化工工程師職稱論文(2)
化工工程師職稱論文篇二
簡析化工儀表和化工自動(dòng)化
摘 要自動(dòng)化控制是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科,綜合利用自動(dòng)控制器儀表學(xué)科,以及計(jì)算機(jī)學(xué)科的理論服務(wù)于化學(xué)工程學(xué)科更是大家所研究的目標(biāo),從化工生產(chǎn)自動(dòng)化需要出發(fā),探討化工儀表的分類、性能和發(fā)展。
關(guān)鍵詞化工儀表;化工自動(dòng)化;過程控制
中圖分類號(hào)TQ文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2010)111-0120-01
化工自動(dòng)化就是化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化,通常指將一些自動(dòng)化裝置安裝在化工設(shè)備上,以實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)流程的自動(dòng)監(jiān)控。而實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程的自動(dòng)化,必須依賴于高性能儀器、儀表,對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行顯示、測(cè)量,并依此對(duì)生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行有效控制和調(diào)整。
1化工自動(dòng)化儀表的種類和性能
分類方法很多,根據(jù)不同原則可以對(duì)自動(dòng)化儀表進(jìn)行不同的分類。我們根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中數(shù)據(jù)采集的不同特點(diǎn),從以下幾方面對(duì)化工自動(dòng)化儀表進(jìn)行分析。
1)溫度儀表?；どa(chǎn)的特點(diǎn)是在一定溫度和壓力下,使原料發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)或變化,因此,對(duì)于生產(chǎn)中的溫度控制是不可避免的。一般需要指示的溫度范圍為-200～+1800℃,方式一般為接觸式測(cè)量。最常用的儀器儀表是熱電阻、熱電偶。由于電子技術(shù)的發(fā)展特別是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用,熱電阻、熱電偶信號(hào)直接進(jìn)入DCS或其它溫度采集儀表,一體化的溫度變送器(兩線制)等,使溫度控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
2)壓力儀表。壓力是化工生產(chǎn)中必不可少的,沒有一定的壓力,反應(yīng)就會(huì)發(fā)生,生產(chǎn)就不能進(jìn)行。而因壓力往往關(guān)系到生產(chǎn)、設(shè)備和人身安全,因此,壓力儀表是非常關(guān)鍵的。一般壓力范圍為負(fù)壓到300Mpa(高壓聚乙烯反應(yīng)器)。
因?yàn)閴毫Φ臏y(cè)量原理有多種,壓力儀表的種類也較多,有壓力傳感器、變送器和特種壓力儀表等,應(yīng)用的范圍有高溫介質(zhì)、脈動(dòng)介質(zhì)、腐蝕介質(zhì)、粘稠狀、粉狀、易結(jié)晶介質(zhì)的壓力測(cè)量,精度可達(dá)0.1級(jí)。
為了測(cè)量不同場(chǎng)合的壓力,壓力表可分為:液柱式、彈性式、活塞式(壓力校驗(yàn)儀)3類。作為壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)除采用壓力變送器將信號(hào)送至DCS或其它調(diào)節(jié)器外,位移平衡式基地式調(diào)節(jié)器仍常用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和控制。
3)物位儀表。在化工生產(chǎn)中,往往需要對(duì)原料、半成品和成品的液位進(jìn)行測(cè)量,由于測(cè)量過程與被測(cè)物料特性關(guān)系密切,所以除浮力式儀表外,物料儀表沒有通用產(chǎn)品,按測(cè)量方式分為直讀式、浮力式、靜壓式(差壓、壓力)、電接觸式、電容式、超聲波式、雷達(dá)式、重垂式、輻射式、激光式、音叉式、磁致伸縮式、矩陣渦流式等,其中雷達(dá)式(0.3%)、磁致伸縮式(0.05%)以及矩陣渦流式液位計(jì)(±1mm)精度高,在石化行業(yè)的應(yīng)用逐步普及。
4)流量儀表。流量的測(cè)量是化工生產(chǎn)中最多的控制環(huán)節(jié),也是溫、壓、液(位)、流四大參數(shù)中內(nèi)容最豐富的一個(gè)門類。我們所說的流量,不是一般的流速,是單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)有效截面的流體的體積和質(zhì)量,有時(shí)還要測(cè)量管道中一段時(shí)間內(nèi)流過的累積流體的體積和質(zhì)量(流量積算儀)。由于不同條件下對(duì)流量測(cè)量的要求不同,有大口徑流量、微小流量;高、低溫介質(zhì)的流量;高粘度介質(zhì)強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的流量;粉料、粘污介質(zhì)的流量;脈動(dòng)流、多相流等流量。
流量測(cè)量原理上大致分有速度法、容積法測(cè)量體積流量,直接法、推導(dǎo)法測(cè)量質(zhì)量流量。實(shí)際上細(xì)分有節(jié)流式或壓差式(孔板、噴嘴、文丘里管等)、速度式(水表、渦輪、靶式、電磁、超聲波、渦街、質(zhì)量流量計(jì)等)。
