自动化控制技术在石油化工仪表中的运用

柴修通

（山东玉皇化工有限公司，山东菏泽 274000）

通过将自动化控制技术与仪表设备相结合，使得仪表设备的传统控制模式发生很大变化，利用传感器设备等收集石油化工生产实际参数，比如压力参数、温度参数等，数据传输到控制系统中心后，通过设定的程序发出控制指令，从而实现自动化控制目标。相比于传统的控制模式而言，自动化控制模式能够提升仪表设备运行控制效率，且能够提高控制准确性，更好地满足石油化工生产需求，是当前石油化工生产领域中的关键技术，所以需要明确其具体应用方式。

1 自动化控制技术在石油化工仪表中的应用优势分析

在自动化技术快速发展的背景下，仪表控制自动化已经成为其主要发展方向，通过与自动化控制技术的融合，使得仪表运行控制效率得到很大提升，具有多项直观的技术优势。根据石油化工企业的生产实践来看，自动化控制技术在仪表中的应用优势包括如下几项：

1）提高仪表监测效率。自动化控制技术与仪表的结合形成了自动化仪表，在计算机中输入相应的程序，仪表就会按照这个程序运行，计算机在这个过程中作为仪表的监控和发出指令的中心，通过计算机强大的计算与存储能力，在很大程度上提高了仪表检测的速率。仪表检测速率是自动化仪表最明显的优势，与传统的仪表相比，自动化仪表能够自动检测所需要检测的数据，并根据自动化程序完成相应的操作，检测速率极大提高。

2）提高仪表控制精准性。自动化仪表可以对仪表的检测结果进行监控，且能够及时发现和修正错误的检测数据，从而减少仪表的检测误差，提高仪表检测的准确率。在控制程序中输入相应的检测数值，当仪表所检测的数值出现偏差时就会自动发现误差并修正，与传统的仪表相比，受到人为不稳定因素的影响较小，从而在很大程度上提高了仪表检测的准确率，是自动化仪表的主要技术优势。

3）提高控制与处理能力。传统的仪表不能够对复杂的工程进行检测，只能简单地监测数据，但是自动化仪表因为与自动化技术、智能化技术相结合，借助计算机强大的计算能力，使自动化仪表能够完成复杂的工程检测工作。对于一些控制难度较高的系统，自动化仪表也有着很好的表现，通过自动化技术的应用，自动化仪表能够很好地处理和控制多项复杂的工作。

2 石油化工自动化控制仪表的主要功能分析

自动化仪表随着石油化工领域的发展而进步，自动化已经成为仪表领域的重要发展方向。相比于传统的仪表而言，自动化控制仪表的功能更加丰富，具有许多技术优势，且仪表自动化控制技术日趋成熟，与数字化、智能化技术等深度融合，使得仪表不再是一种简单的技术参数显示设备，而是一种集成化的综合控制设备，增加了许多实用的功能，比如可编程功能、记忆功能等，使得仪表在石油化工生产领域应用效果更加突出。

2.1 计算功能

自动化仪表中有微型的计算机，使得自动化仪表的计算能力和数据信息处理能力得到了很大的提高，从而使自动化仪表能够处理更加复杂、更加庞大的生产数据，且计算结果的准确性得到了很大的提高，对于石油化工行业的发展起到了很大的作用。在石油化工生产测量工作方面，经常会遇到线性化处理、自检自校、测量数值和工程数值的转换以及抗干扰方面的问题，通过自动化仪表中的微信计算机以及相应的未处理软件能够有效解决上述计算问题，不仅降低了石油化工生产中硬件设施的负担，自动化仪表还可以完成检索、优化等方面的工作，在计算功能方面的能力较为突出。

2.2 编程功能

在计算机技术高速发展的背景下，计算机技术在多个领域都有着广泛的应用，尤其是在仪表中，使得自动化仪表可以编程，在仪表中加入了计算机软件，这些软件可以实现对于硬件逻辑电路的代替，从而使仪表的许多性能都得到了提高。同时，在相应的控制电路中，还可以实现相关接口芯片的有效利用，可以使自动化仪表能够对复杂的功能进行控制。将计算机软件与自动化仪表相结合，可以使工业生产的硬件结构简化，通过自动化仪表编程的逻辑来代替传统的常规电路和硬件，是自动化仪表的主要优势之一。

