化工自动化仪表及控制系统智能化的研究

化工自动化仪表及控制系统智能化的研究

于发军

身份证号码： 13042719851021****

摘要：化工仪表是对化工生产中产品及生产设备情况进行检测信息显示的装置，化工生产自动化体系中应用自动化仪表进行信息收集能够为自动化控制逻辑单元提供全面的信息，而后对相应生产阶段设备发出指令反馈，能够有效提升化工生产的针对性与科学性。自动化仪表在未来会积极融合当前先进的人工智能技术，提升仪表运行的智能化水平，为化工企业生产向着智能化控制方向发展提供基础条件。

关键词：化工自动化；仪表控制系统；智能化

1导言

化工产业有着生产环境复杂、恶劣、多变的性质，同时化工企业的生产中还有着有毒有害、易燃易爆等危险发生，会给化工企业的员工生命和财产带来威胁，给周边的环境造成影响，所以对化工企业中的生产过程和生产工艺使用科学合理的技术手段进行监督和管理，保障化工企业的生产安全。目前化工企业中数据的监测、数据的计算、数据的处理、参数的收集、数据的存储都离不开仪表，传统的仪表已经不能满足现代化的使用需求，必须应用更加智能化、可靠性强的自动化仪表，解决传统仪表中可能出现的问题，具有广阔的发展前景。

2化工仪表及其自动化系统的发展历程

从20世纪中叶开始，科技迅猛发展，自动化控制技术发生了质的飞跃，在电学与自动化技术有效融合的技术背景下，自动化控制仪表应运而生，在我国当前的化工生产中测量控制仪表以及相应的自动化控制系统已经得到了非常广泛的应用。化工生产的环境特殊，很多设备中的化学反应过程都要在高温高压等苛刻条件下进行，如果环境控制不好不仅会影响化工产品的质量，还可能发生生产安全事故，因此针对这些设备安装自动化运行、精确的自动化仪表是非常有必要的。将自动化技术与化工仪表结合起来能够有效提升仪表运行的可靠性，并能够对设备运行情况、设备内部环境参数信息进行有效捕捉，为自动化控制系统的运行提供有效参数依据。将仪表采集的化工生产信息传输给逻辑处理器可以为控制动作装置下达科学指令，对生产设备控制阀门进行开闭，以保证化工生产环境符合要求。在进入21世纪之后，化工生产的综合性以及产品高质量性要求越来越高，为了保证化工生产的效果，对生产装置进行有效优化，化工生产设备的控制点越来越高，工艺控制精度要求也在不断升高。自动化控制系统的结构,实现了模块化与集成化发展，而自动化仪表在其中扮演着重要角色。

3化工自动化仪表类型

第一，温度类仪表。在进行化工生产时，由于温度变化会导致化学反应产生，如生产环境及现场操作的环境温度过高或过低，会增加化工生产的安全隐患。在生产过程中通过温度类仪表，如温度测量仪能够实时记录及控制温度，确保化工生产环境适宜。温度测量仪可以监测-300～2000℃的温度数值，在应用中为提高其精准性，一般配套热电偶设备及热电阻设备。第二，压力类仪表。化工生产中，压力控制与温度控制同等重要，化工产品在化学反应效果上，关键参考因素之一是压力范围，如化工生产处于负压状态，在压力范围上要保持在300MPa。第三，物料位移类仪表。物料位移类仪表主要对化工生产环节的物位进行测量，例如化学辅助材料剂量大小及化学成品及半成品含量等，实际应用中较为常见常用的物料位移类仪表主要有浮力测量仪。在使用物料位移类仪表开展自动化控制时，需要针对敏感物料及部位，如仪器设备电容、电接触、超声波、差压等进行精细化控制。第四，流量类仪表。这种仪表的测量对象是化工生产过程中管道及设备中的流量，流量对于各生产环节的化工生产中各种物料的配比情况有较大影响，因此测量流量是非常重要的化工生产控制依据，流量速度测量及流量容积测量是流量测量的重要工作，主要的测量仪器有浮子流量计以及电磁测量计。第五，类仪表。化工自动化中，分析类仪表所具备的自动化程度更高，实际应用价值更大，此类仪表主要通过线上及线下实验室进行分析，通过对化工构件进行样品取样，在符合分析器指标参数要求后，化工样品成分含量数值经由分析器转化为可被测量的电信号，然后在控制仪表运行中，实现电信号的扩大和显示，化工操作技术人员通过仪表设备显示的参数工作。

