石油化工仪表自动化控制系统分析

摘要：石油化工仪表自动控制系统为石油化工企业的发展奠定了良好的技术基础，随着石油化工企业的发展，企业对于仪表的自动控制系统投入了更多的资金和人力支持，技术人员将计算机和现场总线等技术有机结合起来，促进石油化工企业和自动控制系统的共同发展，因此，企业的技术人员要不断对石油仪表自动控制系统进行改革和创新，促进企业的发展。

关键词：石油化工仪表;自动化;控制系统

随着科学技术的不断发展，仪表系统自动化成为一种趋势，在石油化工企业中，自动化控制技术从过去传统单一结构运作模式转变成网络化、集成化与智能化共同发展的新型运作模式。为了尽快适应现代化石油化工仪表提出的各项要求，数字化仪表因其分辨力高、稳定性能与安全性能好，结构相对比较简单而成为现场总线控制系统的变送器。

一、仪表自动化控制系统组成

石油化工仪表控制系统是一种自动控制系统，大体上主要由物位计、液位计、料位计、变送类设备、流量仪表以及防雷接地、仪表接地、DCS控制系统、各种压力表等组成，通过统一联通的接地装置来连接的。变送类设备主要包括压力变送器、差压变送器、微差压变送器、液位变送器等;流量仪表主要有转子流量计、涡街流量计、电磁流量计、偬式流量计、均速管流量计、质量流量计等。

（一）自动化仪表

自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。石油化工用到的四大热工仪表有：温度仪表、流量仪表、压力仪表、物位仪表。

（二）自动化控制系统

常规控制：从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表、常规DCS、新一代DCS的变化来看，石化工业自动化的连续控制、批量控制、顺序控制的基本控制策略主要为连续控制，或称反馈控制、回路控制，主要有单回路调节、串级调节、比率调节、均匀调节、前馈调节、自动选择调节、分程调节、非线性调节等。

先进控制和优化：除智能PID控制器外，多变量预测控制已在炼油、石化行业开始进入生产实践阶段。它以DCS为基础，可以是独立的，也可以是一个软件包，它与多变量动态过程模型辨识技术、软测量技术有关。

安全仪表系统：由DCS等设备完成安全连锁保护的方法，在某些企业不能满足要求，所以紧急停车系统（ESD）等为DCS之外的单独设备。还有火灾和可燃气体监测系统（FGS）、转动设备管理系统（MMS）;特别是压缩机组综合控制系统等。

二、石油化工中仪表的控制系统发展状况

在科技的快速发展下，仪表系统也得到了很大的改变，逐步走向智能化、数字化以及向着网络方向进行发展，这对整个石油化工的行业发展都有着很大影响。在石油化工的企业当中，自动化仪表得到了很大的改变，对改善控制系统性能也有着很大影响。对于工程当中总线的控制系统来讲，可以更好的适应要求的变化，以促进变送器的发展，同时，也可以实现对数字化仪表的发展。和传统的变送器相比较，数字化仪表的性能有了很大的改变，尤其是在安全性能和分辨能力这些方面，都得到了明显的改善，同时，稳定性也发生了较大的变化，这样才能够保证生产时效率。对于数字化仪表，不仅是性能方面有了很大提高，而且结构方面也得到了改变，这就使得操作更加的方便了。为了我国的进口贸易能够更好的发展，许多企业对生产过程中产品质量有了更高的标准，这就使数字化仪表对产品的精度有着很大的提高，产品质量的提高就可以确保我国产品更好的与国际产品向比较，也就促进了我国进口贸易的发展，以及对产品的性能和质量有了很大的提升。

三、仪表控制系统的具体分析

（一）仪表的检测执行方面

在石油化工的现场，设备和管道内界质的温度一般是在-200至1800摄氏度之间。而水银玻璃制的温度计会被双金属的温度计所取代。热电偶和热电阻将直接进入到DCS中。对于石化现场所有的仪表，压力表是其中最受重视的，原因就在于它是直接联系着人们的安全仪表。压力传感器以及特殊压力的仪表在生产中都需要使用许多的原理，要能够抗高温，可以在易结晶介质、粉状介质以及脉动介质当中测量压力。再就物位仪表而言，在石化行业中基本都是液位测量占据主要地位，除浮力仪表之外，物料仪表基本没有通用产品。其测量的方式又可以分为静电式、电容式、雷达式、浮力式和超声波式等等。在仪表当中还有分析仪表、流量仪表和执行器仪表等。流量、压力、液位、温度这都会直接影响到工艺参数，在对生产中的物料成分进行分析和对成品进行分析都是必要的。还要仔细研究排放物质，避免引起环境污染。

（二）控制策略

从新一代的DCS系统中可以看出，在石化工业的自动化连接、批量和顺序等一些控制策略依然没有改变。对于智能化算法，例如多变量控制和智能PID的控制器等都开始普遍使用，它们大多数以DCS作为控制基础，但也能独立控制。在以往的生产过程中，一个控制室中只有一个装置，但现在一个控制室中包括多个装置，或者就是全厂只拥有单独的控制中心来进行控制，而且基本都是以CRT或者LCD屏幕为主。对于人机界面这方面，主要都是使用DCS的操作站屏幕，这样可以使操作人员轻易地进行操作。在石化装置这方面，要求的工艺过程较复杂，较容易发生爆炸和火灾等。所以在不断地提升安全性方面的要求，若只是由DCS设备单独完成，就不能满足当前的要求了，例如ESD系统可以在DCS之外来单独运行。自动化控制和智能化仪表不仅可以使实现安全生产，而且目前使用的SIS系统，都是以安全性和人性化为主要的生产系统。在安全生产方面要抓紧，还需要在生产线的一些较危险的场所安置警报系統，能够在有毒气体或者可燃气体泄露时及时提醒。要使全厂的各个角落都在火灾报警的控制系统的实时监控下，以能够对工艺装置进行检测和控制。

四、结语

随着我国石油化工产业的不断发展，石油化工企业要不断适应现代化的进程，使各项生产中的仪表运行状态和生产的产品质量得到有效的提高，并且在石油化工仪表中运用自动控制系统，还可以降低企业的投资运行成本，石油化工仪表自动控制系统具有较高的可靠性，可以为企业带来最大的经济效益，促进我国石油化工企业的可持续发展。

参考文献：

[1]罗毅，王娟.石油化工仪表的选择与应用[J].化工设计通讯，2018，44（06）.

[2]贺艳花.石油化工行业自动化仪表特点与控制技术分析[D].化工管理，2015（26）.

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