自動化控制在石油化工儀表中運用

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摘要：在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的推動下，石油化工企業(yè)各項生產(chǎn)技術(shù)得以全面創(chuàng)新，所應(yīng)用的各項生產(chǎn)設(shè)備也更加先進。在石油化工生產(chǎn)過程中所應(yīng)用的儀表設(shè)備，通過與自動化技術(shù)相結(jié)合，采用自動化控制模式，能夠全面提升儀表運行控制效率，提升儀表控制準確性，使得儀表設(shè)備功能更加豐富，能夠為石油化工生產(chǎn)提供支持。因此，對自動化控制技術(shù)在石油化工儀表中的運用進行研究與分析，并提出一些合理的意見和措施，旨在進一步提高自動化儀表控制技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：自動化；控制技術(shù)；石油化工；儀表設(shè)備；技術(shù)優(yōu)勢

通過將自動化控制技術(shù)與儀表設(shè)備相結(jié)合，使得儀表設(shè)備的傳統(tǒng)控制模式發(fā)生很大變化，利用傳感器設(shè)備等收集石油化工生產(chǎn)實際參數(shù)，比如壓力參數(shù)、溫度參數(shù)等，數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中心后，通過設(shè)定的程序發(fā)出控制指令，從而實現(xiàn)自動化控制目標。相比于傳統(tǒng)的控制模式而言，自動化控制模式能夠提升儀表設(shè)備運行控制效率，且能夠提高控制準確性，更好地滿足石油化工生產(chǎn)需求，是當前石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，所以需要明確其具體應(yīng)用方式。

1自動化控制技術(shù)在石油化工儀表中的應(yīng)用優(yōu)勢分析

在自動化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，儀表控制自動化已經(jīng)成為其主要發(fā)展方向，通過與自動化控制技術(shù)的融合，使得儀表運行控制效率得到很大提升，具有多項直觀的技術(shù)優(yōu)勢。根據(jù)石油化工企業(yè)的生產(chǎn)實踐來看，自動化控制技術(shù)在儀表中的應(yīng)用優(yōu)勢包括如下幾項：1）提高儀表監(jiān)測效率。自動化控制技術(shù)與儀表的結(jié)合形成了自動化儀表，在計算機中輸入相應(yīng)的程序，儀表就會按照這個程序運行，計算機在這個過程中作為儀表的監(jiān)控和發(fā)出指令的中心，通過計算機強大的計算與存儲能力，在很大程度上提高了儀表檢測的速率。儀表檢測速率是自動化儀表最明顯的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的儀表相比，自動化儀表能夠自動檢測所需要檢測的數(shù)據(jù)，并根據(jù)自動化程序完成相應(yīng)的操作，檢測速率極大提高。2）提高儀表控制精準性。自動化儀表可以對儀表的檢測結(jié)果進行監(jiān)控，且能夠及時發(fā)現(xiàn)和修正錯誤的檢測數(shù)據(jù)，從而減少儀表的檢測誤差，提高儀表檢測的準確率。在控制程序中輸入相應(yīng)的檢測數(shù)值，當儀表所檢測的數(shù)值出現(xiàn)偏差時就會自動發(fā)現(xiàn)誤差并修正，與傳統(tǒng)的儀表相比，受到人為不穩(wěn)定因素的影響較小，從而在很大程度上提高了儀表檢測的準確率，是自動化儀表的主要技術(shù)優(yōu)勢。3）提高控制與處理能力。傳統(tǒng)的儀表不能夠?qū)?fù)雜的工程進行檢測，只能簡單地監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是自動化儀表因為與自動化技術(shù)、智能化技術(shù)相結(jié)合，借助計算機強大的計算能力，使自動化儀表能夠完成復(fù)雜的工程檢測工作。對于一些控制難度較高的系統(tǒng)，自動化儀表也有著很好的表現(xiàn)，通過自動化技術(shù)的應(yīng)用，自動化儀表能夠很好地處理和控制多項復(fù)雜的工作。

2石油化工自動化控制儀表的主要功能分析

自動化儀表隨著石油化工領(lǐng)域的發(fā)展而進步，自動化已經(jīng)成為儀表領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。相比于傳統(tǒng)的儀表而言，自動化控制儀表的功能更加豐富，具有許多技術(shù)優(yōu)勢，且儀表自動化控制技術(shù)日趨成熟，與數(shù)字化、智能化技術(shù)等深度融合，使得儀表不再是一種簡單的技術(shù)參數(shù)顯示設(shè)備，而是一種集成化的綜合控制設(shè)備，增加了許多實用的功能，比如可編程功能、記憶功能等，使得儀表在石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用效果更加突出。

