自動(dòng)化控制在石油化工儀表中運(yùn)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(dòng)下，石油化工企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)得以全面創(chuàng)新，所應(yīng)用的各項(xiàng)生產(chǎn)設(shè)備也更加先進(jìn)。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(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，采用自動(dòng)化控制模式，能夠全面提升儀表運(yùn)行控制效率，提升儀表控制準(zhǔn)確性，使得儀表設(shè)備功能更加豐富，能夠?yàn)槭突どa(chǎn)提供支持。因此，對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)在石油化工儀表中的運(yùn)用進(jìn)行研究與分析，并提出一些合理的意見和措施，旨在進(jìn)一步提高自動(dòng)化儀表控制技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制目標(biāo)。相比于傳統(tǒng)的控制模式而言，自動(dòng)化控制模式能夠提升儀表設(shè)備運(yùn)行控制效率，且能夠提高控制準(zhǔn)確性，更好地滿足石油化工生產(chǎn)需求，是當(dāng)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(dòng)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(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展的背景下，儀表控制自動(dòng)化已經(jīng)成為其主要發(fā)展方向，通過與自動(dòng)化控制技術(shù)的融合，使得儀表運(yùn)行控制效率得到很大提升，具有多項(xiàng)直觀的技術(shù)優(yōu)勢。根據(jù)石油化工企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐來看，自動(dòng)化控制技術(shù)在儀表中的應(yīng)用優(yōu)勢包括如下幾項(xiàng)：1）提高儀表監(jiān)測效率。自動(dòng)化控制技術(shù)與儀表的結(jié)合形成了自動(dòng)化儀表，在計(jì)算機(jī)中輸入相應(yīng)的程序，儀表就會(huì)按照這個(gè)程序運(yùn)行，計(jì)算機(jī)在這個(gè)過程中作為儀表的監(jiān)控和發(fā)出指令的中心，通過計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算與存儲(chǔ)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(dòng)化儀表最明顯的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的儀表相比，自動(dòng)化儀表能夠自動(dòng)檢測所需要檢測的數(shù)據(jù)，并根據(jù)自動(dòng)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(zhǔn)性。自動(dòng)化儀表可以對(duì)儀表的檢測結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控，且能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修正錯(cuò)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(zhǔn)確率。在控制程序中輸入相應(yīng)的檢測數(shù)值，當(dāng)儀表所檢測的數(shù)值出現(xiàn)偏差時(shí)就會(huì)自動(dòng)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(zhǔn)確率，是自動(dòng)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(jìn)行檢測，只能簡單地監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是自動(dòng)化儀表因?yàn)榕c自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)相結(jié)合，借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力，使自動(dòng)化儀表能夠完成復(fù)雜的工程檢測工作。對(duì)于一些控制難度較高的系統(tǒng)，自動(dòng)化儀表也有著很好的表現(xiàn)，通過自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，自動(dòng)化儀表能夠很好地處理和控制多項(xiàng)復(fù)雜的工作。

2石油化工自動(dòng)化控制儀表的主要功能分析

自動(dòng)化儀表隨著石油化工領(lǐng)域的發(fā)展而進(jìn)步，自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(jì)算功能

自動(dòng)化儀表中有微型的計(jì)算機(jī)，使得自動(dòng)化儀表的計(jì)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(dòng)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(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性得到了很大的提高，對(duì)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(huì)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(dòng)化儀表中的微信計(jì)算機(jī)以及相應(yīng)的未處理軟件能夠有效解決上述計(jì)算問題，不僅降低了石油化工生產(chǎn)中硬件設(shè)施的負(fù)擔(dān)，自動(dòng)化儀表還可以完成檢索、優(yōu)化等方面的工作，在計(jì)算功能方面的能力較為突出。

