工业电气自动化在化工企业上的应用

梁凤珍 赵慧峰

[摘要]工业企业电气自动化是电气自动化的全称，随着社会的不断发展，电气自动化依据其在生产中反应快速、临界稳定、综合能量比较平衡等优势得到各企业青睐，因而得到广泛的应用。但是根据各生产规模的不断推广和扩大，对自动化的要求越来越高。本文对此进行了探讨。

[关键词]电气自动化；化工；设备

[中图分类号]TM76-4[文献标识码]A[文章编号]1005-6432（2012）49-0047-02

1前言

化工行业涉及国计民生问题，因而化工生产在工业生产中占据很重要的地位，又因其自身生产的特殊性以及生产材料潜在的危险性，使得保证电气安全成为了化工企业中的一个重要任务。本文将主要从化工生产中的电气环境，电气应用以及相关管理来讲电气自动化在化工企业中的应用问题

2电气设备的工作环境和设备情况

2.1高温

化工企业中电气通常会有很多热辐射，车间的温度都比较高，经常会达到35℃或者更高。在配备了焙箱、锅炉、干燥炉和焙烧炉的车间中更加明显。

2.2潮湿

阴湿环境是指空气湿度介于60%～75%的工作环境。湿度高于阴湿环境就被称为潮湿环境。当潮湿环境达到最大系数，即湿度达到100%的时候，车间的地面、墙壁、顶棚和设备基本上就可以看做完全浸泡在潮气当中了。化工电气的主要工作环境属于空气湿度大于60%的环境，即阴湿或者潮湿的环境。

2.3多尘

在实际生产中，产生的粉尘过多就会堆积在线路上面或是积淀在电气设备上。粉尘又可以根据能否导电而细分为导电粉尘和非导电粉尘。

2.4腐蚀环境

化工生产的多数原料都有腐蚀性，其有可能会腐蚀电气设备的架构，甚至损坏设备的绝缘特性。依据环境的腐蚀性程度又可以将环境分为弱、中、强三个腐蚀环境级别。

2.5爆炸性环境

化工生产当中经常会用到好多原料，这些原料多数是具有可燃性的，比如甲苯、煤和氢气等。在大气条件下，这些可燃物和空气混合，其混合物经点燃而发生爆炸，爆炸产生的燃烧会传送至未点燃的混合物处引发进一步燃烧和爆炸，这种环境被称为爆炸性环境。爆炸性环境中的电气要更加注意选型和管理，否则会有造成火灾甚至爆炸的危险。

2.6导电设备

有的环境中有许多金属制造的设备，员工在工作的工程中需要和设备的金属部分接触，但是又很难保持和金属完全绝缘，这时往往会很危险。例如在给锅炉的炉壁进行检查清洁的时候，如若发生漏电就会造成人身伤害。

3电气自动化在化工中的应用

电气自动化经过几十年的发展不断长大起来，现在，电气自动化在工业中占的比重也在不断的扩大，为工业发展做出很大推动作用。

3.1先进制动控制的特点

相对于常规PD控制，与此相对应的先进制动控制的控制效果要更加突出，表现更加好。但是由于其字数的含义太过于丰富，没得到普遍应用，也就没有比较准确的定义了。有些工业自动化过程中使用常规控制不能达到理想的效果或者是不能达到控制的目的，这时候先进制动控制就能取得完美的表现，对其进行有效地控制。在生产过程复杂的化工生产当中，自动化实施的数学模型建立很不容易，而预估控制技术对数学模型的精度要求比较低，很大程度地方便了生产。与传统的PD技术相比，先进制动控制有模型控制特点，能够进行模型预测和推断，其发展越来越智能化。先进制动控制还能处理一些复杂问题，比如多变量的控制。先进制动控制主要依托计算机来完成，计算机的精密和快速计算功能为先进控制提供了很好的平台。

3.2先进制动控制的内容

化工行业还会用到过程辨别技术以来确定变量关系。要形象地展现实际中的一个过程，可以通过建立动态数学模型的方式，依据输入和输出之间关系的约束来实现过程的控制，这个过程主要依托计算机来实现。过程当中各数据变量的采集处理等都要确保有效和可靠。先进制动控制的主要内容是适当地计算不可测量的数据变量。在化工企业的生产过程中，饱和蒸汽机和一些蒸馏塔的质量指标就需要通过间接测量技术来获得。先进控制包括了传统的串级和前馈控制，是目前电气自动化进行发展的新趋势，也是新热点。具体说来包括了模糊控制、专家系统和神经网络等内容。模糊控制与别的技术相结合，来控制生产当中的非线性对象，能够进行比较各种疑难的控制。专家系统能够在生产当中诊断故障和监控过程，并利用计算机进行各项任务，达到与多人大工量操作同样的控制效果。神经网络主要用来完成记忆和联想预测。

