煤化工自動化控制及化工儀表的應(yīng)用研究

李明

摘 要：在近些年，隨著我們國家科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對我們國家的煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了很大的促進作用，而且由于煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對我們國家的經(jīng)濟發(fā)展又是起到了促進作用。而在煤化工產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，自動化操作作為最為主要的一個操作環(huán)節(jié)，但是由于時代的發(fā)展，原先使用的化工儀表自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)沒有辦法很好的滿足現(xiàn)階段生產(chǎn)工作的需求了，所以要不斷的對化工儀表自動化系統(tǒng)進行改進完善，從而實現(xiàn)自動化控制水平能夠不斷的得到提高，確保化工儀表能夠安全穩(wěn)定的運行。

關(guān)鍵詞：煤化工;自動化控制;化工儀表;應(yīng)用

1煤化工自動化控制的關(guān)鍵技術(shù)

1.1預(yù)測控制

傳統(tǒng)的PID控制雖然包括定值控制、隨動控制和程序控制等不同類型，但其核心機制卻是統(tǒng)一的，即通過儀表監(jiān)測到參數(shù)指示值與測量值之間的差異，再利用負反饋控制系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，使測量值與指示值保持一致。PID控制在時間精度要求較低的情況下可以較好地發(fā)揮作用，但隨著現(xiàn)代化工產(chǎn)品不斷朝向精密化、高效化發(fā)展，PID控制的時間滯后性問題已經(jīng)不能適應(yīng)一些產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。

預(yù)測控制是在PID控制的基礎(chǔ)上，增加了預(yù)測模型算法。預(yù)測控制系統(tǒng)在完成一次負反饋校正后，可以通過算法自動預(yù)估下一次指示值，然后通過負反饋系統(tǒng)將測量值調(diào)整至預(yù)估值的水平。最后，再根據(jù)實際指示值，對預(yù)估值進行調(diào)整。由于實際指示值往往和預(yù)估值比較接近，因此調(diào)整速度比PID控制要快得多。經(jīng)過不斷的糾錯積累之后，預(yù)測模型算法的精確度還會不斷改善，使系統(tǒng)整體效率得到進一步提高。

1.2自適應(yīng)控制

傳統(tǒng)的程序控制系統(tǒng)大多設(shè)置了簡單的算法程序，工作人員對算法進行設(shè)定后，系統(tǒng)就會按固定的參數(shù)算法進行操作。然而隨著時間的不斷推移，算法最終總是會失效;有時在操作過程中，反應(yīng)器內(nèi)部環(huán)境還會出現(xiàn)突發(fā)改變，使得原有的算法不能正常發(fā)揮作用。因此，傳統(tǒng)的程序控制系統(tǒng)在運行過程中必須要求工作人員不斷對算法進行調(diào)節(jié)，一旦調(diào)節(jié)不及時，就會造成大量的原材料損失乃至設(shè)備損壞[1]。

自適應(yīng)控制系統(tǒng)則可以較好地解決這一問題。自適應(yīng)控制系統(tǒng)在傳統(tǒng)的程序控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加了環(huán)境評估和決策控制程序，系統(tǒng)通過儀表對反應(yīng)器中的環(huán)境進行綜合評估，再經(jīng)由決策程序產(chǎn)生控制決策，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)算法。

1.3人工智能控制

近年來，機器學(xué)習(xí)理論不斷發(fā)展，在數(shù)據(jù)分析、理論計算、圖文處理等許多方面都取得了驚人的成果。目前，許多煤化工企業(yè)已經(jīng)開始在自動化控制系統(tǒng)中增加人工智能程序，以提升系統(tǒng)的應(yīng)變能力和自動化水平。

專家系統(tǒng)是一種較為簡單的人工智能控制系統(tǒng)，它包含相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍懭氲拇罅坷碚撝R與生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，以及一整套邏輯推理機制。當(dāng)系統(tǒng)遇到特殊情況時，就無需求助人工操作，可以由專家系統(tǒng)代替操作人員，直接根據(jù)相關(guān)理論和經(jīng)驗對系統(tǒng)參數(shù)進行調(diào)整。專家系統(tǒng)不僅包含最初寫入的知識信息，還可以由專家不斷補充新的知識內(nèi)容，同時修改過時的、錯誤的內(nèi)容。系統(tǒng)自身也可以具備一定的知識獲取能力，以便應(yīng)對某些罕見特殊情況。

隨著人工智能的深入發(fā)展，一些學(xué)者已經(jīng)開始著手研究人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)理論，并取得了一些初級成果。其中，BP網(wǎng)絡(luò)在自動化控制系統(tǒng)中已經(jīng)得到比較廣泛的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的自動程序控制系統(tǒng)相比，BP網(wǎng)絡(luò)的非線性計算能力更強，還可以通過機器學(xué)習(xí)，不斷提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精確性和自適應(yīng)能力。

2化工儀表的分類

2.1溫度儀表

在煤化工生產(chǎn)的過程當(dāng)中，對于溫度儀表的應(yīng)用是非常廣泛的，因為在進行生產(chǎn)的時候，所使用的原料不一樣，所以對于生產(chǎn)的環(huán)境以及溫度也都不太一樣，所以，在進行實際生產(chǎn)的過程當(dāng)中，就需要使用溫度儀表進行對生產(chǎn)的溫度實時監(jiān)控，這樣也能夠?qū)τ谏a(chǎn)的安全性以及生產(chǎn)的效率有所保障。溫度儀表主要分為兩種，一種是非接觸式的，一種則是接觸式的，這兩種溫度儀表都是有著非常高的應(yīng)用價值[2]。

