浅议化工装置建设中的仪表自动化工程
时间：2020-12-01 20:05:53 来源：达达文档网 本文已影响 人 
贾振华
一、引言
目前在化工装置中，检测执行仪表已经普遍使用智能化功能，具有智能化的检测执行仪表给检测工作的进行，提供了有效和科学的数据，为化工装置作用的发挥，起着非常重要的作用。截止目前，对于控制网络体系结构的认识还有待于进一步地研究与拓展，为化工装置的实际操作提供了非常重要的意义。
陆德民在他所著的《石油化工自动控制设计手册》（第三版）对仪表自动化工程中所需的检测执行仪表进行了详细地分析，详述了检测执行仪表的种类与性能。
解怀仁，杨彬彦所著的《石油化工仪表控制系统选用手册》所述，更加具体地分析了检测执行仪表，也更加具体地分析了检测执行仪表的性能。
孙伟、韩长利等所著的《石油化工建设施工现场焊接及热处理质量控制》所述，石化工程建设过程中所运用的焊接热处理技术的质量在整个工程的质量中有着“举足轻重”的地位，这就要对工程建设者提出了更高的要求，工程建设者在工程建设过程中要严格地执行有关“标准、规范”，在不断地总结施工和建设经验时，更要在检测数据中来分析，能更好地焊接，以保证一些相关标准和规范更好地运用，使整个工程的质量管理更加趋于客观、合理、客观、科学。
宋桂森所著的《石油化工建设施工质量控制方法分析》所述，我国石油化工企业随着时代和科学的发展得到科学、快速地发展，石油化工建设工程的规模也呈现出逐渐扩大的发展之势，对技术的要求更加复杂。在这样的环境下，就要采取科学地、有效地控制方法，保证石油化工工程的建设和施工质量能够达到高水平和高水准，石油化工建设工程施工时，系统性强，这就施工的要求实现科学化、规范化、专业化，使工程达到“优质工程”、“一流工程”。所以综合来看，我国石油化工工程的建设和施工，在很大程度上取得了成绩和进步，在文中也列举了一些不足之处，有待于完善。
根据以上文献研究的成果及进展，本文在论述过程中，认为检测执行技术是贯穿于化工装置建设始终的，检测智能化为化工装置的建设提供了快捷、方便、有效、科学的数据。同时检测执行中，还有着智能化无法普及的问题，有待于进一步地深入研究。所以，本文将在检测执行仪表在化工装置建设中的应用为切入点，在本文中进行重点地进行论述。
二、自动化仪表的智能化技术
自动化仪表广泛地应用了智能化技术，其实也在很大程度上改善了检测执行仪表的工作性能，所以，影响着其控制网络的结构和体系成为一种必然。所以，自动仪表的智能化和以前大有不同，它不再是功能单，结构固定，适应性变得很强，其功能也随着技术的发展越来越丰富。我在中国化学工程第十四建设有限公司工作，任仪表专业技术员，在多年的工作中，积累了大量的工作经验，多次参与了化工装置建设，在建设过程中，对于检测执行仪表和相关的控制策略，进行了逐步的了解，形成了自己的认识。我将以多年的工作经验为切入点，凭着对检测执行仪表的认识，对其进行详细地论述。
1.检测执行仪表[1]
检测执行仪表的种类很多，在温度、压力、物位、流量等方面都有其仪表的种类，所以，在种类上分为温度仪表、物位仪表、压力仪表、流量仪表，在工程建设中又常涉及到数据分析，所以，又有分析仪器、在线过程分析仪及执行器等。
温度仪表。石化工程现场施工与建设常会对设备或管道内介质温度进行控制和指示，温度范围要控制在-200℃至l800℃。目前，在许多的工程建设中，大多以接触式测量为主。所以，一般都是用水银玻璃温度计，可是现场实际操作中，多是用双金属温度计来替代。目前热电偶、热电阻最常用。特殊热电阻用油罐平均温度计来测量。耐磨热电偶、特殊热电偶、表面热电偶、多点式热电偶、防爆热电偶等的信号直接进入到了DCS或其它的温度采集仪表，一体化的温度变送器（两线制）等成为现场总线技术兴起的原因，因为其实用性与可操作性，逐渐得到了普及和广泛的应用。
压力仪表。其与工程的安全密切相关，所以，在工程建设中，压力仪表得到了很大地重视。变送器、特种压力仪表、压力传感器的工作原因多样，而且可以测量高温介质、脉动介质、枯稠状、粉状、易结晶介质的压力测量，精度达到了0.l级。在工作层面上，压力表又可以分为分液柱式、弹性式、活塞式即压力校验仪。
物位仪表。石化工程所有的建设过程中，液位测量得到了广泛地应用，测量过程中，被测物料的特性与测量效密切相关，浮力式仪表的使用是大范围的，普遍存在。浮力式仪表的测量方式很多，有浮力式、静电式（压力、差压）、直读式、电接触式、、电容式、超声波式、雷达式、重锤式、辐射式、激光式、磁致伸缩式、矩阵涡流式。其中雷达式、磁致伸缩式以及矩阵涡流式对于精度的要求很高，因其精度高，目前在石化行业测量过程中，普遍得到了应用。
流量仪表。在石化工程建设中，测量内容较丰富，其温、压、液（位）、流成为最为重要的四大参数，其测量的工作常为流量仪表，在控制角度上稳定，极易达到优化，也是其测量考核最为主要的四大参数，其流量本身又与流体、管道关系很大。
