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      三畅创新研发仪表、助力工业自动化升级

      分析自动化仪表控制技术在石油化工企业中的应用情况

      来源: 中国石油化工股份有限公司茂名分公司 作者:杨汉立 发布日期:2020-12-14 15:08:18

       [摘 要]自动化仪表控制技术是科学技术快速发展的产物。该技术已经在各个行业被广泛应用,石油化工企业对于推动我国国民经济的发展起到了显著的作用,石油化工企业作为工业产业结构的重要分支,将天然气和石油作为原料生产各类石化产品。近几年伴随我国社会经济不断发展的过程中,石油化工企业原有的生产模式也需要不断调整和创新,积极将自动化仪表控制技术应用到石油化工企业中,可提高企业生产线自动化和集约化程度,对于进一步推动石油化工企业的长远发展具有重要意义。本文主要分析了自动化仪表控制技术在石油化工企业中的应用情况,如下表述。

       
      现代控制理论在不断成熟和完善的背景下,为自动化仪表控制技术的研发提供了良好的条件。石油化工企业作为我国工业产业结构的重要分支,积极将自动化仪表控制技术融入其中可以推动企业的发展,在提高企业生产效率的同时,为企业带来更多的经济效益。目前自动化仪表控制技术逐渐得到了更多企业的认可,尤其是在石油化工企业中该技术有非常广阔的发展空间。
       
      1 自动化仪表的有关介绍
      1.1 自动化仪表的构成
      自动化仪表的功能较多,其中显示仪表具有模拟与数字、记录和指示等功能,显示仪表又包括指示仪表、数显仪表、指示仪表和模拟仪表等。其中多点记录和单点记录是记录仪表的主要类型。记录仪表在有纸无纸的情况下又可以分为无纸记录仪有纸记录仪,如果是有纸记录则又可以分为打印记录和笔录。单元组合式调节仪表和基地式调节仪表是调节仪表的主要类型。自动化仪表引入了微处理机后,可以将调节器分为固定程度调节器和编程调节器。执行机构按照结构形式的不同可以分为活塞式、薄膜式以及长形成执行机构等[1]。
       
      2 检测、执行仪表分析
      2.1 压力仪表
      压力仪表直接影响企业生产过程中的安全性,因此压力仪表被企业尤为关注。SC-430A 压力变送器用于测量气体、液体和蒸汽的压力,然后将其转变成 4~20 mADC 的电流信号输出。SC-430A 也可以通过 BRAIN 手操器或 CENTUM CS/μXL 或 HART375 手操器相互通讯,通过它们进行设定和监控等;凳窖沽σ潜碇械悦舾性登慷冉细,且生产较为便捷。以上优势使得机械式压力仪表在工业生产过程中被广泛应用。压力仪表的指针可以显示出测量范围内的压力值,通常情况下压力仪表刻度盘指示范围一般在 270 度。
       
      2.2 温度仪表
      温度仪表采用?榛峁狗桨,结构简单、操作方便、性价比高,适用于塑料、食品、包装机械等行业,也适用于需要进行多段曲线程序升/降温控制的系统。温度记录仪、温度计以及温度送变器是常见的温度仪表类型。温度仪表包括一次仪表和二次仪表,其中热电偶、热电阻、双金属温度计、就地温度显示仪等是一次仪表的主要结构,温度记录仪、温度巡检仪、温度显示仪、温度调节仪、温度变送器等是二次仪表的主要结构。
       
      2.3 流量仪表
      流量仪表种类较多,如电磁流量计、涡街流量计、浮子流量计、科氏力质量流量计、热式(气体)质量流量计、超声波流量计、涡轮流量计等,石油化工生产中流量仪表的应用情况是较为常见的。石油化工生产中应用耐腐蚀型流量计可以检测生产过程中气体介质流量和腐蚀性液体,结合相应的检测结果,采取有效措施可以确保石油化工生产的安全性[2]。
       
      2.4 物位仪表
      物位测量仪表是测量液态和粉粒状材料的液面和装载高度的工业自动化仪表。测量块状、颗粒状和粉料等固体物料堆积高度,或表面位置的仪表称为料位计;测量罐、塔和槽等容器内液体高度,或液面位置的仪表称为液位计,又称液面计;测量容器中两种互不溶解液体或固体与液体相界面位置的仪表称为相界面计。石油化工生产中物位仪表也较为常见,该自动化仪表的应用可以确保石油化工行业液位测量更加精准[3]。
       
