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隨著社會的飛速發(fā)展，市場對化工制品需求量與日俱增，積極應(yīng)用自動化儀表對化工生產(chǎn)過程開展自動化控制已成為大勢所趨，這也是化工企業(yè)提升化工生產(chǎn)水平及能力、提高市場競爭力的重要途徑。硫酸廠是化工行業(yè)的重要構(gòu)成之一，優(yōu)化硫酸廠化工生產(chǎn)自動化控制，不僅可以為硫酸廠及相關(guān)行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，還能降低硫酸廠化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生污染物量，從而減少對環(huán)境造成的污染。

1化工生產(chǎn)控制自動化儀表概述

化工生產(chǎn)自動化是指應(yīng)用現(xiàn)代化自動化設(shè)備來替代大部分人工操作，通過在自動化設(shè)備中設(shè)置化工生產(chǎn)所需的各項(xiàng)工藝參數(shù)，來自動檢測、調(diào)節(jié)、優(yōu)化控制管理化工生產(chǎn)過程。在化工生產(chǎn)自動化過程中，工作人員的參與度較低，化工生產(chǎn)設(shè)備會根據(jù)指令要求完成相應(yīng)操作。自動化儀表是化工生產(chǎn)控制自動化的自動化設(shè)備，由多種自動化元件精密設(shè)計加工而成，種類很多，具備控制、測量、顯示、記錄等功能［1］。在化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用自動化儀表可以控制相應(yīng)組件完成相應(yīng)操作，還能記錄化工生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，通過實(shí)時數(shù)據(jù)對生產(chǎn)程序進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)，不僅可以提高化工生產(chǎn)精度與效率，還能降低化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品對工作人員造成的傷害。此外，在化工生產(chǎn)過程中應(yīng)用自動化儀表，能對整個化工生產(chǎn)過程進(jìn)行記錄和監(jiān)控，發(fā)揮危害報警功能，在降低化工企業(yè)損失的同時保障工作人員人身安全?；どa(chǎn)控制自動化儀表已逐步成為化工生產(chǎn)中的核心產(chǎn)品，科學(xué)加以應(yīng)用對促進(jìn)化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要意義。

2化工生產(chǎn)控制自動化儀表分類

隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，自動化儀表在化工領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，種類也越來越多，從自動化儀表測試對象來看主要可以分為壓力儀表、溫度儀表、流量儀表、物位儀表等。

2.1壓力儀表

壓力是化工生產(chǎn)中的關(guān)鍵要素，很多化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生都需要一定的壓力條件，而壓力的大小不僅決定了化學(xué)反應(yīng)的效率，還會關(guān)乎生產(chǎn)安全性，壓力儀表逐漸應(yīng)用于化工生產(chǎn)中。它通過導(dǎo)壓管道連接壓力計來測量生產(chǎn)過程中各階段產(chǎn)生壓力，并將采集到的壓力數(shù)據(jù)通過壓力傳感器傳送到芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)實(shí)際情況開展加壓或者減壓操作，進(jìn)而為化學(xué)生產(chǎn)過程中的化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造最合適的壓力條件。目前，壓力儀器主要包含壓力傳感器、變送器、特種壓力儀表等，主要應(yīng)用于高溫介質(zhì)、腐蝕介質(zhì)及脈動介質(zhì)等領(lǐng)域［2］。

2.2溫度儀表

在化工生產(chǎn)過程中，很多環(huán)節(jié)都需要對溫度進(jìn)行控制，而溫度儀表正是用于測量溫度，并對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，以確保生產(chǎn)過程中溫度的科學(xué)性與合理性。一般而言，化工生產(chǎn)控制自動化應(yīng)用的溫度儀表可以測量-200~1800℃的溫度范疇。從工作原理來劃分，溫度儀表可以分為熱電阻、熱電偶兩種模式，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前得到廣泛應(yīng)用的溫度儀表是高集成度智能溫控系統(tǒng)，它以電腦控制芯片為處理器，可以對輸入的熱電阻、熱電隅進(jìn)行分析，并做出相應(yīng)的溫度控制指令與監(jiān)控。

