关于智能化仪表在化工行业中的研究与应用
时间：2020-12-01 20:09:47 来源：达达文档网 本文已影响 人 
李卫国 王淑英
摘 要：化工行业的特点具有易燃、易爆、高温、高压、易中毒的特性，安全隐患时刻存在，一旦出现事故，将会造成较大的环境污染及人身伤害，给企业造成很大的财产损失。随着化工生产自动化程度的不断提高，新工艺新技术的不断应用，先进的生产工艺必须配备先进的自动化装置，化工生产线上智能化检测仪表的配备是确保充分发挥新工艺新装置的优越性能。通过对智能化仪表发展及特点分析，充分显示了智能化仪表在化工自动化生产中应用的重要性。
关键词：自动化装置 智能化仪表 DCS控制系统
随着现代化工业的快速发展，自动化程度的不断提高，新工艺新技术的不断创新应用，自动化设备越来越先进，生产装置不断扩大，对化工生产过程中自动化控制系统有了更高的要求。化工自动化是指在其生产线上安装一些自动化仪表检测装置，依据采取的数据进行科学生产，这些自动化装置代替传统的手工操作模式，称作化工生产自动化。化工生产过程中产生大量的伤害人体的化学物质，因此生产过程基本上都是在密闭的容器和设备中产生，为维持化工生产正常高效的顺利生产，必须把生产工艺中的参数维持在某一最佳数值范围内，方可确保化工产品的质量，而实现化工生产过程的自动化。必须依赖于高性能仪器、仪表，对生产过程进行显示、测量，并依此对生产工艺过程进行有效控制和调整，智能化仪表在化工生产中的不断应用极大的推动着我国现代化建设的快速发展。
一、仪表与自动化系统的数字化发展过程
第一代过程控制的仪器仪表是指针式的仪表，主要是一些弹簧管压力表、温度计、简单流量计等仪表装置，这些仪表结构简单，基本上都是电磁式的，工作原理机械化程度较高，长期将会导致测量精度不高，测出的数据具有一定的偏差。
第二代过程控制系统的仪器仪表是以模拟电流信号（0～10mA、4～20mA）的电动单元组合式模拟仪表控制系统，是以数字式显示的仪表，适用于快速响应及精度要求较高的工业生产中。如压力表、温度显示仪等等，其基本原理是将模拟信号转化为数字信号，以数字形式显示。
第三代过程控制系统的测量仪表称作为智能化仪表，是基于计算机发展的基础上，仪表本身含有一个计算机或称作内含微处理器的设备，微处理器是仪表的控制中枢系统，装配通用接口，是仪表与计算机通信的连接方式，自动控制系统是多个仪表综合的结果，控制方式主要是本地控制和远程控制，仪表功能是软件与硬件相结合来完成的。
第四代过程控制的测量仪表主要是DCS产品，其最大特点是集成，覆盖现场仪表层、控制装置单元层、工厂层和企业层4个层次。前三代主要覆盖前三层，第四代则已成为过程控制和信息管理的综合信息平台。第四代控制功能主要包括PLC、软件组态、I/O组件、远程智能采集系统、多回路调节器、FCS、PLC产品集成，还包括逻辑控制、过程控制、批处理控制，实现多种混合控制功能。
八十年代后期出现的是第五代过程控制系统，主要是基于现场总线控制系统（FCS），主要是DCS、PLC、FCS三者的相互结合。
二、智能化仪表的特征
随着电子技术、计算机及网络技术的快速发展，促进了仪表的发展应用，典型的数字仪表、智能化仪表、执行器、调节器的不断投入生产应用，随着气动仪表、模拟仪表、数字仪表、电动仪表以及各种智能化仪表不断应用，形成了模数共存、协同发展的局面，其主要特性表现如下：
1.可编程功能
由于计算机软件的应用于仪表后，大大简化硬件结构，利用简单的软件编程可在控制电路中应用一些接口芯片可完成一个控制复杂的功能，能代替大量的电气硬件逻辑连锁。
2.计算功能
由于自动化化仪表内含微型计算机，可进行复杂的运算，控制精度很高，在自动化仪表中可经常进行诸如乘除一个常数、确定极大值和极小值、被测量的给定极限检测等多方面的运算和比较。
3.记忆功能
以往的仪表采用组合逻辑电路和时序电路，只能在某一时刻记忆一些简单状态。
4.修正误差的功能
实时地修正测量值误差是较为复杂的功能。装有微处理器的仪表可以减少误差，依靠限制干扰来提高精度。
5.数据处理的功能
在测量中常常会遇到线性化处理、自检自校、测量值与工程值的转换以及抗干扰问题。
三、智能化仪表的维护
仪表设备的使用寿命和日常维护是分不开的，同一台仪表设备因使用的环境不同，维护标准不同，其使用寿命肯定不同。使用环境是仪表安装位置与外界环境接触的空气环境，如油污、水汽、灰尘及防护息息相关，仪表内部接触的介质环境都影响着设备的使用寿命及测量数据的准确性，不同环境下使用的仪表设备不尽相同。如何有效提高仪表设备的使用寿命，通过科学理论，结合仪表设备维护经验，对仪表设备使用生命周期预算，在仪表设备损坏故障发生前有计划、有预见性的进行防护检修或更换，有利于现场生产的顺利进行。化工行业仪表设备可分为三大部分：即测量仪表、控制系统、执行机构。
1.测量仪表主要包括温度、压力、流量、液位等参数的测量装置，这些仪表应根据其重要性及使用寿命周期定期进行维护和更换，对于影响生产的测量仪表可安装两个，作为一备一用，实现化工生产的顺利进行。
2.化工生产的控制系统一般采用DCS控制系统，DCS可靠性高，故障率低，自诊断报警功能强，安装位置周边安全性高，机房建设标准高，使用环境好，而且重要仪表控制回路又采用冗余配置，因此DCS设备生命周期较长，优于现场仪表设备。
3.生产控制的执行机构绝大部分是仪表调节阀，仪表调节阀应用面广，故障率高，故障点多，调节阀内件、盘根及其附件使用寿命差异较大，对其实行寿命管理十分必要。
四、结束语
随着化工生产自动化程度的不断提高，仪器仪表在化工产业中应用范围和规模不断扩大，实现了仪表与现代计算机有力结合可完成复杂的控制功能，充分发挥了仪表高速、高效、多功能、机动性灵活的性能，促进智能化仪表在化工生产的应用。
参考文献
[1]练永青.浅谈炼化企业仪表自动化设备的预防性维护[J].石油化工自动化，2010（01）.
[2]化学工业出版社《化工仪表及自动化》第二版，化学工业出版社1998 年.
