石油化工自动化仪表研究

科技产业

238 2015年19期

石油化工自动化仪表研究

王荣华

盐城联孚石化有限公司，江苏盐城 224005

摘要：随着科学技术的不断发展，我国工业对科学技术的运用越来越广泛，由此使得我国工业产业向着多元化的道路前进。为了确保石油化工业在其生产过程中更为方便快捷准确，近些年来，自动化仪表在石油化工业逐步的兴起。对此笔者将对常用仪表、仪表的控制策略可进行较为详尽的介绍，希望能对广大同行起到借鉴参考的作用。

关键词：石油化工；自动化仪表；控制

中图分类号：TQ056;TE65 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)19-0238-02

1 自动化仪表的分类、组成以及发展趋势

自动化仪表是由一定数量的不同的具有自动化功能的元件所组合起来自动化功能较为完善能够满足人们需要的一种工具器材。自动化仪表一般不单单具有一种功能而是多种功能集一体的仪表器材。一个自动化仪表已经是由多个元件组成的一个完整的系统，而又是多个自动化仪表组合构成的系统中的一个子系统。自动化仪表是一种把输入信号自动的转化成为人类能对其进行识别读取的输出信号的信息化的仪表。

1.1 自动化仪表的类别

为了满足石油化工行业不同生产过程的需要，自动化仪表的种类较为繁多，种类多种多样。根据不同的角度，自动化仪表可以分为如下几大类别：根据自动化仪表所需的动力分为气动、液动、电动等三种；根据自动化仪表的组装的方式分为单元组合式、基地式等两种；根据自动化仪表是否与计算器连接由可以分为智能化、非智能化仪表等两种。

1.2 自动化仪表的组成

自动化仪表根据仪表的功能的不同由可以分为记录、指示、模拟、数字显示等四种仪表。记录式的仪表主要是由单点与多点两大类所组成。调解式的仪表主要由单元组合式与基地式两种仪表所组成。由于仪表种类繁多，各种仪表的组成情况大致相同，这里不再一一列举。

1.3 自动化仪表的发展动向

随着科学技术的不断发展，自动化仪表在石油化工业也将不断完善与改进，其中主要的发展动向为；第一，对目标的控制将由以往的靠工艺参数发展为现在的以最优质量为目标的控制；第二，自动化仪表的控制所需要的方法由原来的反馈控制转变为现在的开环控制，由以前的手动控制转变为现在的计算机控制。自动化仪表未来的发展动向必将朝着智能化、人性化、系统化等方向发展。

2 常用自动化仪表分析

2.1 温度仪表

石化现场设备或管道内界质温度一般都需要指示控制，温度范围为-200℃到l800℃。大多数采用接触式测量。在现场指示的水银玻璃温度计多被双金属温度计取代，最常用的是热电阻、热电偶。特殊热电阻有油罐平均温度计等特殊热电偶和耐磨热电偶（如乙烯裂解炉、催化裂化及丙烯腈装置用高速流动状态下测量高温）、表面热电偶（根据测量物体表面形状而定）、多点式热电偶（用在反应器、合成塔、转化炉等处）、防爆热电偶等。热电阻、热电偶信号多直接进入DCS或其它温度采集仪表，一体化的温度变送器（两线制）等因现场总线技术兴起而逐渐普及。

2.2 压力仪表

因为与安全密切相关，所以压力仪表受到工程重视。压力范围为到300MP a （高压聚乙烯反应器）。压力传感器、变送器和特种压力仪表采用多种原理，而且可用于高温介质、脉动介质、枯稠状、粉状、易结晶介质的压力测量，精度可达0.l 级。压力表分液柱式、弹性式、活塞式（压力校验仪）三类。

2.3 物位仪表

石化行业一般以液位测量为主，由于测量过程与被测物料特性关系密切，所以除浮力式仪表外，物料仪表没有通用产品。按测量方式分为直读式、浮力式、静电式（差压、压力）、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、矩阵涡流式等，其中雷达式、磁致伸缩式以及矩阵涡流式液位计精度高，在石化行业正在逐步普及。

2.4 流量仪表

流量仪表是石化行业温、压、液（位）、流四大参数中内容最丰富的一个门类。从控制的角度看稳定和优化是两大永恒的主题，都要用流量来考核。而流量本身与流体及管道的关系又很大。我们今天说的流量，不是一般的流速，而是单位时间内流体有效面截的流体的体积和温度及压力补偿，还需要求知管道中一定时间内流过的累积的流体体积和质量（流量积算仪）。

