煤化工自动化控制及化工仪表的应用研究

李明

摘 要：在近些年，随着我们国家科学技术的不断发展，对我们国家的煤化工产业的发展起到了很大的促进作用，而且由于煤化工产业的发展，对我们国家的经济发展又是起到了促进作用。而在煤化工产业当中，自动化操作作为最为主要的一个操作环节，但是由于时代的发展，原先使用的化工仪表自动化控制系统已经没有办法很好的满足现阶段生产工作的需求了，所以要不断的对化工仪表自动化系统进行改进完善，从而实现自动化控制水平能够不断的得到提高，确保化工仪表能够安全稳定的运行。

关键词：煤化工;自动化控制;化工仪表;应用

1煤化工自动化控制的关键技术

1.1预测控制

传统的PID控制虽然包括定值控制、随动控制和程序控制等不同类型，但其核心机制却是统一的，即通过仪表监测到参数指示值与测量值之间的差异，再利用负反馈控制系统进行调节，使测量值与指示值保持一致。PID控制在时间精度要求较低的情况下可以较好地发挥作用，但随着现代化工产品不断朝向精密化、高效化发展，PID控制的时间滞后性问题已经不能适应一些产品的生产需求。

预测控制是在PID控制的基础上，增加了预测模型算法。预测控制系统在完成一次负反馈校正后，可以通过算法自动预估下一次指示值，然后通过负反馈系统将测量值调整至预估值的水平。最后，再根据实际指示值，对预估值进行调整。由于实际指示值往往和预估值比较接近，因此调整速度比PID控制要快得多。经过不断的纠错积累之后，预测模型算法的精确度还会不断改善，使系统整体效率得到进一步提高。

1.2自适应控制

传统的程序控制系统大多设置了简单的算法程序，工作人员对算法进行设定后，系统就会按固定的参数算法进行操作。然而随着时间的不断推移，算法最终总是会失效;有时在操作过程中，反应器内部环境还会出现突发改变，使得原有的算法不能正常发挥作用。因此，传统的程序控制系统在运行过程中必须要求工作人员不断对算法进行调节，一旦调节不及时，就会造成大量的原材料损失乃至设备损坏[1]。

自适应控制系统则可以较好地解决这一问题。自适应控制系统在传统的程序控制系统基础上，增加了环境评估和决策控制程序，系统通过仪表对反应器中的环境进行综合评估，再经由决策程序产生控制决策，自动调节系统的参数算法。

1.3人工智能控制

近年来，机器学习理论不断发展，在数据分析、理论计算、图文处理等许多方面都取得了惊人的成果。目前，许多煤化工企业已经开始在自动化控制系统中增加人工智能程序，以提升系统的应变能力和自动化水平。

专家系统是一种较为简单的人工智能控制系统，它包含相关领域专家写入的大量理论知识与生产实践经验，以及一整套逻辑推理机制。当系统遇到特殊情况时，就无需求助人工操作，可以由专家系统代替操作人员，直接根据相关理论和经验对系统参数进行调整。专家系统不仅包含最初写入的知识信息，还可以由专家不断补充新的知识内容，同时修改过时的、错误的内容。系统自身也可以具备一定的知识获取能力，以便应对某些罕见特殊情况。

随着人工智能的深入发展，一些学者已经开始着手研究人工神经网络的相关理论，并取得了一些初级成果。其中，BP网络在自动化控制系统中已经得到比较广泛的应用。与传统的自动程序控制系统相比，BP网络的非线性计算能力更强，还可以通过机器学习，不断提高系统的稳定性、精确性和自适应能力。

2化工仪表的分类

2.1温度仪表

在煤化工生产的过程当中，对于温度仪表的应用是非常广泛的，因为在进行生产的时候，所使用的原料不一样，所以对于生产的环境以及温度也都不太一样，所以，在进行实际生产的过程当中，就需要使用温度仪表进行对生产的温度实时监控，这样也能够对于生产的安全性以及生产的效率有所保障。温度仪表主要分为两种，一种是非接触式的，一种则是接触式的，这两种温度仪表都是有着非常高的应用价值[2]。

