電纜，可以就近接在原有電纜上面，不僅減少工作量而且節(jié)省材料，從而減少投資費用。同時，F(xiàn)CS技術(shù)的應(yīng)用，還有助于生產(chǎn)管理人員更加全面的知悉生產(chǎn)中的各項數(shù)據(jù)指標(biāo)和設(shè)備的運行狀況，高質(zhì)量的保證生產(chǎn)。

4.化工生產(chǎn)中的電氣管理

由于化工行業(yè)電氣所處的環(huán)境特殊性，在實際生產(chǎn)中，電氣設(shè)備的安全管理工作就變得非常重要。

4.1 高溫防護(hù)

電氣設(shè)備在高溫環(huán)境中容易被損壞，出現(xiàn)安全問題。因此要加強(qiáng)高溫防護(hù)，提高電氣設(shè)備防護(hù)等級，做好設(shè)備的散熱措施，提高對設(shè)備檢查的頻率，確保電氣設(shè)備合理運作。

4.2 濕度控制

關(guān)于濕度控制，可以安裝濕度監(jiān)測儀，實時監(jiān)測室內(nèi)濕度，對于處在潮濕環(huán)境中的高低壓配電房、計算機(jī)機(jī)房等，同時也要加強(qiáng)巡查力度，適時開啟空調(diào)調(diào)節(jié)濕度。

4.3 降低粉塵危害

通過密閉或者隔離的方式，把粉塵的影響控制在一個較小的空間里，防止粉塵大范圍擴(kuò)散。同時，電氣設(shè)備可以選用防塵設(shè)備。

4.4 預(yù)防腐蝕

對于腐蝕環(huán)境，也應(yīng)當(dāng)采用密閉或者半密閉生產(chǎn)，選用的電氣設(shè)備采取防腐處理或者選用防腐設(shè)備。

4.5 防止爆炸

爆炸性環(huán)境中，選用的電氣設(shè)備必須具有防爆功能。防爆電氣設(shè)備分為兩類：Ⅰ類為煤礦井下用電氣設(shè)備；Ⅱ為除礦井以外的場所使用的電氣設(shè)備，Ⅱ類電器設(shè)備又分為：ⅡA 、ⅡB、ⅡC三個類別。按照結(jié)構(gòu)型式分又可以分為增安型、本安型、隔爆型、特殊型。我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)爆炸環(huán)境正確選用防爆電氣設(shè)備，防止爆炸危險的發(fā)生。

4.6 防雷和接地

化工企業(yè)中應(yīng)該做好防雷措施，主要基礎(chǔ)、設(shè)備打好接地極、接地帶，形成一個接地網(wǎng)，在建筑物頂端設(shè)置避雷帶或避雷針，將雷擊導(dǎo)入大地。同時做好供電系統(tǒng)的保護(hù)接地和工作接地，儀器儀表的接地系統(tǒng)和設(shè)備、管道的防靜電接地，防止意外事件的發(fā)生，確保人員的人身安全。

5.結(jié)論

電氣自動化的應(yīng)用，將助于化工企業(yè)的高效生產(chǎn)和發(fā)展，提高企業(yè)的競爭力。同時，做好電氣設(shè)備在使用過程中的安全管理，將保障生產(chǎn)及人員的安全，保證企業(yè)持續(xù)良性經(jīng)營。

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