2.1計算功能

自動化儀表中有微型的計算機，使得自動化儀表的計算能力和數(shù)據(jù)信息處理能力得到了很大的提高，從而使自動化儀表能夠處理更加復(fù)雜、更加龐大的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，且計算結(jié)果的準確性得到了很大的提高，對于石油化工行業(yè)的發(fā)展起到了很大的作用。在石油化工生產(chǎn)測量工作方面，經(jīng)常會遇到線性化處理、自檢自校、測量數(shù)值和工程數(shù)值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾方面的問題，通過自動化儀表中的微信計算機以及相應(yīng)的未處理軟件能夠有效解決上述計算問題，不僅降低了石油化工生產(chǎn)中硬件設(shè)施的負擔，自動化儀表還可以完成檢索、優(yōu)化等方面的工作，在計算功能方面的能力較為突出。

2.2編程功能

在計算機技術(shù)高速發(fā)展的背景下，計算機技術(shù)在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在儀表中，使得自動化儀表可以編程，在儀表中加入了計算機軟件，這些軟件可以實現(xiàn)對于硬件邏輯電路的代替，從而使儀表的許多性能都得到了提高。同時，在相應(yīng)的控制電路中，還可以實現(xiàn)相關(guān)接口芯片的有效利用，可以使自動化儀表能夠?qū)?fù)雜的功能進行控制。將計算機軟件與自動化儀表相結(jié)合，可以使工業(yè)生產(chǎn)的硬件結(jié)構(gòu)簡化，通過自動化儀表編程的邏輯來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的常規(guī)電路和硬件，是自動化儀表的主要優(yōu)勢之一。

2.3記憶功能

傳統(tǒng)儀表所采用的電路是組合邏輯電路和時序電路，電路儀表中的記憶功能較為落后，記憶程度較低，只能夠?qū)δ承┨囟〞r刻的設(shè)備運行狀況進行基本且簡單的記憶，而且隨著時間逐漸發(fā)生變化，儀表的工作狀態(tài)也會發(fā)生相應(yīng)的改變，所以儀表之前所記錄的數(shù)據(jù)和信息就會被新的信息所取代，所記憶的舊的數(shù)據(jù)和信息就會消失，這對于石油化工生產(chǎn)會產(chǎn)生不利于影響。但是將微型計算機加入到自動化儀表之中，通過微型計算機強大的存儲功能，可以對所有狀態(tài)下的信息和數(shù)據(jù)進行記憶，且不會因新的數(shù)據(jù)覆蓋而導(dǎo)致之前記憶的數(shù)據(jù)消失，可以實現(xiàn)記憶數(shù)據(jù)永久保存，而且對之前某一時刻只能對一種狀態(tài)進行記憶的情況，作出了相應(yīng)的調(diào)整和改進，可以實現(xiàn)在同一時間段內(nèi)記憶多種數(shù)據(jù)。

3自動化控制技術(shù)在石油化工儀表中的具體運用方式分析

通過上文的分析可以明確，自動化控制技術(shù)在石油化工領(lǐng)域儀表設(shè)備中具有良好的應(yīng)用效果，能夠有效提升儀表自動化運行控制效率，在石油化工實際生產(chǎn)工作中具有良好的應(yīng)用效果，在不同的儀表中發(fā)揮出不同的作用。結(jié)合部分石油化工企業(yè)的實踐生產(chǎn)經(jīng)驗，當前自動化控制儀表在石油化工生產(chǎn)中主要具有如下幾項應(yīng)用方式。

3.1自動化控制壓力儀表

壓力測量儀表在石油化工作業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛，主要是測量當前作業(yè)環(huán)境中的壓力參數(shù)，從而保障生產(chǎn)作業(yè)安全，但是傳統(tǒng)壓力測量儀表在應(yīng)用過程中，會出現(xiàn)一定的誤差問題，所以近些年來逐漸開始采用自動化壓力儀表，通過其計算功能對測量參數(shù)進行糾正，能夠提高測量結(jié)果準確性。在自動化控制壓力儀表應(yīng)用過程中，需要對生產(chǎn)中不同介質(zhì)的壓力進行測量，所以為了保證測量誤差能夠得到控制，需要選擇合適的壓力測量儀表型號。例如，在針對黏度較高的原油壓力測試中，自動化控制壓力儀表可以采用隔膜式儀表，或者可以通過彈簧管壓力儀表對其進行測量，這兩種儀表的精確度等級能夠?qū)y量誤差控制在1.5~2.5，從而能夠有效提高壓力測量結(jié)果準確性。在通過具有標準信號輸出的壓力儀表時，可以通過將其與壓力變速器相結(jié)合，對于生產(chǎn)過程中的固體顆粒腐蝕介質(zhì)進行測量，采用法蘭膜片式壓力變速器，從而能夠?qū)ζ溥M行測量；如果生產(chǎn)過程中存在較大振動，則需要采用相應(yīng)的數(shù)字壓力變動器。通過對壓力測量器的科學(xué)選擇，能夠有效對石油化工生產(chǎn)過程中的各項壓力參數(shù)進行測量，并且能夠提高測量結(jié)果準確性，為石油化工生產(chǎn)作業(yè)方案調(diào)整提供科學(xué)的支持，是促進石油化工生產(chǎn)效率和安全性提高的重要方式。