2.2压力仪表

在进行煤化工生产的过程当中，除了对于生产的温度有着严格的要求之外，对于生产的压力也是有着非常高的要求，因为压力的大小能够直接对化学反应的发生产生影响，压力仪表在实际中也是非常的常见，就比如特种压力表还有压力变送器等等。

2.3物位仪表

在进行煤化工生产的过程当中，对于原材料用量多少的控制则是依靠物位仪表来实现，这一化工仪表在化工生产当中属于必不可少的一种仪表。在当前的化工行业当中，通常会用到以下这些物位仪表，分别是浮力仪表、雷达仪表还有直读仪表，就比如雷达仪表通常是用来测量不同的生产材料的，并且测量的精确度还比较高，极具实用性，这些仪表在化工生产当中都是有着非常广泛的应用。

2.4流量仪表

在煤化工生产中，流量仪表也是非常重要的一种仪表，流量仪表中的流量是指有效截面在单位面积内流过的流体的质量和体积，对于这种仪表的使用需要依据生产的实际情况。

3化工仪表自动化控制的功能及应用

3.1对数据进行自主记忆和储存

在煤化工生产的过程当中，硬件设施也是能够对于煤化工生产的效率产生影响。在之前，所使用的的化工仪表只能是记住某一时刻的数据，而且没有办法长期进行对数据的存储，还有对于一些较为复杂的数据，同样没有办法记忆存储。这就非常容易导致数据的遗失。而随着在化工仪表当中融入微型计算机，就能够有效的解决现阶段存在的问题，及时记忆存储数据，方便后期的使用，为煤化工生产的稳定性提供了更强的保障。

3.2计算功能

在化工仪表当中通过应用微型计算机，从而使得这些仪表具有了较为强大的计算功能。从而实现在进行煤化工生产的过程当中，能够快速精确的进行对各种复杂多变的数据做出计算。通过利用化工仪表的计算功能，从而可以在生产的过程当中，快速的得到想要的数据，从而让煤化工生产工作变得更加简单，使得化工生产的效率得到了很大的提升[3]。

3.3可編程

随着在现阶段的化工仪表当中融入了计算机软件元素，从而使得化工仪表能够在电路的控制下，实现对于复杂系统的有效控制，从而进一步的提升煤化工生产的效率。

3.4复杂控制

在现如今，随着科学技术的发展，也是不断的有着各种新型的化工仪表被研发出来，并且这些新研发出来的仪表还具有更多的新功能，如化工色谱仪，通过利用这一仪表就能够实现对复杂混合物的分离，从而方便对其所含有的化工成分测定。

3.5自动化监控

对于煤化工生产过程当中出现的各种数据，通常是利用化工仪表的自动化监控功能所实现的。然后在通过利用计算机处理系统，就能够及时精准的查找到不正常的数据，这样就会为故障的排除工作提供很大的便利，通过利用化工仪表所具有的监控功能，就可以有效的节省大量的时间，及时的处理故障，从而提升煤化工生产的工作效率以及生产的安全性。

结束语

在煤化工行业当中，实现化工仪表的自动化控制是今后发展的必然要求，实现化工仪表的自动化控制，对于煤化工行业而言，是有着非常重要的意义存在的。自动化控制系统现如今已经可以说是在人们的日常生活当中得到了非常广泛的应用，要怎样才能实现对于这一技术的应用是现阶段煤化工行业需要面临的一个重要课题，只有对于这一技术进行合理有效的应用，才能够为煤化工行业的持续发展提供动力。

参考文献：

[1]李美玉，聂国亮.化工仪表自动化控制技术研究[J].浙江化工，2019，50（9）：21-23+28.

[2]何石波.浅析化工自动化控制的关键技术和仪表控制[J].当代化工研究，2019（7）：12-13.

[3]候东升.智能自动化仪表在煤化工行业的应用[J].山西化工，2018，38（03）：143-144，147.