化工自動控制系統存在問題及對策分析

楊培瑞

摘 要：隨著我國化工自動化水平的不斷提高，自動控制系統在其中的應用優勢也是顯而易見的，可以在提高生產效率的同時不斷推進化工技術的發展，化工生產的過程也會不斷被精簡。然而，由于自動控制技術在我國發展時間較短，在實際的化工生產當中必然還存在較多的技術問題需要去解決。本文首先對化工自動機控制的概念及意義進行了概述，接著對化工自動控制過程中的系列問題進行逐一分析并給出解決的措施及對策，從而對實際的化工生產進行指導，促進化工自動控制工藝的完善和安全的保證。

關鍵詞：化工;自動控制系統;問題;對策

中圖分類號：TQ056 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0030-02

0 引言

當前計算機自動化技術越來越多地運用在各行各業，且隨著化工企業的發展壯大，二者會越來越多地形成技術融合，自動控制系統在化工自動化中的廣泛運用，必然會推進該行業的大力發展，化學反應中的數據和生產流程也會越來越精準，但是難免還存在諸多問題，需要不斷改進和完善。

1 化工自動化控制概述

1.1 化工自動化的概念和意義

當前，加工行業在進行生產過程的控制中，都在追求更好的效率，使用更少的人力，采用更為先進高效的流程，因此可以根據制定好的方案進行數據處理及分析，形成后臺系統，進而對前臺的操作管理進行準確執行，實現使用者的要求的過程，就是自動化控制的過程?；ぷ詣踊谖覈l展十分迅速，將計算機技術與化工儀表和控制技術進行有機的融合，且不斷創新改革，此外，還有很多新興的技術也運用到了自動化技術中，形成的化工自動化系統，大大促進的化工行業自動化控制的發展進程?；ぷ詣踊刂萍夹g一項綜合性強，復雜程度高的多學科特點的技術，涵蓋了電氣、化工、計算機、機械、建筑等各個領域的專業知識?；ぷ詣踊到y把電子技術與化工的機械操作結合在一起，整合而成全新的系統用于化工系統的操作中，旨在提高化工行業的加工效率，同時也在不斷改善化工反應的工藝參數并優化工藝流程，從而提高化工生產的效率及產品產量和質量，更能保障生產的安全性和環保性。

1.2 當前化工自動化控制的現狀

隨著我國自動化控制技術和計算機系統的不斷提升，化工行業在實際生產中已大量運用自動化控制技術，化工自動化中運用較多的為DIS集散系統，我國已研發出很多此類的系統產品，在中小型企業中運用較多，因此系統的復雜程度不高，規模也不大;大型的國有化工企業雖然也使用自動控制系統，但多數都是引進后進行改造及擴建，其DIS系統的技術較為復雜，由此可見當前化工企業在自動控制技術之間并不均衡，受到經濟效益和企業規模的影響，化工企業的自動化程度也有很大的差別，這就大大影響了企業的發展，造成整個行業自動化水平發展緩慢。比如氯堿、農藥、肥料等這些農用化工都是中小型企業，自動化水平就不高，而橡膠、石油、可燃材料、復合材料等自動化水平就較高，DIS系統的大量運用，給企業的生產注入的動力。由以上分析可見，我國化工行業的自動化控制技術的運用，還有很大的發展空間。

2 化工自動控制系統應用時存在的問題及對策分析

2.1 熱電偶溫度檢測布線環節存在的問題及對策

在化工行業的自動化控制系統中，常常需要使用熱電偶和熱電阻對溫度進行檢測，而監測的設備通常機柜設備、端子電柜、安全柵設備，并在其中安裝感溫的熱電偶組件測量反應中的溫度。在此環節這，熱電偶的布線是技術的關鍵所在，因此必須注重其中的每個細節問題，防止重要的線路布置錯誤和元器件存在質量問題。譬如，熱電偶溫度監測當中的DCS系統，很容易在布線環節產生問題，比如接收熱電偶中的感溫組件傳輸到的毫伏信號，測得的數據會通過相關端子和采集設備傳輸到電柜當中，如果其中的信號線或者傳輸設備存在問題，那么測量得到的溫度數值就會存在差異，也就導致測量結果的準確程度不佳。此外，由于控制柜及電子組件具備散熱的功能，但是端子電柜卻不具備，因此兩頭的電勢數值肯定是不一致的，溫度值的差異也必然存在。要解決布線環節的問題，可以在熱電偶的數據采集裝置與端子的電柜之間加設補償導線，讓電勢相同，如此可以讓前后的溫度數值沒有差異，測得的溫度也就準確了。

