化工裝置建設中的儀表自動化工程探索

（山東嘉匯化工科技有限公司，山東棗莊 277100）

0.引言

在化工企業的發展過程中，化工裝置建設水平是影響經濟效益的關鍵環節，為了有效提高生產過程的自動化水平，需要在化工裝置建設中積極的應用自動化技術，有效提高化工生產效率。在自動化技術的應用中，儀表自動化控制能夠進一步提升儀表的性能，并且對控制網絡中的其他裝置造成積極影響，而對儀表進行智能化改造，有利于提高儀表的適應性與功能性。因此，化工裝置建設中需要積極探索儀表自動化控制。

1.化工裝置建設中的常用儀表

在化工裝置建設中，常用儀表主要包括以下幾種：

1.1 溫度儀表

在化工生產過程中，不同的生產工藝需要的反應條件存在較大的差異，生產中使用的設備與反應物等，均需要對溫度進行嚴格的控制，與此同時，還要對流經管路的冷凝水及蒸汽等進行相應的控制。一般情況下，化工生產中的溫度應控制在-200℃～1800℃的大體范圍之內。為了實現對溫度的有效控制，無法通過人工操作的方式完成，因此，對溫度的調節與控制，需要應用接觸式測量技術。在以往的化工裝置建設中，對溫度的測量通常使用的是水銀溫度計，但這種溫度計在使用過程中容易損壞，并且其中的水銀具有較強的毒性，會對生產環境造成污染，同時危害工作人員的身體健康[1]。在儀表自動化控制中，需要使用雙金屬溫度計取代水銀溫度計，雙金屬溫度計一般包括熱電阻溫度計與熱電偶溫度計，這兩種溫度計都能夠準確的測量溫度的變化，同時可以通過傳輸裝置將溫度信息傳送給相應的儀表，這種方式已經逐漸成為化工生產過程中的常用溫度控制方式，應用范圍正在不斷擴大。

1.2 壓力儀表

對于化工生產而言，壓力同樣是影響生產過程的關鍵因素，需要對其進行有效的控制，如果生產過程中壓力處于失控狀態，不但生產過程無法順利完成，而且會出現設備爆炸等嚴重的后果。因此，對于壓力的控制會對生產過程的安全性造成直接影響，需要引起足夠的重視。在化工裝置建設中實現壓力儀表的自動化控制，可以在出現壓力升高現象時及時發出報警信息，以便對可能發生的安全事故進行有效的防范，不但能夠提高化工裝置的運行安全性，而且有利于提升化工生產的經濟效益。

1.3 物位儀表

在化工生產過程中，有很多參與到化學反應中的物質是液態的，這些物質主要為液態的有機化合物。液態物質的反應一般需要在反應池內進行，反應過程中需要對其中的液面高度進行及時測量。常用的液面高度測量可以使用浮力式測量系統，與此同時，物位儀表同樣能夠進行液面高度測量[2]。物位儀表的形式主要分為讀取式、電容式以及浮力式等，其中最常見的是浮力式物位儀表，隨著化工行業的快速發展，從業人員的安全意識也大幅度提升，物位儀表的應用也更加廣泛，應用水平也不斷提高，能夠獲得更好的應用效果。

1.4 流量儀表

在化工生產過程中，可以通過流量儀表獲取大量的重要信息，為了保證生產過程的安全性與穩定性，需要對流量情況進行嚴格控制，利用流量對其進行相應的考核。一般情況下，化工生產中的流速會受到流量、管道以及流體等方面因素的影響。與流速相比，流量是指在一定時間內流體截面的體積、溫度、壓力補償，在測量流量時，需要掌握單位時間內流過管道的流體質量以及體積，再通過嚴謹的計算獲得相應的結果。

2.化工裝置建設中儀表自動化控制策略

在化工裝置建設中，為了對生產工藝進行優化，提高產品質量，降低生產過程對環境的影響，需要在儀表自動化控制中采取以下策略：

2.1 常規控制策略

在化工裝置建設中，儀表自動化控制需要滿足連續性、集成性、瞬間性等方面的要求。在儀表的發展過程中，隨著科學技術的快速發展，由氣動元組合儀表、電動單元組合儀表、常規DCS系統正在逐漸被新一代DCS系統取代。但是，在儀表自動控制方面，儀表自動化連續控制、批量控制以及順序控制等系統均沒有發生較大的改變。在儀表系統的常規控制策略中，主要分為連續控制以及回路控制，其主要調節方式則有單回路調節、串級調節、比率調節、均勻調節以及前饋調節等，PID調節是常規控制的主要方式。因此，我們可以確定，儀表系統中的控制算法以及功能塊均沒有發生較大的改變，只是在組態能力與控制方案等方面發生了一些改變[3]。例如，目前的功能塊連接方式正在向著多元化的方向發展，可以采用的連接方式包括多重串接、并聯連接、選擇性連接以及自動補償等。因此，常規控制策略需要根據化工裝置的實際情況制定合適的控制策略。

2.2 儀表控制優化策略

由于受到現代化智能控制理論的影響，化工裝置建設中應用的智能化算法數量也不斷增加，應用范圍也更加廣泛，目前已經不僅僅是對PID這一控制裝置。在自動化控制技術的發展過程中，相關的控制理論也更加完善，尤其是對于智能化算法的合理運用，控制系統中可以出現更多的變量，以便更好地應用到生產過程中。一般情況下，存在多種變量的控制系統的核心是DCS系統，在實際生產過程中，不但可以單獨使用，而且可以與其他相關技術結合使用，可以與其結合使用的技術包括多變量動態過程模型辨識技術、軟測量技術等。在具體的應用過程中，大部分采用測控與PID串級控制結合使用的方式，這種應用方式能夠獲得良好的應用效果。此外，合理地應用卡邊控制等相關技術，可以獲得更高的生產效率，并保證產品質量滿足相關要求[4]。

2.3 人機界面優化策略

在以往的化工裝置建設過程中，需要具有一定的針對性，控制室與裝置需要一一對應。在這種對應模式中，可能會造成一定的資源浪費，進而降低資源利用率，不利于化工生產經濟效益的提升。為了有效提高化工生產控制系統的性能，科學技術的快速發展能夠提供必要的支持，促進化工裝置自動化控制水平的提升。目前化工裝置正在由單一控制室向著多個控制室的方向發展，而一些化工企業中則只有中央控制室。在這種控制方式中，如果一個設備或元器件出現故障，控制室中的顯示屏幕會出現故障分析結果。與此同時，將更加先進的計算機技術應用到化工裝置自動化控制中，對儀表自動化控制具有十分重要的意義，有利于控制系統的正常運行[4]。在目前的控制室中，大部分操作需要通過鍵盤與鼠標完成，有一些操作可以通過旋鈕以及觸摸屏幕實現，因此，對操作人員的技術能力的要求相對較高。為了降低控制操作的難度，需要重視對人機界面的優化，使各項操作更加容易實現。

3.結語

在化工裝置的建設過程中，儀表的自動化控制是提高化工生產效率的關鍵環節。一般情況下，化工生產中應用的儀表主要包括溫度儀表、壓力儀表、物位儀表以及流量儀表等。隨著相關技術的快速發展，我國的儀表自動化水平正在不斷提高，但與國際先進水平仍然存在一定的差距。因此，我們需要對儀表自動化控制進行進一步探索，促進化工生產自動化水平的提高。