自动化仪表在燃料乙醇生产中的应用

[摘要]随着全球环境污染严重，石油资源日渐枯竭，燃料乙醇已成为重要的替代能源之一，也是目前进入市场替代石化燃料的大宗可再生能源。

[关键词]燃料乙醇 检测仪表 监控系统 工业

中图分类号：X2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0720086－01

一、燃料乙醇生产的意义

随着全球环境污染严重，石油资源日渐枯竭，燃料乙醇已成为重要的替代可再生能源之一，也是目前进入市场替代石化燃料的大宗可再生能源。本世纪初，我国为保障能源安全（特别是石油安全）启动了石油替代战略计划，燃料乙醇正式起步，目前我国已经成为继巴西和美国以后的第三大生物燃料生产和使用国。

二、自动化仪表在燃料乙醇生产系统中的重要地位

在现代化的燃料乙醇生产中，主要包括粉碎、液化、发酵、蒸馏 、脱水、分离、干燥和二氧化碳压缩、DDGS饲料处理等工序。每一个生产过程总是与相应的仪表及自控技术有关。仪表能连续检测各工艺参数，根据这些参数的数据进行手动或自动控制，从而协调系统各组成部分之间、各水处理工艺之间的关系，以便使各种设备与设施得到更充分、合理的使用。同时，由于检测仪表测定的数值与设定值可连续进行比较，发生偏差时，立即进行调整，从而保证燃料乙醇的质量。根据仪表检测的参数，能进一步自动调节和控制各工艺参数，所以现代化的燃料乙醇生产中，自动化仪表具有非常重要的作用。

三、仪表类型的确定

现场检测仪表主要选用精度高、性能稳定、性价比高的产品，常规二次仪表选用智能型数字显示调节仪，各类仪表均按照现场作业环境选择相应的防护等级，原料净化、蒸馏、成品罐区现场仪表均选用防爆型产品。各类仪表选用原则如下：

（一）温度仪表

需要远传的温度检测选用铂电阻温度传感器，或一体化温度变送器，同时为保证生产正常稳定安全运行，在现场另外还安装质量可靠的万向型双金属温度计。

（二）压力仪表

需要远传的压力检测选用智能型电容式压力变送器。就地检测选用全不锈钢压力表、全不锈钢膜片压力表或全不锈钢隔膜压力表。就地压力表根据压力脉动情况选用耐压力表。

（三）流量仪表

流量检测仪表在液化、发酵、精馏工段选用电磁流量计，还可选用涡街流量计、金属管浮子流量计，孔板流量计等，固体物料的计量选用电子计量秤，用于贸易结算的流量计选用质量可靠、计量精度高的质量流量计。

（四）物位仪表

根据被测介质性质和工作条件选用差压变送器包括单法兰、双法兰、普通差压变送器；磁浮子液位计、超声波料（液）位计和雷达液（料）位计、音叉料位开关、阻旋料位开关、浮球夜位开关。

（五）在线分析仪表

在线分析仪表主要为PH计，如果条件允许优先选用带有自清洗功能的进口产品。

（六）调节阀

调节阀主要依据工艺变量、流体特性以及控制系统要求选择结构、阀体、阀芯和填料的材质,在可能的条件下，优先选用变频调节器，以达到节能降耗的目的。调节阀选型根据酒精生产中介质比较粘稠的特点优先选用凸轮挠曲阀，用于蒸汽控制的调节阀可选用套筒调节阀。

四、集散控制系统（DCS）

集散控制系统（DCS）选用国内外性能稳定、性价比高的控制系统，采用国际上流行的客户机/服务器结构，确保操作数据、历史数据的一致性和安全性。系统具有完全的开放性，能提供多层开放数据接口，可以与企业管理网络直接实现无缝连接。系统硬件具有强大的处理能力和极高的可靠性。服务器选用高性能IPC。

系统软件选用模块化结构，具有极大的方便性和可靠性；控制站采用QNX系统，操作员站和工程师站采用WindowsXP操作系统，具有全汉化界面，操作简单，组态方便。可支持动画技术、图形缩放技术和多级窗口技术，可实现生产工艺参数 、工艺流程图 、仪表操作等画面显示。系统报表组态可以与Excel相互转换，可以支持多种报表及图形打印功能。

计算机管理系统：企业资源计算机管理系统（ERP）是企业管理现代化的有效工具，它由企业的财务、供销、人力资源、档案、设备、生产调度、经营决策等部门的计算机联网而成。并根据需要配置HP激光打印机。网络操作系统采用ＷindowsXP，并配置必要的防火墙、防病毒软件。

五、仪表系统的接地和防雷

接地可分为保护接地和工作接地。保护接地是为避免工作人员因设备绝缘损坏或绝缘性能下降时遭受触电危险和保护设备的安全。工作接地是为保证仪表稳定可靠地运行。一般情况下仪表系统的接地采用TN-S系统，即3根相线A、B、C，1根中性线N即保护线PE。用电设备的外露可导电部分接到PE线上，其优点是PE线在正常工作时不呈现电流，因此设备的外露可导电部分不呈现对地电压而且在事故时也容易切断电源，有较强的电磁适应性，避免了高次谐波的干扰。工作接地的原则是单点接地。由于对地电位差的存在，如果出现一个以上的接地点就会形成地回路，将干扰引入仪表中，所以，同一信号回路、同一屏蔽层只能有一个接地点。仪表工作接地可单独设置或与保护接地共用同一接地体。从工程实践经验来看，接地电阻一般应不超过1Ω。一般渗滤液处理站的设施分散，构筑物低矮，地形平坦、空旷，在这种情况下，仪表设备的被雷击率增加。在实践中，笔者多次了解过雷击损坏仪表或仪表不明原因损坏的事件。因此，安装品质优良，动作可靠的避雷器，是不可缺少的保护措施。

六、总结

（一）要实现燃料乙醇的现代化生产及管理，必须使用自动化仪表。

（二）仪表及集散控制系统（DCS）选型要根据实际情况进行，常规仪表可选国内产品，集散控制系统（DCS）最好选用国外产品。

（三）仪表正确投入使用后，设计人员应多下现场，对仪表的使用情况做跟踪调查，了解仪表的工作情况，及时总结经验，以利于今后的设计工作日趋完善。

参考文献：

[1]石油化工自动控制设计手册（第三版）陆德民主编，化学工业出版社，ISBN 7-5025-2696-X/TP.

[2]分布式控制系统（DCS）设计与应用实例，王常力、罗安主编，电子工业出版社，ISBN 7-121-00245-0.

作者简介：

王福帅，男，助工，主要从事自动化仪表在工厂的应用。

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