在线过程分析仪和分析仪器。石化工程在建设中常会涉及到很多的施工工艺，生产过程中对温度、压力、流量、液位等这些工艺参数进行了保证，这些只能间接影响施工工艺所包括的最终产品和中间产品的质量，所以，建设施工过程中就要对物料成分和最终产品成份进行重点直接地分析。因为有环境保护的要求，在工程建设及使用过程中，也要时时分析和在线监测排放的物质成分。由此可见，在线过程分析仪和分析仪器在工程建设中时时刻刻需要，要时时刻保持良好的工作状态。除此需求迫切以外，分析仪器的高科技含量，很多时候要高要求地配合多学科，最近几年在这个方面进行了大量的科研和应用，得到结果是肯定的，就是分析仪器的使用力度变得越来越大，已经应用在高科技领域，如液相色谱等。
执行器。化工工程建设中，执行器不是单一的，也是由两部分组成，由调节和执行等两机构组成成。石化行业中，少数液动执行器与气动执行器常常使用，最常用还是气动薄膜调节阀，还有的就是气动长行程和与数气动活塞。气动薄膜调节阀与电气阀门定位器常常配合着使用。由此，新一代智能式电气阀的定位器可以帮助改善调节阀的性能。调节阀在系统中发挥着重要作用，其关键技术也重在特性计算、设计选用、标准制定、测试验证等。
2.石化装置仪表自动化控制策略分析[2]
2.1种类
在自动化控制策略上有如常规控制、控制及其优化、人机操作界面、安全性能的仪表系统。
2.2分析
常规控制，在新一代DCS、电动单元组合仪表以及气动元组合学仪表、常规的变化中，石化工业保持着自动化的顺序、批量、连续等基本控制策略，很长时间都没有变过。控制连续及回路成为最主要策略，这些策略包括有单回路调节、串级调节、前馈调节、比率调节、自动选择调节、均匀调节、分程调节、非线性调节等，这些策略均是以PID的调节为基础，其功能块、控制算法的变化，不是很大，如果以变化为参考坐标，还要以组态能力和控制方案为重点内容。其各功能块之间的连接常可以分为多重、选择性、并联等连接，能够自动地跟踪和补偿，也可以进行无扰地切换，同时也能自动多配方地改变其参数或其功能块间的连接。
人机界面。在此之前，石化企业的装置通常是一个控制室。目前，石化企业的装置已经是多个控制室，有的在全厂装置一个大的中央控制室。中央控制室的显示主体以CRT或LCD屏幕，以显示仪表与指示灯作为辅助，鼠标、键盘配合操作，当然也少不了按钮或是旋钮或是触摸屏，这些辅助装置都是少数地存在。监控摄像头从屏幕逐渐过度到DCS操作，DCS在组态过程中，在与控制策略为人机界面，这样就可以确定操作的策略和工位号，能较快地完成画面的组合“组态”，在制作模拟图及工艺流程图时，一定要严格地按照工艺要求，这与处理信息处理、报警等优化操作、事故判断与处理有着非常大的关系，另外，系统集成后，在控制方案等硬指标得以实现后，人机界面的软指标也需要很好地完成，自控人员要树立操作服务思想，认真地配合工艺操作人员的工作，相关工艺人员才会掌握的制作流程和发挥DCS、HMI的能力，完成其施工过程中的工艺装置，
安全仪表系统。石化装置连续化、大型化，工艺过程相对也较复杂，易燃、易爆物品随处可见，这是环境保护要重视的问题，安全性要长久地坚持与关注，所以在这些危险品运行时，DCS设备肩负重任。保护方法为安全连锁。目前，石化企业把安全当成工作中的重中之重，紧急停车系统（ESD）设置除了DCS外，还要进行独立地设置，这是自动化仪表应用最为重要的原因。自动化仪表也得到了兴起，其安全仪表系统（SIS）大多基于IEC6l508和EC6l5l1。SIS能为工程的实际问题提出解决方案，所以，它就要连续在线运行，以能最有效地侦测不安全的事件和过程，能在第一时间采取措施，这样就会把损失减少到最低，最重要的一点就是安全功能要与安全指标、安全完整等级、风险度等结合在一起。
三、结论
我国在自动化仪表的应用上，已取得了长足的发展与进步，在石化建设工程中的化工装置中保证了工程进度，同时，也在很大程度上提高了工程的质量，也为我们石化建设者提供了更加权威、可靠的数据。我们知道随着科学发展和时代进步，检测执行仪表在智能化方面还会一直向前发展，这就要求我们要密切注意国际的先进理念和技术发展，汲取先进技术的长处，更好地为我们建设所用，促进我国化工装置建能够更好、更快地发展。所以，我们不满足于现状，还要不断地借鉴国外在化工装置方面的先进经验，并不断地加以改进、完善，进一步发展自动化仪表的使用。
参考文献
[1]陆德民.石油化工自动控制设计手册（第三版）[M].化学工业出版社，2000，2.
[2]解怀仁，杨彬彦.石油化工仪表控制系统选用手册[M].中国石化出版社，2004，4.
[3]孙伟、韩长利等.石油化工建设施工现场焊接及热处理质量控制[J].现代焊接，2007.05.
[4]宋桂森.石油化工建设施工质量控制方法分析[J].化学工程与装备，2012，04.