3.2自動化控制溫度儀表

溫度作為石油化工生產(chǎn)過程中的重要生產(chǎn)參數(shù)，在石油化工行業(yè)早期應(yīng)用的溫度儀表中，采用不帶有刻度的溫度測量儀表，這種測量儀表主要包括電阻溫度儀以及熱電偶溫度儀等。不同的溫度測量儀表具有不同的工作原理，熱電阻溫度測量儀表利用導(dǎo)熱電阻對溫度變化情況進行檢測，從而能夠展現(xiàn)出溫度變化特征值，能夠在溫度相對較低的情況下實現(xiàn)對溫度參數(shù)的準確測量；熱電偶溫度測量儀通過熱點效應(yīng)對溫度參數(shù)進行測量，與儀器的導(dǎo)熱材料和節(jié)點溫度具有密切關(guān)系；膨脹式溫度儀利用物體的熱脹冷縮效應(yīng)對溫度進行測量，會受到液體汽化和液體凝固溫度的影響，所以在測量準確性方面存在一定局限性；輻射式溫度測量儀表主要應(yīng)用在溫度超過1000℃的高溫環(huán)境測量，通過加熱形成的熱輻射對溫度參數(shù)進行展現(xiàn)。在現(xiàn)代石油化工行業(yè)生產(chǎn)過程中，一般會選擇金屬溫度儀表，用于展現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場的實際溫度，同時結(jié)合自動化技術(shù)，能夠?qū)κ突ぷ鳂I(yè)現(xiàn)場-80~500℃的環(huán)境溫度進行精準測量，且實際溫度測量精度能夠達到1.0級。在溫度低于-80℃環(huán)境下或者不能直接接觸時，自動化金屬溫度測量儀表則不能使用。需要選擇合適的自動化溫度測量儀表，對低溫溫度或高溫溫度進行測量。在石油化工的自動化溫度儀表安裝過程中，必須做好安裝質(zhì)量控制工作，防止自動化溫度儀表出現(xiàn)彎曲等現(xiàn)象，并充分保障自動化溫度儀表的感溫面和被測量介質(zhì)之間接觸良好，防止距離過大，否則會影響溫度測量準確性，通過科學(xué)的安裝與管理，能夠有效提高自動化溫度儀表運行效果。

3.3自動化液位控制儀表

自動化液位控制儀表在石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域中，主要是用于測量原油或水的當前液面高度，通過對實際液面高度的把控，能夠有效提高各項作業(yè)安全性，對于石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域具有重要的指導(dǎo)意義。自動化液位控制儀表正在向操作便捷化方向發(fā)展，通過在自動化儀表中設(shè)計人機操作界面，能夠提高儀表操控便捷性，自動化液位控制儀表在運行過程中，其運行狀態(tài)能夠通過人機界面顯示，人機界面的操作方式與控制方式為一體化，通過分組的方式，能夠完成更加精確的控制，從而轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的液位測量儀表控制模式。在采用自動化液位控制儀表時，通過人機界面進行控制，技術(shù)人員需要完成模擬圖繪制，并嚴格按照工藝標準開展，工作人員需要制作能夠準確運行的模擬圖，并優(yōu)化信息處理、報警等環(huán)節(jié)的人機界面交互，從而能夠提高人機界面的實用性，全面提升自動化液位控制儀表控制效果，滿足石油化工生產(chǎn)過程中對于液位監(jiān)測的需要，是提高石油化工生產(chǎn)安全性的重要基礎(chǔ)儀表，所以需要根據(jù)實際情況選擇相對應(yīng)的自動化液位控制儀表。某液位自動化監(jiān)測儀表的部分技術(shù)參數(shù)見表1。

