自控及儀表系統一一設計優化

邵夢姣(中化二建集團有限公司，江蘇 南京 210000)

自控及儀表系統一一設計優化

邵夢姣(中化二建集團有限公司，江蘇 南京 210000)

儀表自動化控制程度體現著企業生產的自控水平，對儀表自動化控制及其系統進行優化設計，是提高企業生產自動水平的關鍵，利于提升企業生產效益。本文基于大量的工作實踐，對儀表自動化控制系統優化設計進行了簡要分析，主要包括設備選用、儀表安裝、設計方案、系統控制方案等內容。希望本文研究能為廣大同行工作者提供有益借鑒。

儀表系統；自控設計；設備選用；儀表安裝；設計方案

隨著我國經濟的快速發展，企業生產工作的自動化水平日益提高，極大提升了生產效率。儀表是企業自動化生產系統組成中的重要設備，在很多生產工藝環節中都有應用。儀表設備被大量應用的同時，一些設計問題不斷涌現出來，如設備選用不當、自控程度低等，一定程度上影響企業正常生產工作。對于企業而言，一個優化的儀表自控系統設計，不僅能更好滿足生產工藝需求，方便日常設備運維檢修，還能降低運行成本。所以，面對自控儀表系統中的一系列問題，必須進一步優化設計，周全考慮各個設計環節，減少儀表誤差，確保生產工作質量。

1 設備選用優化

儀表設備選用是儀表系統設計的第一步，為優化儀表系統設計，首要工作是優化儀表設備選用[1]。儀表設備選用優化時，檢查儀表設備配置。檢查中，注意幾點工作：第一，盡量的配齊多級流量儀表，保證計量可靠；第二，結合生產需求，針對不同的精度等級配置不同類型的流量儀表；第三，根據工藝的具體情況，查看液位計選配是否合理；第四，根據控制方案，認真檢測特殊儀表。完成儀表設備配置情況的檢查工作后，以測量場所、介質等為條件，選用既能滿足生產工藝要求又成本低的實用型儀表設備，減少設備投資。如，含水油流量測量創造性的選用質量流量計，地下回收水池液位測量選用超聲波液位計等。

1.1 選用質量流量計

質量流量計的體積小、精度高，用于測量含水油，不僅方便安裝，還能準確測量流體的流量、含水量、溫度及密度等參數[2]。所以，含水油流量測量可以創造性的選用質量流量計，用其代替原來的微機計量系統。從實際看，原來的微機計量系統設備有刮板流量計、壓力變送器、含水測定儀、溫度變送器、安全柵等，設備構成復雜，運行效率低，且設備故障率高。但是采用質量流量計后，解決了以往計量中的不少問題，進一步提高計量系統運行可靠性，降低設備故障率，增強自動化程度，且建設投資相對偏低，可見工作效益和經濟效益十分突出。

1.2 選用超聲波液位計

地下收水池中的污泥較多，回收水的成分復雜，過去一直采用投入式液位變送器，利用傳感器進行液位測量[3]。由于傳感器易被污水腐蝕、易被污泥覆蓋，難以保證投入式液位變送器正常運轉，所以提出采用超聲波液位計。超聲波液位計是全密封防腐結構，測量液位時，不與液體接觸，適合于腐蝕性、粘稠、渾濁的液位測量，故地下收水池液位測量改選超聲波液位計是可行性的，效果最佳。

2 儀表安裝優化

2.1 儀表安裝注意事項

即使是最好的設備，沒有合理安裝，也無法發揮出應有的作用，甚至可能引發永久性的損壞。為此，務必做好儀表設備的優化安裝工作。進行儀表設備安裝時，注意以下幾點工作：第一，注意設備的安裝位置，避免安裝位置不當；第二，合理安裝管道，確保流量計上游有一定長度的直管段；第三，正確確定儀表安裝方向，液體儀表一般朝下；第四，科學布線，符合規范要求，本著避開高溫、機械損傷，不影響交通及整齊美觀的原則進行電纜敷設；第五，重視電源輸入。儀表電源沒有電涌、電氣噪聲，具有較高的可靠性；第六，做好接地措施，確保其安全可靠；第七，環境溫度正常，避免因溫度不適宜而影響儀表使用壽命。

2.2 儀表安裝優化分析

儀表安裝在遵守以上幾點要求情況下，還要根據儀表按章要求和具體安裝環境等條件優化儀表安裝方式模式，進一步提高儀表設備安裝質量，滿足企業生產工藝要求[4]。如，法蘭式的壓力變送器改用引壓管安裝方式，具體情況如下：

法蘭式的壓力變送器安裝一般采用常規的直接安裝方式，雖然這種安裝方式比較常用，但是由于有些管線振動大，容易損壞儀表。在直聯安裝方式下，一旦管線振動大，就會影響上面的壓力變送器安全。為保證儀表安全，延長儀表使用壽命，改用引壓管安裝方式進行法蘭式的壓力變送器安裝。具體安裝方法：將壓力變送器安裝在特定支架上或保護箱內，利用引壓管（毛細管）將壓力信號引入變送器。采用引壓管安裝方式進行壓力變送器安裝，能彌補常規直聯安裝方式不足。