5)在線過程分析儀?，F(xiàn)代化工生產(chǎn)自動(dòng)化需要全部的工藝參數(shù)的自動(dòng)化測(cè)量與控制,因此,生產(chǎn)過程中對(duì)溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的保證,只是間接保證最終產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的質(zhì)量合格,而對(duì)過程中物料成分的直接分析和對(duì)最終產(chǎn)品的成分分析是生產(chǎn)過程控制成功與否的根據(jù),在線過程分析儀的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)控制和分析的完全自動(dòng)化。在應(yīng)用中,在線過程分析儀往往要與高精尖的分析儀器配套使用,一般包括液相色譜、氣相色譜、質(zhì)譜、紫外及紅外光譜、核磁、電鏡、原子吸收及等離子發(fā)射光譜、電化學(xué)等分析儀器。
2化工儀器儀表的新發(fā)展
1)儀表有了可編程功能。計(jì)算機(jī)的軟件進(jìn)入儀表,可以代替大量的硬件邏輯電路,這叫硬件軟化。特別是在控制電路中應(yīng)用一些接口芯片的位控特性進(jìn)行一個(gè)復(fù)雜功能的控制,其軟件編程很簡單(即可以用存儲(chǔ)控制程序代替以往的順序控制)。而如果帶之以硬件,就需要一大套控制和定時(shí)電路。所以軟件移植入儀器儀表可以大大簡化硬件的結(jié)構(gòu),代替常規(guī)的邏輯電路。
2)儀表有了記憶功能。以往的儀表采用組合邏輯電路和時(shí)序電路,只能在某一時(shí)刻記憶一些簡單狀態(tài),當(dāng)下一狀態(tài)到來時(shí),前一狀態(tài)的信息就消失了。但微機(jī)引入儀表后,由于它的隨機(jī)存儲(chǔ)器可以記憶前一狀態(tài)信息,只要通電,就可以一直保存記憶,并且可以同時(shí)記憶許多狀態(tài)信息,然后進(jìn)行重現(xiàn)或處理。
3)儀表有了計(jì)算功能。由于自動(dòng)化化儀表內(nèi)含微型計(jì)算機(jī),因此可以進(jìn)行許多復(fù)雜的計(jì)算,并且具有很高的精度。在自動(dòng)化儀表中可經(jīng)常進(jìn)行諸如乘除一個(gè)常數(shù)、確定極大和極小值、被測(cè)量的給定極限檢測(cè)等多方面的運(yùn)算和比較。
4)儀表有了數(shù)據(jù)處理的功能。在測(cè)量中常常會(huì)遇到線性化處理、自檢自校、測(cè)量值與工程值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾問題。由于有了微處理器和軟件,這些都可以很方便的用軟件來處理,一方面大大減輕了硬件的負(fù)擔(dān),又增了豐富的處理功能。自動(dòng)化儀表也完全可以進(jìn)行檢索、優(yōu)化等工作。
5)儀表的測(cè)量精度高了。由于自動(dòng)化儀表的中心控制系統(tǒng)是微型計(jì)算機(jī),可以進(jìn)行快速多次重復(fù)測(cè)量,然后求平均值。這樣就可以排除一些偶然的誤差與干擾。
6)儀表具有修正誤差的能力。實(shí)時(shí)地修正測(cè)量值誤差是較為復(fù)雜的功能。裝有微處理器的儀表可以減少誤差,依靠限制干擾來提高精度。
7)儀表能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制功能。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以后,一些常規(guī)儀表不易實(shí)現(xiàn)的功能,在自動(dòng)化儀表中就很容易實(shí)現(xiàn)。比如一臺(tái)氣相或液相色普儀,這種儀器利用對(duì)于復(fù)雜化學(xué)混合物進(jìn)行色層分離的方法來確定樣品中存在的每一種化學(xué)成分的含量。
電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,也促進(jìn)了常規(guī)儀表的發(fā)展,新型的數(shù)字儀表,智能化儀表,程序控制器,調(diào)節(jié)器等也不斷投入使用?，F(xiàn)在我國大、中、小型企業(yè)以及廣大鄉(xiāng)、鎮(zhèn)企業(yè)依據(jù)不同的生產(chǎn)實(shí)際和需求,氣動(dòng)儀表、電動(dòng)儀表、模擬儀表、數(shù)字儀表以及各種智能化儀表,計(jì)算機(jī)等都在進(jìn)行使用,形成了氣電結(jié)合、模數(shù)共存、取長補(bǔ)短,協(xié)同發(fā)展的局面。它們構(gòu)成的各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)極大地推動(dòng)著我們的現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)。
3結(jié)束語
化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化,是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科,它是利用自動(dòng)控制學(xué)科儀器、儀表學(xué)科,以及計(jì)算機(jī)學(xué)科的理論與技術(shù),服務(wù)于化學(xué)工程學(xué)科的?，F(xiàn)代化工工藝及設(shè)備與自動(dòng)化裝置已經(jīng)構(gòu)成了有機(jī)的整體,使儀表實(shí)現(xiàn)高速、高效、多功能、高機(jī)動(dòng)靈活等性能,使化工生產(chǎn)自動(dòng)化水平不斷提高。
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