2.5 分析仪器和在线过程分析仪

从工艺上看，生产过程中对温度、压力、流量、液位等工艺参数的保证，只是间接保证最终产品或中间产品的质量合格，所以对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成分分析是非常重要的。又从环境保护的角度看，排放的物质的成分也是要分析和在线监测的。总之，对于分析仪器和在线过程分析仪的需求是迫切的。除去需求旺盛外，分析仪器的高科技含量，特别是对多学科配合要求高等。使得近年来分析仪器的科研和应用投入力量大，主要有液相色谱、气相色谱、质谱、紫外及红外光谱、核磁、电镜、原子吸收及等离子发射光谱、电化学等分析仪器。

2.6 执行器

执行器由执行机构和调节机构构成。石化行业经常使用的是气动执行器、少数液动执行器，其中气动薄膜调节阀又是最常使用的，还有少数气动活塞、气动长行程执行机构。气动薄膜调节阀与电气阀门定位器配合使用，所以新一代智能式电气阀的定位器的使用，可以帮助改善调节阀性能。调节阀在系统中的重要性自不待言。调节阀的特性计算、标准制定、测试验证及设计选用，一直是关键技术。

调节机构由阀体、阀芯、阀座、上阀盖等构成，其中阀芯有平板、柱塞、开口三种类型。按阀体结构分调节阀的产品有直通平座、直通双座、角型、三通型、隔膜型、软管阀、阀体分离阀、凸轮曲阀、蝶阀、超高压阀、球阀、笼形阀等。

3 自动化仪表存在的问题

3.1 安全性不够

自动化仪表的数据一般都储存在计算机中，而计算机的网络风险较大，在通过电子商谈期间，网络数据等商业信息极易被窃取；并且自动化系统在操作中也存在着一定的操作漏洞，如有操作不当，很容易导致仪表的数据丢失，直接给企业带来巨大的经济损失。

3.2 自动化仪表的经济成本较高

虽然企业经营使用电子设备可以减轻很多工作负担，便捷生产操作，具有极强的实用性，但是自动化仪表等设备需要一笔极大的经济投入，随着仪表的不断改进与完善，所需要投入的成本也越来越大。企业需要不断的更新设备，更新

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硫双组分密封剂；工作温度间歇性在120℃以上的部位采用AMS3276高温密封剂，但不宜用于接触燃油的部位。需要定期拆卸的部位使用MIL-S-8784低粘结力密封剂。密封剂及其主要用途见表4。

本文总结了舱门金属结构件常见的防腐方法，包括表面处理以及密封形式，并给出了相应的选用依据，可以根据实际需要查找对应的方法，为以后零件设计的MBD 工作及创建组件的装配文件提供参考。

参考文献

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[3]伍建刚, 李卫东, 卢鸿飞等. 民航飞机起落架内筒翻修的表面处理研究[J]. 中国科技博览, 2013, (35):388.

设备的软硬件设施，在设备故障时还要进行维修，增加了企业的经济负担。

3.3 会受到一定的阻碍

由于石油化工企业使用了自动化仪表，计算机中每天所储存和接受的数据越来越多，当数据超过了计算机网络平台所能承受的范围时，网络数据端口就会出现数据传输受阻的现象。大部分企业为了传输数据方便，都使用多台计算机连用，导致中心计算机的传输数量过大，降低整体数据运行的效率。

4 控制策略分析 4.1 常规控制

透过控制的发展趋势发现，石化工业自动化的基本控制策略仍未变，应用较多的是连续控制，同时伴有批量控制和顺序控制。PID 调节的控制算法变化不大，功能块之间多以多重串联和并联连接为主要连接方式，采用Knao How 应用模块[，它能满足复杂参数计算、综合指标的显示，应对多种物料、参数的变化实现装置的稳定、连续运行。

4.2 自适应控制

智能调节器根据具体的工作环境自动调节机器的性能，生成的反馈信息被系统接收后，系统按照设定的程序进行工作。先进的自适应系统与传统的自适应系统相比，具有自整定和模型参考，具有辨识过程的独特性，在辨识的过程中可以保持信号的平稳运行，目前已经广泛的运用到了我国石油化工过程的不同部门。

4.3 最优控制

最优控制目标是使控制系统的性能达到最优化。它在很大程度上解放了人力，同时使得系统的控制比人的操作具有更大的效益。最优控制实现了各个操作过程的优化，产生了一加一大于二的效应。最优控制给生产提供了一个稳定的大环境，他成功的解决了人工控制的各种弊端，逐渐实现效益的最大化、管理的有效化。在石油化工产业的应用逐渐扩大。

5 结语

石油化工企业是我国国民经济不可缺少的一部分，由于自动化仪表的技术日益渗透到生产过程中，对生产的影响也越来越大，虽然自动化仪表存在着一定的问题，但是整体上还是对生产起着引导、向上的作用。石油化工企业要加大对自动化仪表的投入，不能只为了节省一时的开支而放弃长远的利益，对于自动化仪表的选择既关系到企业的产量与质量，又关系到仪表类型的选择，要充分保证自动化仪表的质量，才能摆正企业生产的质量和企业的长远利益。

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