探讨现代化工仪表及化工自动化的过程控制

2023-02-19

在化工生产的设备上安装了一些可以取代人工操作的自动化设备, 这样就可以实现生产的自动化, 这个过程就被称之为化工生产过程的自动化, 简称为化工自动化。在国民经济的发展过程中, 化学工业是我国传统的支柱型产业之一。一般情况下, 生产的过程都会在封闭的容器中进行, 不便于进行人工操作。同时, 化工生产具有一定的危险性, 为了实现化工生产的高效和环保, 就有必要对工艺指标进行严格控制, 其中最直接的方法就是进行化工仪表的自动化。

一、化工仪表的类型

在化工自动化的生产中, 化工仪表的应用范围非常广泛, 我们可以根据它们的特点对它们进行分别, 具体可以分为温度仪表、压力仪表、物位仪表、流量仪表和在线过程分析仪等五种。

第一种是温度仪表。因为化工生产的特殊性, 所以对温度的要求比较高, 一般需要控制在零下200℃到1800℃之间。在温度控制仪表中, 热电阻仪表和热电偶仪表是温度仪表中使用频率最高的。在总线技术的基础上, 通过电子技术, 可以将接收到的信号直接录入DCS和其他的温度采集仪表中, 实现对温度的自动控制。第二种是压力仪表。除了温度之外, 压力也是化学反应中的必要因素。如果缺少压力的保障, 化学反应是不可能有效完成的。同时, 压力也会对设备产生影响, 所以利用仪表来控制压力也是非常有必要的, 一般的压力值在负压和300兆帕之间, 常用的压力仪表主要有压力传感器、特种压力表和变送器等。第三种是物位仪表。这种仪表的主要作用就是对原料量进行控制, 常用的物位仪表可以分为直读、浮力、差压、电接触、电容、超声波、激光辐射等方式, 其中精确度最高的就是雷达式、矩阵涡流式和磁极伸缩式。第四种是流量仪表, 流量测量原理上大致分有速度法、容积法, 这两种方法可以用来测量体积流量, 而直接法、推导法则可以用于质量流量的测量。最后一种就是在线过程分析仪, 它通常和高精尖的分析仪器配套使用。

二、化工仪表的发展方向

随着我国科学技术的不断改进, 化工仪表在新时代的发展过程中已经具备了很多新的功能, 具体表现在以下几个方面。

1. 实现了可编程的功能

随着计算机网络技术的普及, 化工仪表中开始应用各种软件, 取代了之前数量庞大的硬件逻辑电路, 实现了硬件的软件化。在化工仪表的控制电路中, 利用其中接口芯片的位控特点, 对一些比较复杂的功能进行控制, 这个过程的软件编程比较简单。若用硬件来取代, 就需要使用一套非常大的控制和定时电路。因此, 在仪表中应用软件可以实现内部硬件结构的简化, 代替原来的逻辑电路。

2. 具有了记忆功能

传统采用逻辑电路和时序电路的化工仪表只能在一些特定的时刻对一些比较简单的状态进行记忆, 而且这种记忆方式的最大缺点就是, 当对下一个状态进行记忆时, 之前状态的记忆信息就会被清空。但是在信息化和自动化的基础上将微型计算机引入仪表之后, 利用其中的随机储存器, 在通电模式下就可以一直保留之前状态的记忆, 而且可以实现多条状态的同时记忆。

3. 具有计算功能

现代化工仪表中含有微型计算机, 所以具有计算能力, 不仅可以完成复杂的计算, 还能保证计算结果的精确度。具有计算功能的自动化仪表就可以完成很多复杂计算, 例如除法运算, 确定极大值、极小值, 给定极限检测等运算。

4. 能够对数据进行处理

化工仪表在实际的测量中会经常遇到一些线性化处理、自动检测、自动校准、测量值和工程值的转换等问题, 除此之外, 还需要抵抗外界因素的干扰。利用其中的微型计算机, 就可以利用软件来对这些问题进行处理。这种数据处理方式的优点就是为测量提供方便, 不仅可以减轻硬件的负担, 还能实现数据的检索、处理和优化。

5. 提高了测量的精确度

随着微型计算机被引入自动化仪表中, 通过他对中心系统的控制, 就可以在短时间内迅速完成重复测量, 然后计算出平均值, 这样就可以将误差和其他干扰因素排除在外, 确保测量的精确度。同时, 因为自动化仪表具有对误差进行修复的功能, 可以利用其中的微处理器来来减小误差, 对实地测量产生的误差进行修复, 这样也提高了测量的精确度。