2.3 记忆功能

传统仪表所采用的电路是组合逻辑电路和时序电路，电路仪表中的记忆功能较为落后，记忆程度较低，只能够对某些特定时刻的设备运行状况进行基本且简单的记忆，而且随着时间逐渐发生变化，仪表的工作状态也会发生相应的改变，所以仪表之前所记录的数据和信息就会被新的信息所取代，所记忆的旧的数据和信息就会消失，这对于石油化工生产会产生不利于影响。但是将微型计算机加入到自动化仪表之中，通过微型计算机强大的存储功能，可以对所有状态下的信息和数据进行记忆，且不会因新的数据覆盖而导致之前记忆的数据消失，可以实现记忆数据永久保存，而且对之前某一时刻只能对一种状态进行记忆的情况，作出了相应的调整和改进，可以实现在同一时间段内记忆多种数据。

3 自动化控制技术在石油化工仪表中的具体运用方式分析

通过上文的分析可以明确，自动化控制技术在石油化工领域仪表设备中具有良好的应用效果，能够有效提升仪表自动化运行控制效率，在石油化工实际生产工作中具有良好的应用效果，在不同的仪表中发挥出不同的作用。结合部分石油化工企业的实践生产经验，当前自动化控制仪表在石油化工生产中主要具有如下几项应用方式。

3.1 自动化控制压力仪表

压力测量仪表在石油化工作业中的应用较为广泛，主要是测量当前作业环境中的压力参数，从而保障生产作业安全，但是传统压力测量仪表在应用过程中，会出现一定的误差问题，所以近些年来逐渐开始采用自动化压力仪表，通过其计算功能对测量参数进行纠正，能够提高测量结果准确性。在自动化控制压力仪表应用过程中，需要对生产中不同介质的压力进行测量，所以为了保证测量误差能够得到控制，需要选择合适的压力测量仪表型号。

例如，在针对黏度较高的原油压力测试中，自动化控制压力仪表可以采用隔膜式仪表，或者可以通过弹簧管压力仪表对其进行测量，这两种仪表的精确度等级能够将测量误差控制在1.5～2.5，从而能够有效提高压力测量结果准确性。在通过具有标准信号输出的压力仪表时，可以通过将其与压力变速器相结合，对于生产过程中的固体颗粒腐蚀介质进行测量，采用法兰膜片式压力变速器，从而能够对其进行测量；如果生产过程中存在较大振动，则需要采用相应的数字压力变动器。通过对压力测量器的科学选择，能够有效对石油化工生产过程中的各项压力参数进行测量，并且能够提高测量结果准确性，为石油化工生产作业方案调整提供科学的支持，是促进石油化工生产效率和安全性提高的重要方式。

3.2 自动化控制温度仪表

温度作为石油化工生产过程中的重要生产参数，在石油化工行业早期应用的温度仪表中，采用不带有刻度的温度测量仪表，这种测量仪表主要包括电阻温度仪以及热电偶温度仪等。不同的温度测量仪表具有不同的工作原理，热电阻温度测量仪表利用导热电阻对温度变化情况进行检测，从而能够展现出温度变化特征值，能够在温度相对较低的情况下实现对温度参数的准确测量；热电偶温度测量仪通过热点效应对温度参数进行测量，与仪器的导热材料和节点温度具有密切关系；膨胀式温度仪利用物体的热胀冷缩效应对温度进行测量，会受到液体汽化和液体凝固温度的影响，所以在测量准确性方面存在一定局限性；辐射式温度测量仪表主要应用在温度超过1 000℃的高温环境测量，通过加热形成的热辐射对温度参数进行展现。在现代石油化工行业生产过程中，一般会选择金属温度仪表，用于展现作业现场的实际温度，同时结合自动化技术，能够对石油化工作业现场-80～500℃的环境温度进行精准测量，且实际温度测量精度能够达到1.0级。在温度低于-80℃环境下或者不能直接接触时，自动化金属温度测量仪表则不能使用。

需要选择合适的自动化温度测量仪表，对低温温度或高温温度进行测量。在石油化工的自动化温度仪表安装过程中，必须做好安装质量控制工作，防止自动化温度仪表出现弯曲等现象，并充分保障自动化温度仪表的感温面和被测量介质之间接触良好，防止距离过大，否则会影响温度测量准确性，通过科学的安装与管理，能够有效提高自动化温度仪表运行效果。

3.3 自动化液位控制仪表

自动化液位控制仪表在石油化工生产领域中，主要是用于测量原油或水的当前液面高度，通过对实际液面高度的把控，能够有效提高各项作业安全性，对于石油化工生产领域具有重要的指导意义。自动化液位控制仪表正在向操作便捷化方向发展，通过在自动化仪表中设计人机操作界面，能够提高仪表操控便捷性，自动化液位控制仪表在运行过程中，其运行状态能够通过人机界面显示，人机界面的操作方式与控制方式为一体化，通过分组的方式，能够完成更加精确的控制，从而转变了传统的液位测量仪表控制模式。