2.2編程功能

在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，尤其是在儀表中，使得自動(dòng)化儀表可以編程，在儀表中加入了計(jì)算機(jī)軟件，這些軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)，在相應(yīng)的控制電路中，還可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)接口芯片的有效利用，可以使自動(dòng)化儀表能夠?qū)?fù)雜的功能進(jìn)行控制。將計(jì)算機(jī)軟件與自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)刻的設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行基本且簡單的記憶，而且隨著時(shí)間逐漸發(fā)生變化，儀表的工作狀態(tài)也會(huì)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(huì)被新的信息所取代，所記憶的舊的數(shù)據(jù)和信息就會(huì)消失，這對(duì)于石油化工生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生不利于影響。但是將微型計(jì)算機(jī)加入到自動(dòng)化儀表之中，通過微型計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的存儲(chǔ)功能，可以對(duì)所有狀態(tài)下的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行記憶，且不會(huì)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(shí)現(xiàn)記憶數(shù)據(jù)永久保存，而且對(duì)之前某一時(shí)刻只能對(duì)一種狀態(tài)進(jìn)行記憶的情況，作出了相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)在同一時(shí)間段內(nèi)記憶多種數(shù)據(jù)。

3自動(dòng)化控制技術(shù)在石油化工儀表中的具體運(yùn)用方式分析

通過上文的分析可以明確，自動(dòng)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(dòng)化運(yùn)行控制效率，在石油化工實(shí)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(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前自動(dòng)化控制儀表在石油化工生產(chǎn)中主要具有如下幾項(xiàng)應(yīng)用方式。

3.1自動(dòng)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(dāng)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(huì)出現(xiàn)一定的誤差問題，所以近些年來逐漸開始采用自動(dòng)化壓力儀表，通過其計(jì)算功能對(duì)測量參數(shù)進(jìn)行糾正，能夠提高測量結(jié)果準(zhǔn)確性。在自動(dòng)化控制壓力儀表應(yīng)用過程中，需要對(duì)生產(chǎn)中不同介質(zhì)的壓力進(jìn)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(hào)。例如，在針對(duì)黏度較高的原油壓力測試中，自動(dòng)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(duì)其進(jìn)行測量，這兩種儀表的精確度等級(jí)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(zhǔn)確性。在通過具有標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出的壓力儀表時(shí)，可以通過將其與壓力變速器相結(jié)合，對(duì)于生產(chǎn)過程中的固體顆粒腐蝕介質(zhì)進(jìn)行測量，采用法蘭膜片式壓力變速器，從而能夠?qū)ζ溥M(jìn)行測量；如果生產(chǎn)過程中存在較大振動(dòng)，則需要采用相應(yīng)的數(shù)字壓力變動(dòng)器。通過對(duì)壓力測量器的科學(xué)選擇，能夠有效對(duì)石油化工生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)壓力參數(shù)進(jìn)行測量，并且能夠提高測量結(jié)果準(zhǔn)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(jìn)石油化工生產(chǎn)效率和安全性提高的重要方式。

3.2自動(dòng)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(duì)溫度變化情況進(jìn)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(duì)較低的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度參數(shù)的準(zhǔn)確測量；熱電偶溫度測量儀通過熱點(diǎn)效應(yīng)對(duì)溫度參數(shù)進(jìn)行測量，與儀器的導(dǎo)熱材料和節(jié)點(diǎn)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(duì)溫度進(jìn)行測量，會(huì)受到液體汽化和液體凝固溫度的影響，所以在測量準(zhǔn)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(duì)溫度參數(shù)進(jìn)行展現(xiàn)。在現(xiàn)代石油化工行業(yè)生產(chǎn)過程中，一般會(huì)選擇金屬溫度儀表，用于展現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際溫度，同時(shí)結(jié)合自動(dòng)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(jìn)行精準(zhǔn)測量，且實(shí)際溫度測量精度能夠達(dá)到1.0級(jí)。在溫度低于-80℃環(huán)境下或者不能直接接觸時(shí)，自動(dòng)化金屬溫度測量儀表則不能使用。需要選擇合適的自動(dòng)化溫度測量儀表，對(duì)低溫溫度或高溫溫度進(jìn)行測量。在石油化工的自動(dòng)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(dòng)化溫度儀表出現(xiàn)彎曲等現(xiàn)象，并充分保障自動(dòng)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(huì)影響溫度測量準(zhǔn)確性，通過科學(xué)的安裝與管理，能夠有效提高自動(dòng)化溫度儀表運(yùn)行效果。

