化工企业自控仪表的设计及选型探讨

张佳

摘要：随着我国工业产业的快速发展，化工行业的发展也取得了质的飞跃，为社会与国家的发展做出了一定贡献。化工生产中自控仪表发挥着越来越重要的作用，合理的仪表选型是自控设计选型的重中之重，按照“方案合理、技术先进、运行可靠、操作方便”的原则，选出各种自控检测仪表。本文主要对化工企业自控仪表的设计及选型做具体论述。

关键词：化工企业;自控仪表;设计;选型

引言

由于化工生产运行伴随着较高的危险，当前我国化工企业愈加重视对自控仪表的应用，以期能够实现对化工生产运行过程的有效检测与监督。而为了实现这一目标，就必须严格把控自控仪表工程施工全过程，确保施工质量能够满足企业需求。

1自控仪表的方案设计原则

自控仪表的方案设计原则相关内容主要涉及以下方面：自控设计的任务是为保证工艺生产正常运行，降低原料、动力消耗，提高产品质量和改善劳动条件，对生产过程的主要参数进行监视和控制。自控设计、选型决定于工艺生产过程的要求，并为工艺生产过程服务。因此笔者的体会是：自控方案设计应遵循“方案合理、技术先进、运行可靠、操作方便”的原则：（1）必须保证控制的可靠性，这是对自动控制要求的核心;（2）根据工艺生产要求合理选择控制系统。要求控制性能稳定，控制精度高，在控制功能方面按不同需要實现多能化;（3）在考虑先进性的同时，必须注意经济的合理性。防止片面追求仪表新型、仪表多和调节回路多，就是“高度自动化”的错误倾向;（4）在有高温、高压、高黏度以及有火灾、爆炸危险的场合，在选择仪表设备方面应考虑生产的安全性。在调节系统中对可能引起事故的关键变量，应采用自动联锁和报警措施。

2检测仪表的选型设计思路

2.1温度仪表

检测仪表的选型设计思路之一是温度仪表。就地指示温度的仪表主要包括双金属温度计、玻璃管温度计、压力温度计等。玻璃温度计因为其耐振性能差，一般应用于测量精度小、震动小、观察方便的环境中。化工企业的生产运行中，经常使用的是双金属温度计，双金属温度计的选择时，一定要考虑到量程，正常生产时产生的数值最好不要超过温度计的一半量程，最高时也不能超过温度计量程的百分之九十，选择时还要考虑保护管的材质、连接方式等。

2.2流量仪表

检测仪表的选型设计思路之二是流量仪表。一定要现确定流量计的计量单位和刻度，刻度要符合常规系列，如果读出的刻度不是整数时，需要圆整到最近的序列数。方根刻度范围一般不能大于总量程的百分之九十五，正常流量应该为总量程的百分之七十到百分之八十，最小流量不能小于总量程的百分之三十。线性刻度范围一般不能大于总量程的百分之九十，正常流量为总量程的百分之五十到百分之七十，最小流量不能小于总量程的百分之十。

2.3压力仪表

检测仪表的选型设计思路之三是压力仪表。首先是就地指示压力表可按照使用环境和测量介质。的性质选择。（1）恶劣的环境如腐蚀性较强、粉尘、潮湿等场合，可选用密闭式全塑压力表;（2）一般腐蚀性介质，可选用耐酸压力表、氨压力表或不锈钢膜片压力表;（3）具有强腐蚀性、含固体颗粒、黏稠液等介质，可以选用膜片压力表或隔膜压力表。膜片或隔膜的材质必须根据测量介质的特性选择。有些介质如气氨、液氨、氧气、氢气、氯气、乙炔等可选用专用压力表。其次是远传压力变送器。普通介质选用一般的压力变送器;易燃、易爆场合，应选用气动变送器或防爆型电动变送器;结晶、结疤、堵塞、黏稠及腐蚀性介质可考虑选用法兰式变送器，与介质直接接触的膜片，必须根据介质的特性选择;测量微小压力（小于500Pa）时，可选用微差压变送器;使用环境较好、测量精确度和可靠性要求不高的场合，也可以选用霍尔压力变送器。

2.4物位仪表

检测仪表的选型设计思路之四是物位仪表。对液面的连续测量，一般选用差压式仪表、浮筒式仪表和浮子式仪表。差压式的还要注意其迁移量的计算。大型的塔罐如果不方便安装差压式变送器的还可以考虑用超声波液位计或者采取顶底分别装压力变送器，根据计算压差得出对应的液位。注意：在易燃易爆的场合要选用防爆式的仪表型式;对腐蚀性的介质，其测量接触面也要注意材质的选择。

3化工企业自控仪表选型设计中控制要点

3.1严控接地系统设计施工

严控接地系统设计施工主要是在接地系统的设计方面，最基本的原则是将保护接地与工作接地设置为同一接地点，避免产生电位差。如果是特殊性仪表，需要根据工作环境和使用状况制定合理的隔离措施。一般情况下，控制柜和仪表盘同时有工作接地和保护接地，应分开进行接线。按照相关要求，将信号回路接地、屏蔽接地和本安仪表接地接入接地铜排，为了实现更好的接地效果，可选用更低的电阻值以保证其功能，这也是在接地设计安装质量中的一个重要影响因素。安装仪表系统时使用的接地电阻包括接地电阻和连接电阻两类，在设计具体的仪表控制系统接地时，要同时把握接地电阻和连接电阻的数量和大小。

3.2预测控制

传统的PID控制和定值控制、随动控制和程序控制的核心机制是统一的，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20世纪70年代之后逐渐兴起的一类计算机控制方法，它在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。

3.3进度管理

在设计选型的时候可以合理安排工作内容，确定选型顺序来进行主动的设计进度控制。比如提前熟悉工艺流程、心中有个全局观，了解土建施工进度，先把安装时要用到的预埋件、预埋孔的仪表定下型号，并将条件及时提交给土建施工，制造周期长的仪表如特殊的阀门、成分分析仪等仪表先设计选型，以便先行订货。这样就可以把不利因素的影响降到最低，从而提高进度，使工程项目能够尽快完工，及早发挥投资效益。

结语

总而言之，随着科技的不断发展进步，仪表的更新换代速度也非常快，因此我们需要不断的学习和了解新的知识、新的动态，跟上时代的变化，从全方面、长远的角度考虑仪表的设计和选型问题，促进化工企业的可持续发展。

参考文献：

[1]  化工自动控制设计手册（3版）[M].北京：化学工业出版社，2000.

[2]  化工自控设计规定（HG/T20505～2000）[S].全国化工工程建设标准编辑中心，2001.

[3]  2008/中国建设监理协会.建设工程投资控制（2版）[S].北京：知识产权出版社，2003.

[4]  2008/中国建设监理协会.建设工程进度控制（2版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2005.

[5]  2008/中国建设监理协会.建设工程质量控制（2版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.

（作者单位：河北峰煤焦化有限公司）

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