賀建建，火瑞欽，張鵬飛，劉 真

（陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司，陜西 神木 719319）

引言

化工行業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)支柱性產(chǎn)業(yè)，在自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的時(shí)代，如何保持持續(xù)高效的發(fā)展是當(dāng)下發(fā)展過(guò)程中所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。在化工企業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，要不斷加強(qiáng)對(duì)智能自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，提高生產(chǎn)質(zhì)量以及當(dāng)下發(fā)展生產(chǎn)的效率，提升化工產(chǎn)品生產(chǎn)的安全性能。陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司有6臺(tái)電石爐、3臺(tái)蘭炭爐、6臺(tái)蘭炭烘干爐、3臺(tái)白灰窯、2臺(tái)發(fā)電機(jī)組，已經(jīng)將化工智能自動(dòng)化儀表技術(shù)應(yīng)用在企業(yè)生產(chǎn)的多個(gè)方面，能夠良好地實(shí)現(xiàn)測(cè)量、檢測(cè)以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫惑w化功能的分析，構(gòu)建自動(dòng)化智能化的監(jiān)控系統(tǒng)，在很大程度上能夠降低企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的人工控制成本，不斷提高企業(yè)生產(chǎn)的安全性，有效減小了企業(yè)生產(chǎn)安全事故發(fā)生的幾率。

1 化工智能自動(dòng)化儀表技術(shù)

1.1 常規(guī)控制

在當(dāng)前化工企業(yè)的發(fā)展生產(chǎn)中，如果要科學(xué)合理地應(yīng)用現(xiàn)代智能化儀表控制技術(shù)，就要在應(yīng)用之前制定較為合理的控制對(duì)策，按照生產(chǎn)自動(dòng)化流程合理有序地開(kāi)展相關(guān)操作。在當(dāng)前常規(guī)控制化工儀表自動(dòng)化的工程中，可以對(duì)集散控制系統(tǒng)（DCS、PLC系統(tǒng)）進(jìn)行有效的控制，控制其傳送、測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)信息，從而達(dá)到控制自動(dòng)化儀表的作用。集散控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)圖像顯示功能、通信功能以及控制系統(tǒng)綜合發(fā)展的多功能系統(tǒng)，主要對(duì)化工儀表進(jìn)行分散控制，對(duì)各儀表進(jìn)行分級(jí)管理操作，有效實(shí)現(xiàn)了配置靈活、組態(tài)方便的各種優(yōu)勢(shì)。

1.2 預(yù)估控制

在當(dāng)前化工企業(yè)的發(fā)展生產(chǎn)中，智能自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用越來(lái)越廣泛，同時(shí)在智能化控制技術(shù)中其預(yù)估控制技術(shù)是當(dāng)下發(fā)展較快，應(yīng)用同樣較為普遍的技術(shù)。在化工企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中，通常溫度是影響產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，對(duì)溫度的精確控制是提升產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。當(dāng)前化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中，溫度控制已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于化工生產(chǎn)智能控制技術(shù)中，良好地解決了在生產(chǎn)過(guò)程中溫度動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢的技術(shù)問(wèn)題。在化工企業(yè)當(dāng)下的應(yīng)用中，其控制方式通常以多輸入多輸出的控制方式為主，使化工生產(chǎn)的溫度控制能夠得到精準(zhǔn)有效的控制。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的控制

在當(dāng)前化工企業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，化工儀表的自動(dòng)化控制通常與企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的控制進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。通常，現(xiàn)場(chǎng)總線的控制有效實(shí)現(xiàn)化生產(chǎn)的自動(dòng)化管理，很好地展現(xiàn)了數(shù)字化、開(kāi)放性以及高效便捷性的特點(diǎn)。在當(dāng)前的生產(chǎn)中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用，能夠?qū)ιa(chǎn)中的化工儀表實(shí)現(xiàn)良好的分散集中控制，但是對(duì)于智能化儀表控制技術(shù)中的各項(xiàng)功能例如數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能、各項(xiàng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)測(cè)量功能等都應(yīng)該不斷研發(fā)加強(qiáng)，提升對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)能力。此外，現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上減少了線纜的使用量，在方便后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)的同時(shí)又減少了維護(hù)的費(fèi)用，大大縮減了生產(chǎn)的成本。

1.4 安全監(jiān)測(cè)