在采用自动化液位控制仪表时，通过人机界面进行控制，技术人员需要完成模拟图绘制，并严格按照工艺标准开展，工作人员需要制作能够准确运行的模拟图，并优化信息处理、报警等环节的人机界面交互，从而能够提高人机界面的实用性，全面提升自动化液位控制仪表控制效果，满足石油化工生产过程中对于液位监测的需要，是提高石油化工生产安全性的重要基础仪表，所以需要根据实际情况选择相对应的自动化液位控制仪表。某液位自动化监测仪表的部分技术参数见表1。

表1 某液位自动化监测仪表的部分技术参数

3.4 自动化控制计量测量仪表

在石油化工生产过程中，计量和流量自动化仪表应用较为频繁，自动化仪表的型号选择能够直接影响各项数据的准确性，所以在选择计量和流量自动化仪表时，需要保持科学严谨的态度。

例如，在石油开采过程中，针对单井的仪表选择，一般可以采用分离器自动玻璃管进行自动计量，或采用人工玻璃管利用自力式差压调节阀进行测量。气井产液量一般通过容积式计量方式进行测量，能够有效适应气井产液量不稳定、不均匀以及不同气井之间液量差异过大的问题。

针对产量较为稳定或产量较低的气井，一般采用容积式自动流量仪表或涡轮自动流量仪表，容积式自动化仪表包括双转子仪表、腰轮式流量仪表等，这种流量计量仪表适合使用在黏度较高的原油测量中，还可以在污水、砂石等含量较高的原油测量中使用；涡轮流量自动化仪表一般使用在质地较轻的原油测量中，原油整体黏度不能超过5mPa·s。计量和流量自动化仪表对于石油化工生产领域具有重要意义，是监测当前产量的重要仪表装置，所以必须采用自动化技术，将其与实际生产相结合，从而能够有效提高石油生产开采效率。

4 石油化工自动化控制仪表未来发展趋势分析

4.1 结构精简化

国际上先进的自动化仪表都在向结构精简化方向发展，随着与超声技术、电磁技术等技术的融合，许多先进的自动化仪表中都没有设置节流器和转动器，相比于普通的自动化仪表，这种自动化仪表更加简单便捷，且较为轻巧。通过计算机软件代替了相关的硬件，在很大程度上降低了硬件设备的负担，使得自动化仪表日益简单化、便捷化。因此，结构精简化方向是未来自动化仪表发展的必然趋势和主要方向。

4.2 计量精准化

自动化仪表不仅要具有较高的工作效率，还需要有极高的精准度，才能够保证自动化仪表的工作质量。自动化仪表和高新计算机的结合，使得其有了强大计算能力，可以实现多次快速的测量和记录，从而提高了自动化仪表的精准度。此外，在微型处理器的支持下，自动化仪表能够排除多项干扰因素，降低干扰因素对自动化仪表测量结果准确性的影响，使自动化仪表能够对测量结果的误差进行高效修正。同时，随着自动化技术的不断发展，智能化也是未来自动化仪表的重要发展方向，在自动化、智能化技术的加持下，未来自动化仪表测量结果的精准性会不断提高，其精准化的发展会不断推进，能够更好地促进石油化工生产。

4.3 功能多样化

自动化仪表最明显的优势就是体现在其多功能上，在计算机技术、自动化技术以及其他信息技术的支持下，自动化仪表的功能不断增加，而功能增加就会减少其他硬件设备的投入，降低硬件设备的运行压力，信息技术与自动化仪表的结合促进了智能化仪表的形成与发展。自动化仪表的功能在不断增加，未来自动化仪表的功能将会更加全面，将大部分的功能集中在自动化仪表上具有高度可行性，未来许多硬件设备将会被取代，以软件的形式嵌入在自动化仪表之中，使自动化仪表的功能不断完善，是未来自动化仪表的重要发展方向。

5 结束语

详细阐述了自动化仪表的技术优势，并对自动化仪表的多项具体功能进行分析，同时提出了多种不同功能的自动化控制仪表在石油化工生产中的应用方式，最后对自动化仪表未来发展趋势进行分析，希望能够对石油化工生产起到一定帮助和借鉴作用，不断提高石油化工行业生产力。