3.4自動化控制計量測量儀表

在石油化工生產(chǎn)過程中，計量和流量自動化儀表應(yīng)用較為頻繁，自動化儀表的型號選擇能夠直接影響各項數(shù)據(jù)的準確性，所以在選擇計量和流量自動化儀表時，需要保持科學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度。例如，在石油開采過程中，針對單井的儀表選擇，一般可以采用分離器自動玻璃管進行自動計量，或采用人工玻璃管利用自力式差壓調(diào)節(jié)閥進行測量。氣井產(chǎn)液量一般通過容積式計量方式進行測量，能夠有效適應(yīng)氣井產(chǎn)液量不穩(wěn)定、不均勻以及不同氣井之間液量差異過大的問題。針對產(chǎn)量較為穩(wěn)定或產(chǎn)量較低的氣井，一般采用容積式自動流量儀表或渦輪自動流量儀表，容積式自動化儀表包括雙轉(zhuǎn)子儀表、腰輪式流量儀表等，這種流量計量儀表適合使用在黏度較高的原油測量中，還可以在污水、砂石等含量較高的原油測量中使用；渦輪流量自動化儀表一般使用在質(zhì)地較輕的原油測量中，原油整體黏度不能超過5mPa·s。計量和流量自動化儀表對于石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域具有重要意義，是監(jiān)測當前產(chǎn)量的重要儀表裝置，所以必須采用自動化技術(shù)，將其與實際生產(chǎn)相結(jié)合，從而能夠有效提高石油生產(chǎn)開采效率。

4石油化工自動化控制儀表未來發(fā)展趨勢分析

4.1結(jié)構(gòu)精簡化

國際上先進的自動化儀表都在向結(jié)構(gòu)精簡化方向發(fā)展，隨著與超聲技術(shù)、電磁技術(shù)等技術(shù)的融合，許多先進的自動化儀表中都沒有設(shè)置節(jié)流器和轉(zhuǎn)動器，相比于普通的自動化儀表，這種自動化儀表更加簡單便捷，且較為輕巧。通過計算機軟件代替了相關(guān)的硬件，在很大程度上降低了硬件設(shè)備的負擔，使得自動化儀表日益簡單化、便捷化。因此，結(jié)構(gòu)精簡化方向是未來自動化儀表發(fā)展的必然趨勢和主要方向。

4.2計量精準化

自動化儀表不僅要具有較高的工作效率，還需要有極高的精準度，才能夠保證自動化儀表的工作質(zhì)量。自動化儀表和高新計算機的結(jié)合，使得其有了強大計算能力，可以實現(xiàn)多次快速的測量和記錄，從而提高了自動化儀表的精準度。此外，在微型處理器的支持下，自動化儀表能夠排除多項干擾因素，降低干擾因素對自動化儀表測量結(jié)果準確性的影響，使自動化儀表能夠?qū)y量結(jié)果的誤差進行高效修正。同時，隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化也是未來自動化儀表的重要發(fā)展方向，在自動化、智能化技術(shù)的加持下，未來自動化儀表測量結(jié)果的精準性會不斷提高，其精準化的發(fā)展會不斷推進，能夠更好地促進石油化工生產(chǎn)。

4.3功能多樣化

自動化儀表最明顯的優(yōu)勢就是體現(xiàn)在其多功能上，在計算機技術(shù)、自動化技術(shù)以及其他信息技術(shù)的支持下，自動化儀表的功能不斷增加，而功能增加就會減少其他硬件設(shè)備的投入，降低硬件設(shè)備的運行壓力，信息技術(shù)與自動化儀表的結(jié)合促進了智能化儀表的形成與發(fā)展。自動化儀表的功能在不斷增加，未來自動化儀表的功能將會更加全面，將大部分的功能集中在自動化儀表上具有高度可行性，未來許多硬件設(shè)備將會被取代，以軟件的形式嵌入在自動化儀表之中，使自動化儀表的功能不斷完善，是未來自動化儀表的重要發(fā)展方向。

5結(jié)束語

詳細闡述了自動化儀表的技術(shù)優(yōu)勢，并對自動化儀表的多項具體功能進行分析，同時提出了多種不同功能的自動化控制儀表在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用方式，最后對自動化儀表未來發(fā)展趨勢進行分析，希望能夠?qū)κ突どa(chǎn)起到一定幫助和借鑒作用，不斷提高石油化工行業(yè)生產(chǎn)力。參考文獻[1]劉旭.自動化控制技術(shù)在石油化工儀表中的運用分析[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2021，41（13）：2.

作者:柴修通 單位:山東玉皇化工有限公司