在化工企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，通常其危險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)較高，一些工作無(wú)法依靠人工有效的進(jìn)行，例如在生產(chǎn)過(guò)程中，人工監(jiān)測(cè)無(wú)法適應(yīng)有毒以及對(duì)人生命健康產(chǎn)生危害的環(huán)境，在這種生產(chǎn)環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有著很大的難度。而化工智能儀表技術(shù)的應(yīng)用則能夠很好地解決當(dāng)前問(wèn)題，化工智能自動(dòng)化技術(shù)能夠在很大程度上降低生產(chǎn)過(guò)程中安全事故的發(fā)生，能夠提升監(jiān)測(cè)工作的安全性能。在智能自動(dòng)化儀表的應(yīng)用中，儀表通過(guò)傳感器信號(hào)的變化，能夠?qū)⑸a(chǎn)過(guò)程中所需要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息通過(guò)計(jì)算機(jī)展現(xiàn)在工作人員的面前，工作人員可以方便讀取各種信息，判斷生產(chǎn)過(guò)程是否安全穩(wěn)定，若一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制進(jìn)行調(diào)控。

1.5 新型控制技術(shù)

在化工行業(yè)當(dāng)前的發(fā)展中，各項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)力度不斷提升，化工智能化儀表技術(shù)同樣也在不斷進(jìn)步提升，其智能化的程度也在不斷增強(qiáng)。在當(dāng)前智能化儀表技術(shù)的發(fā)展中，已經(jīng)逐步出現(xiàn)了結(jié)合PID控制技術(shù)的智能化調(diào)節(jié)，在一定程度上推動(dòng)化工企業(yè)儀表技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。在智能化技術(shù)的幫助下，對(duì)儀表的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化完善，與PC系統(tǒng)加深融合，根據(jù)在生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際變化，不斷加強(qiáng)智能化控制效果。

2 化工智能自動(dòng)化儀表技術(shù)的應(yīng)用

2.1 儲(chǔ)存記憶能力

在化工儀表技術(shù)當(dāng)下的發(fā)展中，智能化儀表技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)快速記錄監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)儲(chǔ)存功能將其記憶保存下來(lái)，有效實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)儀表監(jiān)測(cè)的相應(yīng)數(shù)據(jù)無(wú)法記錄的情況，同時(shí)也方便工作人員根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的分析控制。比如錦源化工在電石爐自動(dòng)化上料控制中實(shí)現(xiàn)了料批自動(dòng)記錄功能，每當(dāng)卸料完成并且物料全部進(jìn)入料倉(cāng)，程序?qū)⒆詣?dòng)累加對(duì)應(yīng)倉(cāng)的配料次數(shù)同時(shí)記錄各料倉(cāng)加料料批時(shí)間。此項(xiàng)功能在全自動(dòng)上料和手動(dòng)上料時(shí)都可使用。

2.2 處理數(shù)據(jù)的能力

化工智能儀表技術(shù)的應(yīng)用，最為主要的就是改善儀表處理監(jiān)測(cè)以及處理數(shù)據(jù)的能力，智能化儀表技術(shù)的應(yīng)用在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的負(fù)載能力，數(shù)據(jù)信息的處理能力上都有著很大的提升。而且在發(fā)展的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)與智能化儀表技術(shù)的融合在很大程度上提升了數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)度以及數(shù)據(jù)信息的處理效率，有效減少了人工成本，促進(jìn)了智能化儀表技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。

2.3 程序的可塑性

在化工智能化儀表的應(yīng)用中，特定程序的加入能夠提升儀表的智能化程度。而且特定程序的加入使得相應(yīng)程序在生產(chǎn)應(yīng)用中的執(zhí)行能力能夠通過(guò)調(diào)節(jié)程序進(jìn)行調(diào)控，在提升儀表整體功能的同時(shí)又加強(qiáng)了儀表軟件程序的可塑性。例如在實(shí)際的應(yīng)用中，在儀表中植入相應(yīng)的延時(shí)程序就能夠使儀表具有延時(shí)功能，提升儀表的功能。

2.4 自我監(jiān)測(cè)能力

在智能化儀表的發(fā)展應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)能力是智能化儀表通常都具備的功能，其主要是通過(guò)儀表內(nèi)部的通信傳感器進(jìn)行工作，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)傳輸，通過(guò)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，傳輸?shù)娇刂剖业娘@示器上，方便工作人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，保障生產(chǎn)的質(zhì)量以及生產(chǎn)過(guò)程的安全性。