2.3流量儀表

流量儀表是化工生產(chǎn)控制自動化儀表中測量范圍最廣的，也是應(yīng)用最為廣泛的，主要分為體積流量測量和質(zhì)量流量測量兩種。在化工生產(chǎn)過程中，流量儀表主要用于測算單位時間內(nèi)流經(jīng)有效截面流體的體積或質(zhì)量，以控制和調(diào)節(jié)化工生產(chǎn)中的流量。在具體操作中，進(jìn)行體積流量測量時主要采用容積法與速度法，在流體質(zhì)量測量時常采用推導(dǎo)法和直接法［3］。

2.4物位儀表

物位儀表主要用于準(zhǔn)確測量并監(jiān)控設(shè)備內(nèi)材料的體積與質(zhì)量，以確保原料或產(chǎn)品所處的液面位置在安全可控的范圍內(nèi)，進(jìn)而保障生產(chǎn)過程的安全性。此外，物位儀表還能通過對內(nèi)材料體積與質(zhì)量的持續(xù)監(jiān)控，來及時發(fā)現(xiàn)可能因操作不當(dāng)導(dǎo)致液面位置超出范圍的出現(xiàn)，并通過及時提醒與報警功能來發(fā)揮風(fēng)險預(yù)警功能，為工作人員及時采取補(bǔ)救措施創(chuàng)造條件。

3化工生產(chǎn)控制自動化儀表的優(yōu)勢

程序芯片是化工生產(chǎn)自動化的運(yùn)作核心，為避免程序芯片在化工生產(chǎn)過程中受到外界環(huán)境干擾，可依托自動化儀表的應(yīng)用優(yōu)勢來提升化工生產(chǎn)控制的科學(xué)性。3.1可編程優(yōu)勢在化工生產(chǎn)控制中應(yīng)用自動化儀表，既可借助操作軟件來控制裝配的硬件構(gòu)件，也可通過軟件編程來遠(yuǎn)程控制自動化儀表。而且為更好地發(fā)揮節(jié)約時效性作用，還可通過應(yīng)用接口芯片來實(shí)現(xiàn)對化工生產(chǎn)的自動化控制。3.2計算優(yōu)勢微型CPU在自動化儀表中的應(yīng)用賦予了自動化儀表公式運(yùn)算能力，因此可以為自動化儀表設(shè)置化工安全、高效生產(chǎn)所需的初始值及范疇，為安全生產(chǎn)與精準(zhǔn)生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)依據(jù)?？梢詾樽詣踊瘍x表對化學(xué)生產(chǎn)過程中的提供化工數(shù)據(jù)。在實(shí)際生產(chǎn)過程，自動化儀表通過對生產(chǎn)流程的計算，并將測量數(shù)據(jù)與初始值進(jìn)行對比，并通過控制與協(xié)調(diào)相應(yīng)組件來確保數(shù)據(jù)維持在初始值范疇內(nèi)，進(jìn)而持續(xù)為化學(xué)生產(chǎn)過程提供最佳條件。

3.3記憶優(yōu)勢

與傳統(tǒng)化工儀表相比，自動化儀表安裝了高處理能力存儲器，可以同時記憶多項(xiàng)操作狀態(tài)，可以有效避免因單一記憶模式無法連續(xù)存儲而必須繁瑣根據(jù)生產(chǎn)需求變化進(jìn)行儀表調(diào)整的弊端。而且，自動化儀表還會準(zhǔn)確記錄工作人員的實(shí)際操作記錄與變化，并結(jié)合化工生產(chǎn)實(shí)際情況隨時調(diào)取相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過重現(xiàn)或讀取來重復(fù)以往的操作，從而在節(jié)省勞動力的同時大大提高了調(diào)控的及時性與科學(xué)性。

3.4數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢

在化工生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量緊要數(shù)據(jù)，依托自動化儀表處理系統(tǒng)及相關(guān)軟件數(shù)據(jù)自動化處理優(yōu)勢，可以大大提升數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性以及自動化儀表控制的科學(xué)性。通過集中控制多項(xiàng)領(lǐng)域，為化工生產(chǎn)設(shè)備高效運(yùn)行創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，切實(shí)提升化工生產(chǎn)智能化程度，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)一體化操作［4］。