4化工自动化仪表及控制系统智能化的发展

4.1完善化工自动仪表功能

首先，自动化仪表内部的结构要不断地精巧，利用电磁、超声波、科氏等技术对现有的自动化仪表内部设置进行融合；其次，完善化工自动化仪表的功能，目前计算机技术、网络技术、人工智能技术越来越先进，在自动化仪表中应用以上技术，仪表的功能就会更加完善。尤其是人工智能技术，目前在众多的领域中都取得了良好的成绩，发挥着重要的作用，自动化仪表中应用人工智能技术，可以有效降低化工生产中发生安全事故的概率。

4.2做好化工仪表自动化各类技术档案的收集及管理

化工仪表自动化过程中，随着技术模块的升级，会产生大量的化工仪表技术档案，如设备升级、仪表维修、日常巡检等，应做好档案的收集及管理：一是设置技术人员及管理人员对化工仪表档案进行收集整理及存档，对档案分门别类，避免出现档案遗失；二是制定化工仪表技术档案的管理及应用制度，对技术档案中的数据信息做好研究利用，不能束之高阁；三是结合化工企业自动化水平情况及企业自动化需求，更新技术档案。在引入新的自动化化工仪表后，比对附带的技术档案，与原有仪表档案进行比对分析，查找自动化提升所在，为后续仪表设备的升级换代提供依据。

4.3化工自动化测控仪表发展智能化的趋势

在化工生产中智能传感器的优势也是非常明显的，因为传统传感器是不能对某种化工产品的质量全指标进行快速测量的，但是搭载了多种信息化技术、集成了智能诊断与自我学习功能模块的智能化传感器则可以以非常快的速度直接进行化工产品质量参数的测量，并对一些具有函数关系的数据进行综合分析，而后结合自身具有的神经网络技术构建数学分析模型，从而对化工产品质量进行分析与定性。当前自动化技术领域已经与智能化技术进行了融合，智能化传感器也已经集成了数字电极以及智能称重等高新技术模块，传感器功能十分强大。而自动化控制系统中的执行器则是根据所接收的逻辑控制器下达的控制指令进行被控对象控制响应，比如对被控介质流量进行调节，进而将被控变量调整到符合化工生产需求的范围内，因此执行器就是自动化系统当中非常重要的结构。化工生产过程中用到的执行器主要有控制阀门、变频器等，目前行业已使用的智能型执行器有智能型控制阀。智能型控制阀采用总线和微处理器技术，配合精密机械结构，能够在控制阀内实现流量特性修改、阀门正反作用修改、调整PID算法、非线性补偿、运行状态监测、阀门故障诊断、故障安全位置锁定等一系列功能。采用离散式微处理器运算控制，分担了需DCS提供的控制运算，并可与DCS分享运行数据，具有更高的灵活性、可靠性。智能型测控仪表具备数字和模拟两种输出组网方式，其故障诊断预警和智能维护功能的实现，为工厂节省了运行成本、减少了检修维护时间，确保了生产安全高效。

结束语

总之，在我国化工行业迅猛发展的今天，自动化控制技术得到了广泛应用，自动化仪表作为自动化体系中的重要装置，在未来与智能化技术融合的趋势非常明显，智能化传感器以及自诊断功能模块等的应用可以为自动化仪表精确性与运行可靠性优化提供更大助力。化工生产中运行自动化仪表时要做好运维与管理工作，保证仪表运行的效果，进而为化工生产的有效推进提供保障。

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