2.5 增強(qiáng)化工儀表監(jiān)測(cè)精確度

智能化儀表在生產(chǎn)應(yīng)用的過(guò)程中，相較于傳統(tǒng)的工業(yè)儀表，其突出的優(yōu)勢(shì)就是精測(cè)精確度相對(duì)較高。在智能化儀表的發(fā)展過(guò)程中，逐漸應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)，其頻率往往超過(guò)1 MHZ，在生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)操作行為甚至只需要幾毫秒就可完成，能夠精確的監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，在一定程度上提升化工產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司在電石生產(chǎn)過(guò)程中電石爐石的操作現(xiàn)狀，結(jié)合對(duì)各種干擾因素對(duì)爐壓的影響的分析，需要使用智能化模糊控制器（見(jiàn)圖1）來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)爐壓自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率，并且將爐壓穩(wěn)定的控制在-10 Pa至+10 Pa的理想范圍內(nèi)，提升了電石爐爐壓監(jiān)測(cè)控制的精確度。

圖1 料批自動(dòng)記錄圖

圖1 智能模糊控制器

2.6 化工儀表智能化在錦源化工的具體應(yīng)用

2.6.1 智能巡檢機(jī)器人

搭載云臺(tái)攝像頭及多種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，接受機(jī)器人遠(yuǎn)程平臺(tái)系統(tǒng)任務(wù)指令對(duì)巡檢相關(guān)區(qū)域進(jìn)行可見(jiàn)光圖像、紅外熱感圖像、環(huán)境氣體及溫濕度等信息采集，并將采集到的信息實(shí)時(shí)上傳到機(jī)器人遠(yuǎn)程平臺(tái)系統(tǒng)。機(jī)器人遠(yuǎn)程平臺(tái)系統(tǒng)部署于集控室，通過(guò)服務(wù)器和機(jī)器人進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維任務(wù)派發(fā)、視頻存儲(chǔ)、可見(jiàn)光及紅外溫度檢測(cè)、巡檢日志查詢(xún)、遙控巡檢等功能，并將機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)、處理得到的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行處理分析。

2.6.2 脫硫PH計(jì)沖洗

增加一套pH計(jì)自動(dòng)沖洗DCS控制系統(tǒng)，將管線內(nèi)12臺(tái)手動(dòng)閥更換電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，在pH計(jì)量桶筒入口處增設(shè)2臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，利用DCS遠(yuǎn)程控制，結(jié)合工藝參數(shù)設(shè)定要求，調(diào)整自動(dòng)沖洗程序，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)pH及自動(dòng)沖洗，吸收塔根據(jù)pH計(jì)參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)漿；pH計(jì)集水坑A/B泵出口手蝶閥改為集水坑A/B泵出口電動(dòng)蝶閥；集水坑A/B泵至吸收塔、事故漿液箱手蝶閥改為集水坑A/B泵電動(dòng)蝶閥，工藝水至集水坑A/B泵手動(dòng)蝶閥改為工藝水至集水坑A/B泵電動(dòng)蝶閥，與pH計(jì)量筒共同組成沖洗系統(tǒng)，控制石膏漿液的pH計(jì)數(shù)值，提升脫硫效率。

2.6.3 電石、焦化尾氣燃?xì)忮仩t給水自動(dòng)

在現(xiàn)在基礎(chǔ)上更換給水控制系統(tǒng)主路調(diào)節(jié)閥，使用進(jìn)口羅托克電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，引入自動(dòng)順序控制系統(tǒng)，對(duì)被控對(duì)象給水流量、蒸汽流量和爐膛負(fù)荷使用調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用現(xiàn)有的汽包水位變送器LT、給水調(diào)節(jié)閥KV及微積分調(diào)節(jié)器LC形成一個(gè)閉合的調(diào)節(jié)回路，滿(mǎn)足現(xiàn)有的燃?xì)忮仩t汽包給水自動(dòng)需求。

3 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今智能化、網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代，與人民生活息息相關(guān)的化工領(lǐng)域也要不斷加強(qiáng)智能化、自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)化工儀表要加強(qiáng)智能化技術(shù)研發(fā)，提升智能化儀表的各項(xiàng)功能以及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的精確度，利用智能化技術(shù)不斷優(yōu)化儀表的各項(xiàng)參數(shù)，提升智能化儀表在化工領(lǐng)域的應(yīng)用程度，促進(jìn)化工領(lǐng)域智能化的發(fā)展。