化工自动控制系统存在问题及对策分析

杨培瑞

摘 要：随着我国化工自动化水平的不断提高，自动控制系统在其中的应用优势也是显而易见的，可以在提高生产效率的同时不断推进化工技术的发展，化工生产的过程也会不断被精简。然而，由于自动控制技术在我国发展时间较短，在实际的化工生产当中必然还存在较多的技术问题需要去解决。本文首先对化工自动机控制的概念及意义进行了概述，接着对化工自动控制过程中的系列问题进行逐一分析并给出解决的措施及对策，从而对实际的化工生产进行指导，促进化工自动控制工艺的完善和安全的保证。

关键词：化工;自动控制系统;问题;对策

中图分类号：TQ056 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）22-0030-02

0 引言

当前计算机自动化技术越来越多地运用在各行各业，且随着化工企业的发展壮大，二者会越来越多地形成技术融合，自动控制系统在化工自动化中的广泛运用，必然会推进该行业的大力发展，化学反应中的数据和生产流程也会越来越精准，但是难免还存在诸多问题，需要不断改进和完善。

1 化工自动化控制概述

1.1 化工自动化的概念和意义

当前，加工行业在进行生产过程的控制中，都在追求更好的效率，使用更少的人力，采用更为先进高效的流程，因此可以根据制定好的方案进行数据处理及分析，形成后台系统，进而对前台的操作管理进行准确执行，实现使用者的要求的过程，就是自动化控制的过程。化工自动化在我国发展十分迅速，将计算机技术与化工仪表和控制技术进行有机的融合，且不断创新改革，此外，还有很多新兴的技术也运用到了自动化技术中，形成的化工自动化系统，大大促进的化工行业自动化控制的发展进程。化工自动化控制技术一项综合性强，复杂程度高的多学科特点的技术，涵盖了电气、化工、计算机、机械、建筑等各个领域的专业知识。化工自动化系统把电子技术与化工的机械操作结合在一起，整合而成全新的系统用于化工系统的操作中，旨在提高化工行业的加工效率，同时也在不断改善化工反应的工艺参数并优化工艺流程，从而提高化工生产的效率及产品产量和质量，更能保障生产的安全性和环保性。

1.2 当前化工自动化控制的现状

随着我国自动化控制技术和计算机系统的不断提升，化工行业在实际生产中已大量运用自动化控制技术，化工自动化中运用较多的为DIS集散系統，我国已研发出很多此类的系统产品，在中小型企业中运用较多，因此系统的复杂程度不高，规模也不大;大型的国有化工企业虽然也使用自动控制系统，但多数都是引进后进行改造及扩建，其DIS系统的技术较为复杂，由此可见当前化工企业在自动控制技术之间并不均衡，受到经济效益和企业规模的影响，化工企业的自动化程度也有很大的差别，这就大大影响了企业的发展，造成整个行业自动化水平发展缓慢。比如氯碱、农药、肥料等这些农用化工都是中小型企业，自动化水平就不高，而橡胶、石油、可燃材料、复合材料等自动化水平就较高，DIS系统的大量运用，给企业的生产注入的动力。由以上分析可见，我国化工行业的自动化控制技术的运用，还有很大的发展空间。

2 化工自动控制系统应用时存在的问题及对策分析

2.1 热电偶温度检测布线环节存在的问题及对策

在化工行业的自动化控制系统中，常常需要使用热电偶和热电阻对温度进行检测，而监测的设备通常机柜设备、端子电柜、安全栅设备，并在其中安装感温的热电偶组件测量反应中的温度。在此环节这，热电偶的布线是技术的关键所在，因此必须注重其中的每个细节问题，防止重要的线路布置错误和元器件存在质量问题。譬如，热电偶温度监测当中的DCS系统，很容易在布线环节产生问题，比如接收热电偶中的感温组件传输到的毫伏信号，测得的数据会通过相关端子和采集设备传输到电柜当中，如果其中的信号线或者传输设备存在问题，那么测量得到的温度数值就会存在差异，也就导致测量结果的准确程度不佳。此外，由于控制柜及电子组件具备散热的功能，但是端子电柜却不具备，因此两头的电势数值肯定是不一致的，温度值的差异也必然存在。要解决布线环节的问题，可以在热电偶的数据采集装置与端子的电柜之间加设补偿导线，让电势相同，如此可以让前后的温度数值没有差异，测得的温度也就准确了。

2.2 冲程泵出口流量测量表的选用问题及对策

在现代化工行业生产的过程里，冲程泵主要用来测量化工原料的含量，通常在出口的位置设置好测量流量的仪表，对瞬时的化工原料进行测量，从而实时监测出化工原料输送量的多少。冲程泵一般有单头和双头两类，其主要原理为，柱塞在往复运动的过程中，把化工原料输送至管线内，而物料的多少可以计量，因此必须选择型号规格合适的流量仪表，当前，有的化工企业存在选用不恰当的问题，如此就会影响整个反应过程。比如，某橡胶生产装置在生产中，冲程泵使用的是转子流量计，但是经常存在测量不准确及损坏的情况，对设备进行检查，发现转子类的流量计由于浮子飘动，导致流量信号也不稳定，因此被监测的物料数值也会忽上忽下存在变化，因此不符合使用需求。针对这类型问题，一般会采用质量流量计，该类型的仪表流量计在测量20mm管线内的原料时，出入口处的直径都是1mm，如此就可以在工艺管线和泵之间形成带缓冲介质的装置，从而可以连续准确地测量流量。