2.2壓力儀表

在進行煤化工生產(chǎn)的過程當(dāng)中，除了對于生產(chǎn)的溫度有著嚴(yán)格的要求之外，對于生產(chǎn)的壓力也是有著非常高的要求，因為壓力的大小能夠直接對化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生產(chǎn)生影響，壓力儀表在實際中也是非常的常見，就比如特種壓力表還有壓力變送器等等。

2.3物位儀表

在進行煤化工生產(chǎn)的過程當(dāng)中，對于原材料用量多少的控制則是依靠物位儀表來實現(xiàn)，這一化工儀表在化工生產(chǎn)當(dāng)中屬于必不可少的一種儀表。在當(dāng)前的化工行業(yè)當(dāng)中，通常會用到以下這些物位儀表，分別是浮力儀表、雷達儀表還有直讀儀表，就比如雷達儀表通常是用來測量不同的生產(chǎn)材料的，并且測量的精確度還比較高，極具實用性，這些儀表在化工生產(chǎn)當(dāng)中都是有著非常廣泛的應(yīng)用。

2.4流量儀表

在煤化工生產(chǎn)中，流量儀表也是非常重要的一種儀表，流量儀表中的流量是指有效截面在單位面積內(nèi)流過的流體的質(zhì)量和體積，對于這種儀表的使用需要依據(jù)生產(chǎn)的實際情況。

3化工儀表自動化控制的功能及應(yīng)用

3.1對數(shù)據(jù)進行自主記憶和儲存

在煤化工生產(chǎn)的過程當(dāng)中，硬件設(shè)施也是能夠?qū)τ诿夯どa(chǎn)的效率產(chǎn)生影響。在之前，所使用的的化工儀表只能是記住某一時刻的數(shù)據(jù)，而且沒有辦法長期進行對數(shù)據(jù)的存儲，還有對于一些較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)，同樣沒有辦法記憶存儲。這就非常容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)的遺失。而隨著在化工儀表當(dāng)中融入微型計算機，就能夠有效的解決現(xiàn)階段存在的問題，及時記憶存儲數(shù)據(jù)，方便后期的使用，為煤化工生產(chǎn)的穩(wěn)定性提供了更強的保障。

3.2計算功能

在化工儀表當(dāng)中通過應(yīng)用微型計算機，從而使得這些儀表具有了較為強大的計算功能。從而實現(xiàn)在進行煤化工生產(chǎn)的過程當(dāng)中，能夠快速精確的進行對各種復(fù)雜多變的數(shù)據(jù)做出計算。通過利用化工儀表的計算功能，從而可以在生產(chǎn)的過程當(dāng)中，快速的得到想要的數(shù)據(jù)，從而讓煤化工生產(chǎn)工作變得更加簡單，使得化工生產(chǎn)的效率得到了很大的提升[3]。

3.3可編程

隨著在現(xiàn)階段的化工儀表當(dāng)中融入了計算機軟件元素，從而使得化工儀表能夠在電路的控制下，實現(xiàn)對于復(fù)雜系統(tǒng)的有效控制，從而進一步的提升煤化工生產(chǎn)的效率。

3.4復(fù)雜控制

在現(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也是不斷的有著各種新型的化工儀表被研發(fā)出來，并且這些新研發(fā)出來的儀表還具有更多的新功能，如化工色譜儀，通過利用這一儀表就能夠?qū)崿F(xiàn)對復(fù)雜混合物的分離，從而方便對其所含有的化工成分測定。

3.5自動化監(jiān)控

對于煤化工生產(chǎn)過程當(dāng)中出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)，通常是利用化工儀表的自動化監(jiān)控功能所實現(xiàn)的。然后在通過利用計算機處理系統(tǒng)，就能夠及時精準(zhǔn)的查找到不正常的數(shù)據(jù)，這樣就會為故障的排除工作提供很大的便利，通過利用化工儀表所具有的監(jiān)控功能，就可以有效的節(jié)省大量的時間，及時的處理故障，從而提升煤化工生產(chǎn)的工作效率以及生產(chǎn)的安全性。

結(jié)束語

在煤化工行業(yè)當(dāng)中，實現(xiàn)化工儀表的自動化控制是今后發(fā)展的必然要求，實現(xiàn)化工儀表的自動化控制，對于煤化工行業(yè)而言，是有著非常重要的意義存在的。自動化控制系統(tǒng)現(xiàn)如今已經(jīng)可以說是在人們的日常生活當(dāng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，要怎樣才能實現(xiàn)對于這一技術(shù)的應(yīng)用是現(xiàn)階段煤化工行業(yè)需要面臨的一個重要課題，只有對于這一技術(shù)進行合理有效的應(yīng)用，才能夠為煤化工行業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供動力。

參考文獻：

[1]李美玉，聶國亮.化工儀表自動化控制技術(shù)研究[J].浙江化工，2019，50（9）：21-23+28.

[2]何石波.淺析化工自動化控制的關(guān)鍵技術(shù)和儀表控制[J].當(dāng)代化工研究，2019（7）：12-13.

[3]候東升.智能自動化儀表在煤化工行業(yè)的應(yīng)用[J].山西化工，2018，38（03）：143-144，147.