3.3现场总线

在化工生产过程中应用到的自动化就是现场总线，其主要就是现场各设备之间实现数字化、双向、多变量和数字通信等多种实用功能的一种自动化技术。现场总线的出现，给化工企业生产的控制方面带来了变革，产生的影响也很巨大。与已有的PLC、DCS相比来看，现场总线的FCS更加具有优势，其全数字、多点通信、开放性、现场状态可控性及互可操作都使其优于别的技术，化工行业也在努力朝着此方向发展。自动化发展的一个新特点就是将实现FCS和DCS的共存。DCS技术逐渐成熟起来，有许多实践经验，可靠的性能，丰富的软件和完善的功能都使得客户更加青睐于选择，开始承担起化工企业生产的主要任务。而FCS技术，则由于其发展还不够完善，其网络冗余而可靠性不够，表现略逊于DCS技术，故不如DCS使用广泛。

3.4现场总线的一些特点

经过上面的描述，现场总线能把自动化系统和现场设备智能连接的计算机控制技术。现场总线连接现场仪表和底层仪器设备，经由网络技术来把控制系统和现场通信网络进行整合。现场总线具有开放性、互用性及互可操作性等特点，而现场设备又具有智能化，系统结构有分散性，这都是现场总线的技术特点。

3.5现场总线控制的优势

化工企业当中会用到现场总线，这样能够有效地节约初期投资以及一些安装费用。使用FCS技术，硬件上的投资就低于了使用DCS系统。这种技术相比说来室内设备比较少，现场的设置结构也更加简单，当有一对双绞线的时候，上面可以挂接多个仪表或者设备，在一定程度上大大地节省了电缆、桥架、槽盒的用量，减少基础投资的同时，也减少了工人进行设计安装的工作量。从基础投资方面来说，有效减少了初期投资额度。

而在此基础上FCS还能节约后期投资。如果情况临时发生了变化，生产现场需要增加一些控制设备，这时候就不需要增加新的电缆，只要在旧的电缆上连接就能达到规模扩大的目的，从而节省后期投资和施工费用。同时，FCS技术有利于操作管理人员快速准确地了解到当时的生产情况，对整体生产和设备运行有急事地掌控，高质量确保控制系统的有效性和可靠性。

4化工生产中电气的管理

前面讲了电气自动化的工作环境和其在化工产业中的重要应用，那么在化工生产上，就更要注意电气设备的安全管理等问题。

4.1高温防护

化工企业应该注意提高高温场所中的电气设备防护等级，加强高温环境中的安全防护。努力做到对高温场所中的电气设备每日检查，以确保设备能良好有效地散热。

4.2湿度的控制

潮湿的环境，需要安装空调等来进行及时降温除湿，并安装温湿度仪来实时测量温湿度，多时巡检保证安全。

4.3降低粉尘的危害

生产中粉尘的处理很关键，可以通过把设备进行密闭来防止粉尘飘散。而对于无法密闭的车间，可以在不影响生产的条件下，利用半封闭或者隔离的方法来尽量使粉尘少接触电气设备，把粉尘局限在一定氛围中来防止其扩散。

4.4防止腐蚀

环境中经常会混杂着氢气、腐蚀粉尘等化学腐蚀物。化工电气预防腐蚀的方法主要也是采用密封式或者密封结构来进行。电器进出导线的密封装置要可靠一些，其外露的部件也要采用防腐蚀处理。

4.5防止爆炸危险

在爆炸性的环境中，潜藏着很多危险，所以其环境中的电气设备必须要具有防爆功能。这种电气设备可以根据环境介质等的不同而分为A类、B类、C类，由其自身结构形式又能够分为隔爆型和增安型。当电气设备中产生了火花或者是较危险的高温，引燃了里面的混合气体，隔爆型电气的外壳能承受住里面爆炸而产生的压力，保护设备不受损害；而同时其外壳还能减弱甚至熄灭不断传播的火焰，使其不能继续点燃周围的易爆气体。而增安型设备在一般情况下来说不能产生电火花或者电弧，进一步增加了安全程度。

4.6避雷和接地

化工企业中应当建立接地网，建筑物或者设备顶端最好安装避雷设施，通过避雷引下线和接地网连接来将电流引入大地。消除静电就是通过将可能会产生静电的设备和接地引线连接而引静电入地。尽量把化工企业中的导电但不带电和不导电但带电的设备与接地引线相连，这样当发生漏电意外的时候，电流将流入大地而能确保人员的安全。

5结论

电气自动化的广泛应用，极大地促进了现代社会的发展，掌握好电气设备在化工企业的应用有很重大的意义，技术的掌握就是竞争力的提高。同时有效地解决电气使用过程中的安全问题，能更有利于电气在化工企业中的持久使用和发展。

参考文献：

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