3.3自動(dòng)化液位控制儀表

自動(dòng)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(dāng)前液面高度，通過對(duì)實(shí)際液面高度的把控，能夠有效提高各項(xiàng)作業(yè)安全性，對(duì)于石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域具有重要的指導(dǎo)意義。自動(dòng)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(dòng)化儀表中設(shè)計(jì)人機(jī)操作界面，能夠提高儀表操控便捷性，自動(dòng)化液位控制儀表在運(yùn)行過程中，其運(yùn)行狀態(tài)能夠通過人機(jī)界面顯示，人機(jī)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(dòng)化液位控制儀表時(shí)，通過人機(jī)界面進(jìn)行控制，技術(shù)人員需要完成模擬圖繪制，并嚴(yán)格按照工藝標(biāo)準(zhǔn)開展，工作人員需要制作能夠準(zhǔn)確運(yùn)行的模擬圖，并優(yōu)化信息處理、報(bào)警等環(huán)節(jié)的人機(jī)界面交互，從而能夠提高人機(jī)界面的實(shí)用性，全面提升自動(dòng)化液位控制儀表控制效果，滿足石油化工生產(chǎn)過程中對(duì)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(shí)際情況選擇相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化液位控制儀表。某液位自動(dòng)化監(jiān)測儀表的部分技術(shù)參數(shù)見表1。

3.4自動(dòng)化控制計(jì)量測量儀表

在石油化工生產(chǎn)過程中，計(jì)量和流量自動(dòng)化儀表應(yīng)用較為頻繁，自動(dòng)化儀表的型號(hào)選擇能夠直接影響各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以在選擇計(jì)量和流量自動(dòng)化儀表時(shí)，需要保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。例如，在石油開采過程中，針對(duì)單井的儀表選擇，一般可以采用分離器自動(dòng)玻璃管進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量，或采用人工玻璃管利用自力式差壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)行測量。氣井產(chǎn)液量一般通過容積式計(jì)量方式進(jìn)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(duì)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(dòng)流量儀表或渦輪自動(dòng)流量儀表，容積式自動(dòng)化儀表包括雙轉(zhuǎn)子儀表、腰輪式流量儀表等，這種流量計(jì)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(dòng)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(jì)量和流量自動(dòng)化儀表對(duì)于石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域具有重要意義，是監(jiān)測當(dāng)前產(chǎn)量的重要儀表裝置，所以必須采用自動(dòng)化技術(shù)，將其與實(shí)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(dòng)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(jìn)的自動(dòng)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(jìn)的自動(dòng)化儀表中都沒有設(shè)置節(jié)流器和轉(zhuǎn)動(dòng)器，相比于普通的自動(dòng)化儀表，這種自動(dòng)化儀表更加簡單便捷，且較為輕巧。通過計(jì)算機(jī)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(fù)擔(dān)，使得自動(dòng)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(dòng)化儀表發(fā)展的必然趨勢和主要方向。

4.2計(jì)量精準(zhǔn)化

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

4.3功能多樣化

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

5結(jié)束語

詳細(xì)闡述了自動(dòng)化儀表的技術(shù)優(yōu)勢，并對(duì)自動(dòng)化儀表的多項(xiàng)具體功能進(jìn)行分析，同時(shí)提出了多種不同功能的自動(dòng)化控制儀表在石油化工生產(chǎn)中的應(yīng)用方式，最后對(duì)自動(dòng)化儀表未來發(fā)展趨勢進(jìn)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(xiàn)[1]劉旭.自動(dòng)化控制技術(shù)在石油化工儀表中的運(yùn)用分析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)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