2.2 沖程泵出口流量測量表的選用問題及對策

在現代化工行業生產的過程里，沖程泵主要用來測量化工原料的含量，通常在出口的位置設置好測量流量的儀表，對瞬時的化工原料進行測量，從而實時監測出化工原料輸送量的多少。沖程泵一般有單頭和雙頭兩類，其主要原理為，柱塞在往復運動的過程中，把化工原料輸送至管線內，而物料的多少可以計量，因此必須選擇型號規格合適的流量儀表，當前，有的化工企業存在選用不恰當的問題，如此就會影響整個反應過程。比如，某橡膠生產裝置在生產中，沖程泵使用的是轉子流量計，但是經常存在測量不準確及損壞的情況，對設備進行檢查，發現轉子類的流量計由于浮子飄動，導致流量信號也不穩定，因此被監測的物料數值也會忽上忽下存在變化，因此不符合使用需求。針對這類型問題，一般會采用質量流量計，該類型的儀表流量計在測量20mm管線內的原料時，出入口處的直徑都是1mm，如此就可以在工藝管線和泵之間形成帶緩沖介質的裝置，從而可以連續準確地測量流量。

2.3 攪拌設備內溫度檢測套管的安裝問題及對策

化工生產中，原料自動送入管線后，就要進入攪拌設備進行反應前的混合，通常攪拌設備內部會有監測溫度的套管，該部分對于這個生產過程十分重要，安裝質量的高低會影響到設備的使用效率，因此必須做好質量的控制。攪拌設備內部的檢測套管通常由熱電偶或熱電阻組成，測溫端會深入設備中攪拌的內部，但是攪拌過程中會形成渦流產生的動力，這個力會導致測溫的套管長期受到作用，長此以往就會斷裂，如果沒有及時發現就會導致設備的故障，嚴重地會造成安全問題，企業因此也會蒙受損失。因此，必須重視攪拌設備中溫度檢測儀中套管的質量問題，可以在測溫熱電偶套管的外部加上保護套管，與渦流的作用力形成抵抗，保護測溫端不受影響而得到準確的數值。當然，除了做好保護措施，還應確保攪拌設備生產中各項參數的正確，還要做好日常的保養維護和檢查，防止套管質量問題造成該設備運行效率。

2.4 差壓計量儀表的溫壓補償問題及對策

化學反應時會產生一定的壓力差，計量儀表的使用因此是必須的，而且在其他環節，如原材料的進出廠，都需要計量儀表來進行測量，可以說該裝置質量的好壞及利用的程度，對化工企業生產有著重要影響。在化工工藝設計中，很多介質和流量都會使用計量類的儀表來測量，尤其是差壓流量計，但是它只能在平穩的工作情況下才能測量得到準確的數據，然而化工生產中的反應過程是一個動態變化的過程，介質的壓力和溫度等求數值都在不斷地改變，同時介質的密度也會受到外界的影響而變化，特別是氣體狀態的介質，更會存在很顯著的變化，這就使得壓差流量計不能很準確地測得數據。要解決計量儀表使用中的這個問題，就需要化工技術人員進行合理的溫度及壓力的計算，設置好檢測的點，得出溫度壓力通常會被什么影響，進行補償運算，繼而進行計量，對得出的數據進行修正，矯正計量中因外界因素造成的影響，得出較為精準的數值。