2.3 搅拌设备内温度检测套管的安装问题及对策

化工生产中，原料自动送入管线后，就要进入搅拌设备进行反应前的混合，通常搅拌设备内部会有监测温度的套管，该部分对于这个生产过程十分重要，安装质量的高低会影响到设备的使用效率，因此必须做好质量的控制。搅拌设备内部的检测套管通常由热电偶或热电阻组成，测温端会深入设备中搅拌的内部，但是搅拌过程中会形成涡流产生的动力，这个力会导致测温的套管长期受到作用，长此以往就会断裂，如果没有及时发现就会导致设备的故障，严重地会造成安全问题，企业因此也会蒙受损失。因此，必须重视搅拌设备中温度检测仪中套管的质量问题，可以在测温热电偶套管的外部加上保护套管，与涡流的作用力形成抵抗，保护测温端不受影响而得到准确的数值。当然，除了做好保护措施，还应确保搅拌设备生产中各项参数的正确，还要做好日常的保养维护和检查，防止套管质量问题造成该设备运行效率。

2.4 差压计量仪表的温压补偿问题及对策

化学反应时会产生一定的压力差，计量仪表的使用因此是必须的，而且在其他环节，如原材料的进出厂，都需要计量仪表来进行测量，可以说该装置质量的好坏及利用的程度，对化工企业生产有着重要影响。在化工工艺设计中，很多介质和流量都会使用计量类的仪表来测量，尤其是差压流量计，但是它只能在平稳的工作情况下才能测量得到准确的数据，然而化工生产中的反应过程是一个动态变化的过程，介质的压力和温度等求数值都在不断地改变，同时介质的密度也会受到外界的影响而变化，特别是气体状态的介质，更会存在很显着的变化，这就使得压差流量计不能很准确地测得数据。要解决计量仪表使用中的这个问题，就需要化工技术人员进行合理的温度及压力的计算，设置好检测的点，得出温度压力通常会被什么影响，进行补偿运算，继而进行计量，对得出的数据进行修正，矫正计量中因外界因素造成的影响，得出较为精准的数值。

2.5 自动化水平不足的问题及对策

化工行业已经越来越多地在使用自动化的装置，自动化控制技术也在不断发展，化工流程也在不断优化，尤其是可编程的控制系统，更为化工自动化提供了更多的可能性，工艺流程也在不断优化。以化工中的注塑成型加工设备举例，注塑成型设备通常较大，以往的操作往往需要操作人员爬上设备进行操作，在使用自动化的控制系统以后，能够加工出更多难度大的产品;同时自动控制系统的使用，可以保持准确的反应温度、还可以模拟生产过程，调节并控制压力的大小，此外模具的尺寸也能够精准校正，从而一次性加工出质量较好的产品。虽然自动化控制在化工行业发挥了很大作用，但是控制的过程还存在着很多问题，由于化学工业与其他工业不同，工艺流程复杂，反应过程受多种因素的影响，且生成的物质大多存在易燃爆、毒性等问题，因此对检测的方法和要求特别高，对自动化控制也提出了更高的要求，但是在实际生产中，由于我国化工行业的自動控制系统和技术发展较晚，因此在系统功能上还不够完善，尤其是仪表系统，对于精密度要求很高，因此如果不做好妥善的维护，稍有不慎就会造成化工生产中的问题;此外，自动控制中对物料的控制及计算等，由于化工原料的种类繁多，因此也存在着较多的计量精准方面的问题，这很容易降低生产的效益。因此，要提高化工行业自动化水平，就要不断做好技术的开发及其与专业领域的融合，将集成化、系统化的技术巧妙地运用在化工生产控制所需的环节。化工自动化的过程控制通常有三个步骤，第一步为传统的控制，就是利用化学反应的数据建立数学模型，推算出各项控制的时间和方法流程，比如转化率、回流等数值，通过对原料进量、温度、压力等数值，计算出蒸馏点，才能做好催化、裂化、石油的分馏等的控制，第二步则是先进方法的控制，这种控制方法是运用先进的控制理论，对化工反应中的塔合反应进行温度及气体特性的额控制，由于存在时间滞后、非线性温度数值以及各种交叉多变的过程数值，因此采用当前先进的控制理论基础指示，对这些数值进行有效分析，采用脉冲量分析及阶跃等建模方法，设置好处理的频率，将控制反馈量与经济效益有机结合，形成约束数据来处理，最后一种为优化控制的方法，也叫自适应控制法，就是基于已经建好的模型及其参数进行控制数据及信息的分析，根据化工反应中压力、温度变化等的不确定性，来进行自适应学习信息的改变并进行辨识，计算机根据辨识结果形成函数，函数会进行计算并生成补偿及反馈，电路系统会进行响应，相应的化工仪表就会执行指令动作，对化工设备的生产进行控制，也就是人们常见的智能化。当前，智能化在化工中已有广泛的运用，采用模糊控制、神经网络和专家系统来进行各方面的生产控制，同时也能对化工自动化生产进行故障诊断，其识别水平远远高于人的操作和辨识水平，尤其是石油化工蒸馏技术中，模糊控制可以完成推断、联想，完成普通仪表不能实现的非线性任务。

3 结语

总而言之，化工行业中自动控制系统的应用是十分必要，可以让整个行业实现智能化发展，实际自动化运行生产中，面对各种问题，技术人员应寻求方法，不断进行改善，使得系统能够维持稳定的运行，化工仪表和设备能够安全使用，虽然当前还存在耦合性差、自动化程度不高、反应中实时性不佳等问题，但是随着化工行业集成化、计算机系统的优化，必然会实现更好的化工自动化控制的技术。

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