4硫酸廠化工生產(chǎn)控制自動化儀表應(yīng)用策略

硫酸廠是我國化工產(chǎn)業(yè)不可缺少的一部分，承擔(dān)著向市場輸送工業(yè)濃硫酸、蓄電池硫酸、試劑硫酸、發(fā)煙硫酸等硫酸化工產(chǎn)品的使命。不同的硫酸廠有不同的硫酸產(chǎn)品生產(chǎn)重心，在制酸工藝、工序、技術(shù)重點(diǎn)上也有差異，文章探討的是采用銅冶煉煙氣制酸模式的硫酸廠化工生產(chǎn)控制自動化儀表應(yīng)用。

4.1在制酸凈化過程中應(yīng)用自動化儀表

在冶煉煙氣制酸過程中要對化工產(chǎn)品中的砷、硒等元素進(jìn)行去除，需要用到冷卻塔、除霧器、除塵裝置等儀器，這些儀器之間的操作具有相互關(guān)聯(lián)性，某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯誤都會影響制酸凈化的有效開展。在制酸凈化過程中需要多級動力波在冷卻塔內(nèi)進(jìn)行降溫，需要酸循環(huán)泵、溢流堰處水閥、動力波噴嘴閥門、水箱、風(fēng)機(jī)等設(shè)備保持程序上的聯(lián)動。如果在一級動力波降溫階段沒有有效控制溢流堰處水閥就可能導(dǎo)致噴頭噴水量不夠，從而影響冷卻塔內(nèi)壁酸膜的形成；而如果沒有及時形成酸膜，高溫?zé)煔鈺焖傧诓Ａт摬馁|(zhì)屬性的動力波。因此為使制酸凈化過程中各項(xiàng)設(shè)備形成有效聯(lián)動，可以應(yīng)用自動化儀表來增強(qiáng)儀器配合精度。將具有防腐蝕功能的電磁流量計安置在溢流堰入口處，對單位時間內(nèi)流經(jīng)有效截面流體流量持續(xù)進(jìn)行計算和監(jiān)控，通過連鎖程序和設(shè)備來自動化控制溢流堰處水閥、動力波噴嘴閥門，為降溫階段提供足夠的噴水量。值得注意的是在水閥材質(zhì)、壓力變送機(jī)等設(shè)備的選擇時，應(yīng)考量應(yīng)用的實(shí)際環(huán)境，要增強(qiáng)其對酸性的抗腐蝕性。

4.2在制酸轉(zhuǎn)化過程中應(yīng)用自動化儀表

制酸轉(zhuǎn)化是硫酸廠化工生產(chǎn)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要通過對溫度的控制來促進(jìn)二氧化硫轉(zhuǎn)變?yōu)槿趸颍瑫群笥玫睫D(zhuǎn)化器、換熱器、電加熱爐和三氧化硫冷卻器等生產(chǎn)設(shè)備。在制酸轉(zhuǎn)化工程中應(yīng)用熱電偶自動化儀表，可以實(shí)時監(jiān)控溫度，并通過對電加熱爐、冷卻風(fēng)機(jī)、電動閥門的綜合控制和調(diào)解，來確保整個制酸轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)溫度的合理性。此外，考慮到實(shí)際制酸環(huán)節(jié)風(fēng)機(jī)功率大、工作變化浮動大等因素，應(yīng)該在出口處設(shè)置質(zhì)量流量計來對風(fēng)機(jī)開展自動化控制，并通過使用增加信號隔離器來降低高頻噪聲對流量計的干擾。

5硫酸廠化工生產(chǎn)控制自動化儀表應(yīng)用常見問題與維修技巧

為充分發(fā)揮自動化儀表的優(yōu)勢與功能，硫酸廠要加強(qiáng)對自動化儀表設(shè)備的檢修與維護(hù)，合理利用診斷系統(tǒng)開展自動化儀表的自檢與故障查驗(yàn)，以切實(shí)降低設(shè)備維修成本，提升硫酸廠管理效率。