2.5 自動化水平不足的問題及對策

化工行業已經越來越多地在使用自動化的裝置，自動化控制技術也在不斷發展，化工流程也在不斷優化，尤其是可編程的控制系統，更為化工自動化提供了更多的可能性，工藝流程也在不斷優化。以化工中的注塑成型加工設備舉例，注塑成型設備通常較大，以往的操作往往需要操作人員爬上設備進行操作，在使用自動化的控制系統以后，能夠加工出更多難度大的產品;同時自動控制系統的使用，可以保持準確的反應溫度、還可以模擬生產過程，調節并控制壓力的大小，此外模具的尺寸也能夠精準校正，從而一次性加工出質量較好的產品。雖然自動化控制在化工行業發揮了很大作用，但是控制的過程還存在著很多問題，由于化學工業與其他工業不同，工藝流程復雜，反應過程受多種因素的影響，且生成的物質大多存在易燃爆、毒性等問題，因此對檢測的方法和要求特別高，對自動化控制也提出了更高的要求，但是在實際生產中，由于我國化工行業的自動控制系統和技術發展較晚，因此在系統功能上還不夠完善，尤其是儀表系統，對于精密度要求很高，因此如果不做好妥善的維護，稍有不慎就會造成化工生產中的問題;此外，自動控制中對物料的控制及計算等，由于化工原料的種類繁多，因此也存在著較多的計量精準方面的問題，這很容易降低生產的效益。因此，要提高化工行業自動化水平，就要不斷做好技術的開發及其與專業領域的融合，將集成化、系統化的技術巧妙地運用在化工生產控制所需的環節?；ぷ詣踊倪^程控制通常有三個步驟，第一步為傳統的控制，就是利用化學反應的數據建立數學模型，推算出各項控制的時間和方法流程，比如轉化率、回流等數值，通過對原料進量、溫度、壓力等數值，計算出蒸餾點，才能做好催化、裂化、石油的分餾等的控制，第二步則是先進方法的控制，這種控制方法是運用先進的控制理論，對化工反應中的塔合反應進行溫度及氣體特性的額控制，由于存在時間滯后、非線性溫度數值以及各種交叉多變的過程數值，因此采用當前先進的控制理論基礎指示，對這些數值進行有效分析，采用脈沖量分析及階躍等建模方法，設置好處理的頻率，將控制反饋量與經濟效益有機結合，形成約束數據來處理，最后一種為優化控制的方法，也叫自適應控制法，就是基于已經建好的模型及其參數進行控制數據及信息的分析，根據化工反應中壓力、溫度變化等的不確定性，來進行自適應學習信息的改變并進行辨識，計算機根據辨識結果形成函數，函數會進行計算并生成補償及反饋，電路系統會進行響應，相應的化工儀表就會執行指令動作，對化工設備的生產進行控制，也就是人們常見的智能化。當前，智能化在化工中已有廣泛的運用，采用模糊控制、神經網絡和專家系統來進行各方面的生產控制，同時也能對化工自動化生產進行故障診斷，其識別水平遠遠高于人的操作和辨識水平，尤其是石油化工蒸餾技術中，模糊控制可以完成推斷、聯想，完成普通儀表不能實現的非線性任務。

3 結語

總而言之，化工行業中自動控制系統的應用是十分必要，可以讓整個行業實現智能化發展，實際自動化運行生產中，面對各種問題，技術人員應尋求方法，不斷進行改善，使得系統能夠維持穩定的運行，化工儀表和設備能夠安全使用，雖然當前還存在耦合性差、自動化程度不高、反應中實時性不佳等問題，但是隨著化工行業集成化、計算機系統的優化，必然會實現更好的化工自動化控制的技術。

參考文獻

[1] 張天野.化工自動控制系統應用存在的問題與對策[J].化工設計通訊，2019，45（08）：185+187.

[2] 朱小平，蔡小峰，吳海燕.化工自動控制系統應用問題及對策探究[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2018（12）：185-186.

[3] 潘長明.化工自動控制系統應用存在的問題及對策[J].住宅與房地產，2017（29）：235.

[4] 吳凌鋒.化工自動控制系統應用問題分析[J].科技創新與應用，2016（21）：165.

[5] 李濤，孫海軍.化工自動控制系統應用存在的問題及對策[J].化工管理，2016（18）：76.