      3 自动化仪表控制技术在石油化工企业中的应用分析
      3.1 智能控制技术的应用
      智能控制理论下可以对人类的思维方式进行模拟,起到控制生产过程的目的。模糊控制、专家控制以及神经网络控制是目前较为成熟的智能控制理论。
       
      3.1.1 模拟控制石油化工
      模拟控制石油化工时可以按照人工操作思维程度执行工作。其中具体控制流程如下,结合化工采样得到对应的输出值,对所选择系统输出石油化工数据变量展开计算。随后将输出变量精确值转换成模糊量。在模糊控制规则以及模糊变量下,结合相应的模糊推理合成规则对模糊控制量进行计算,计算后得出更为准确的石油化工控制量。
       
      3.1.2 专家系统或专家控制石油化工
      专家系统或者专家控制石油化工离不开专家人员丰富的知识积累和工作经验。构成专家?仄鞯牟考隙,如控制器、推理器以及知识库等。专家控制器非常为核心的环节就是专家知识,及其自身含有的专家知识直接影响专家控制器的好坏。其中知识库中包含的专家知识是较多的,如使用规则知识、工程经验知识、自学习知识、控制理论知识以及处理特殊问题的知识等[4-5]。
       
      3.2.1 模型预测控制
      模型预测控制作为一种较为特殊的控制方式,是建立在闭环优化控制策略基础之上的。模型预测控制主要具备以下三个功能,一是可以对未来的动态模型进行预测,在预测模型的基础下可以将拟合石油化工生产系统动态模型显示出来;二是呈现出来的控制作用可以在不断优化的基础下反复实施。借助该模型预测控制系统可以对石油化工企业生产过程采样周期展开预测,明确出非常佳的控制序列,将非常佳的控制序列纳入到石油化工生产程序中可以优化生产环节;三是该控制系统可以起到反馈校正的目的。所谓反馈校正就是对模型预测精确程度进行检测,以免较大误差的出现。模型预测控制是建立在系统脉冲和阶跃响应非参数模型基础之上的。经过大量的生产实践证实,模型预测控制不仅可以对每个采样时刻出现的模型偏差以及失真等问题有效解决,也可以解决干扰引起的不确定动态。此外,改变对应不等式约束可有效解决传感器和调节器失调等问题。目前在模型预测控制中应用较为普遍的是CARIMA和ARMA等输入输出参数化模型预测控制。伴随先进控制技术的不断发展,在 LQG 算法和 LQ 算法下又衍生
      出了滚动时域控制。现阶段石油化工企业应用模型预测控制的情况是较为多见的,该控制方式在石油化工行业中有广阔的发展前景,凭借其高控制效果、强鲁棒性的特点可有效解决石油化工生产中不确定和非线性等问题[6-7]。
       
      4 石油化工企业中自动化仪表控制技术的发展趋势分析
      4.1 应用系统的发展
      未来的自动化仪表控制技术在应用系统上会更加成熟与完善。DCS 与 FCS 长期共存,两者可以起到协同促进的作用,共同推动石油化工企业的进一步发展。石油化工企业中 FCS 作为具有代表性的自动化仪表技术,其先进性kao_qian于 DCS,但是 DCS 应用系统更为成熟。DCS 与 FCS 相互配合可以有效借助 DCS 成熟经验和基础促使 FCS 优势得到更为全面的体现。
       
      4.2 仪表软测量技术的发展
      仪表软测量技术也是今后自动化仪表控制技术发展趋势之一。石油化工行业中将仪表软测量技术纳入其中,可以实时检测生产过程中的数据资料,在自动化故障诊断技术的帮助下可以及时发现故障信息,确保石油化工设备的正常运行[10]。
       
      5 结语
      综上所述,自动化仪表控制技术在石油化工企业中的应用是较为常见的。该技术的应用可以明显提高石油化工企业的生产效率,能为企业带来更多的经济效益。相信未来的自动化仪表控制技术会发展得更加成熟与完善,带给企业更多的便利。

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