5.1流量儀表常見故障表現(xiàn)及解決方案

流量儀是硫酸廠化工生產(chǎn)控制中常用的自動化儀表，在使用過程中通常會出現(xiàn)以下3種常見的故障。其一，在一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)，由于生產(chǎn)工藝的變化會導(dǎo)致流量儀、檢測儀出現(xiàn)數(shù)據(jù)峰值并觸發(fā)對遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。但如果流量值沒有結(jié)合工藝發(fā)展改變，長期處于恒定狀態(tài)，那么就可能是信號傳輸系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。其二，如果手動控制調(diào)節(jié)閥都無法解決流量數(shù)據(jù)異常波動的情況，那就可能是生產(chǎn)工藝上出現(xiàn)了問題；如果手動控制調(diào)節(jié)閥后流量數(shù)據(jù)波動變小了，那么就可能是PID參數(shù)或者流量儀出現(xiàn)了故障。其三，流量檢測儀表數(shù)值顯示異常。在進(jìn)行檢修時可以對比流量相關(guān)的儀表，觀察在相同流進(jìn)或流出的介質(zhì)重量和液位的變化量的情況下，是否有出現(xiàn)流量計顯示偏高或偏低的現(xiàn)象：如果是，那么就可能是流量表出現(xiàn)了故障；如果流量表與其他檢測儀表數(shù)值均為偏高或偏低，就要先檢查調(diào)節(jié)閥是否開度正常來判斷流量調(diào)節(jié)裝置是否有問題，如果調(diào)節(jié)閥開度正常就要重點(diǎn)檢測管道內(nèi)是否存在結(jié)晶堵塞或者壓力過低的情況［5］。

5.2溫度儀表常見故障及解決方法

在硫酸廠化工生產(chǎn)過程中，受滯后性因素影響，溫度儀很少會出現(xiàn)大跨度突發(fā)性變動，譬如突然由最高降至最低等，如果出現(xiàn)這種狀況，那么就要重點(diǎn)檢修是不是熱電阻、熱電偶或者變送放大器發(fā)生了故障。如果生產(chǎn)工藝并沒有發(fā)生改變，但溫度儀參數(shù)變化過于遲緩，要也去檢查一下溫度儀表控制系統(tǒng)，確保其能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一般而言，溫度控制儀的讀數(shù)變化頻次較低，如果出現(xiàn)較高的變化頻次，那么可能是PID設(shè)置參數(shù)不匹配，要及時予以調(diào)試。

5.3壓力控制儀表常見故障及解決方法

在硫酸廠化工生產(chǎn)過程中，通常需要應(yīng)用壓力儀主來準(zhǔn)確地檢測與調(diào)節(jié)生產(chǎn)環(huán)境中的壓力。如果生產(chǎn)工藝發(fā)生變化但壓力控制儀表并未發(fā)生同步變化，那么有可能是壓力控制系統(tǒng)出了問題，要檢修一下取壓點(diǎn)管線是否出現(xiàn)阻滯或者泄露。如果取壓點(diǎn)管線沒有問題，那就大概率是檢查測量系統(tǒng)發(fā)生了故障。

6結(jié)語

總而言之，科技的發(fā)展為各行各業(yè)帶來了發(fā)展機(jī)遇，硫酸廠應(yīng)正確認(rèn)識自動化儀表的應(yīng)用對硫酸化工生產(chǎn)控制自動化的積極作用。結(jié)合自身發(fā)展需求予以靈活應(yīng)用，以發(fā)揮自動化儀表可編程、記憶、計算及數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢，提升化工生產(chǎn)控制的精細(xì)化與精準(zhǔn)化程度，在減少環(huán)境污染的同時向市場輸送高品質(zhì)、高產(chǎn)量的硫酸化工產(chǎn)品，推動硫酸廠實(shí)現(xiàn)長久良性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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［5］杜文春，劉巖.淺析自動化儀表常見的故障與維護(hù)的方法［J］.民營科技，2018，（10）：18.

作者:陳敏 單位:湖南化工設(shè)計院有限公司