3 設計方案優化

3.1 設計方案優化注意事項

儀表系統設計方案優化是對原基礎設施的改造，優化設計時，設計人員要深入現場，了解企業生產工藝及其要求，根據原基礎設施情況和生產工藝要求進行優化設計，既要提高自控及儀表系統的性能、功能，也要降低投資。由此可以看出，進行設計方案優化不僅要考慮如何提高方案設計的合理性，增強儀表的性能與功能，還要考慮如何降低投資，這是設計方案優化不可忽視的兩個重要方面。

3.2 設計方案優化分析

按照以上要求進行設計方案優化分析，充分利用原基礎設備，同時優化系統設備運行[5]。下面對設計方案優化進行了具體分析。

如，熱水站只有一套儀表盤，控制點數量相對較少，不利于高速傳輸數據。針對這樣的一種情況，將原來的1路輸出配電器換為2路輸出配電器，信號分別傳入中控室和儀表盤，可提高數據傳輸速率，集中控制數據，實現數據共享。而且，這種設計優化方案充分利用了原有的設備資源，避免資源浪費。有人提出用PLC替換儀表盤，通過互聯網進行數據傳輸。雖然這種方式也可以提高數據傳輸速率，達到數據共享效果，但是原有設備資源基本用不上，且要采購PLC，勢必增加設備投資，所以不建議采用這樣的設計優化方式。

此外，電纜敷設也需要進一步優化。如，控制點多而集中部位，改用單根大對數電纜和接線箱方式接線；質量流量計等特殊信號儀表，其輸出通信信號改用總線方式，通過總線控制多路通信信號，使各路信號經1路信道進入中控室。采用以上電纜敷設優化方案后，既節省了電纜用量，也便于施工，進行運維檢修。

4 系統控制方案優化

高效的儀表自動化控制方案，不僅能精簡組織結構，減少冗余崗位，降低勞動強度，還能提高生產效率，降低用工成本。所以，在經濟條件允許情況下，應當優化儀表系統自動化控制方案，實現既定的方案優化目的。如，改用DCS控制方法，多崗合一，減少冗余崗位，精簡組織人員；改用無線通信方式，提高遠離中控室的閥組間信號傳輸速率

4.1 改用DCS控制方法

注水崗、原油崗、污水崗都有屬于自己的獨立系統，且每一個崗位均配置值班人員，人員組織構成復雜，工作環節多，不易保證工作效率，且容易出現人為失誤。為此，建議改用DCS控制方式，即在站內設置中控室，集中控制注水崗、原油崗、污水崗所有崗位的信號，利用網絡將信號同時傳輸至中控室，實現集中控制。與此同時，將工作崗位PLC控制系統保留下來，用于值班人員巡檢，方便人員利用PLC設備查看相關數據，進行現場控制。

在DCS控制方式下，注水崗、原油崗、污水崗三個崗位可以整合成一個工作崗位，該崗位人員在中控室就可以操作控制整個生產工藝流程，不僅提高了儀表系統自動化控制水平，還減少用工數量，降低企業人力資源成本。

4.2 改用無線傳輸方式

閥組分布分散，且與中控室間的距離較長，如果采用有線傳輸方式，施工困難，且投資大，故建議采用無線傳輸方式。具體方式：在閥組間安裝無線通信發射設備，在中控室安裝無線通信接受設備。如果信號傳輸距離超過5km，需安裝無線網橋中繼。

5 結語

綜上所述，優化的自控及儀表系統，可以使自控及儀表系統更好的適應生產工藝要求，提高生產質量和效率。同時，還能減少用工，減低人力成本和運行成本，提高自控及儀表系統經濟效益。進行設備選用優化時，要充分考慮生產工藝和介質等情況，選擇實用型儀表；進行儀表設備安裝時，要選用合理的安裝方式，避免損壞儀表；進行設計方案優化時，要充分利用原基礎設備，減少設備投資；進行自控方案優化時，要精簡組織結構，減少工作強度。

[1]車景蘭.自控及儀表系統設計優化[J].油氣田地面工程，2013，（07）：82-83.

[2]胡曉英.軸向偏差報警系統設計優化及KMP儀表調試問題研究[J].儀器儀表用戶，2014，（01）：19-21.

[3]左信，殷衛兵，譚壯壯.安全儀表系統設計的多目標優化[J].自動化與儀表，2015，（01）：1-5+10.

[4]方聰麗.熱軋工程水處理系統儀表優化設計[J].鋼鐵技術，2009，（06）：45-48.

[5]程亮，柳曉林.化工廠儀表系統防雷及優化[J].廣東化工，2016，（08）：163-164.