石油化工仪表自控率提升措施分析

石油化工仪表自控率提升措施分析

孟贵存 徐月馨

山东金柯工程设计有限公司 山东省淄博市  255000   

摘要：自动化控制在化工工业中扮演着至关重要的角色。它不仅提高了生产效率，还增强了产品质量，并在保证操作员安全的同时降低了事故风险。本论文旨在深入研究化工自动化仪表的自动控制过程，以探讨控制系统的基本原理、控制策略的选择及研究方法的应用，从而为化工生产过程的优化提供支持。

关键词：石油化工；仪表；自控

引言

石油化工行业作为高度复杂和自动化程度极高的行业之一，仪表自控率的提升对于生产运营的稳定性、效率和安全性至关重要。在这一背景下，为了更好地适应市场变化、提高生产水平，各企业积极探索和实施各种提升仪表自控率的措施。先进的仪表技术是提升仪表自控率的核心，新一代智能化、自动化的仪表设备不断涌现，为生产过程提供更高精确度和可靠性。

1控制系统的基本原理

成熟可靠的自动控制系统是确保化工生产安全顺利进行和保障化工产品质量稳定的前提条件，控制系统是一个复杂的系统，包括多个关键组成部分，如控制目标设定、控制反馈、控制器模型和执行器。每种化工生产过程都有其特定控制目标和性能指标，目标可包括生产特定数量产品、维持产品质量、降低能源消耗或减少废料产生等，明确和设定目标决定着自动控制系统能否正常发挥作用，目标的设定需要考虑化工生产过程的特点及市场需求，以便确保控制系统能够实现控制目标。控制反馈机制是控制系统的核心部分，通过实时采集化工生产过程中的各项关键参数，将生产参数反馈给自动控制器，通过不断比较反馈信号与设定目标，控制系统可以自动调整化工生产操作，采用各种化工自动化仪表来测量温度、压力、流量等过程变量。采集数据的准确性和及时性会影响到能否实现精准控制，是维持正常化工生产过程的基础。控制器为控制系统最为核心部分，根据采集到反馈信息和制定的控制策略来进行决策，再发送信号给执行器来调整化工生产过程。执行器是控制系统的最后环节，它将控制器生成的信号转化为实际化工生产操作，执行器可能是阀门、加热器、泵等设备，用于控制流体、温度、压力等生产参数，执行器的性能和响应时间直接影响着控制系统的性能。

2石油化工仪表自控率提升措施

2.1PID控制器参数优化

在PID控制器参数的设定中，有必要对下设的手工调节和所测得的参数进行跟踪调整，以确保手动方式无扰动地切换到自动控制模式，从而保证系统的稳定运行。

PID调节是自动控制的先决条件。采用PID调节方法，通过调节PID参数使系统达到最佳状态，从而实现良好的控制品质，达到优化工艺生产的目的。一般情况下，先通过试验和经验值来确定PID参数，然后根据具体工艺要求在此基础上对PID控制系统进行控制并优化PID参数。为了适应不同的控制过程，DCS一般采用三类PID控制策略，并具有两类特殊函数。针对不同的设计使用工况，通过选择合适的PID控制策略及PID控制函数，能够有效改善系统的自控性能。

2.2合理的仪表选型

仪表的实际生产与设计计算是有一定差异的，因此在实际使用前需对仪表重新选型，并对其进行优化，从而满足实际使用测量和控制的需要。特别是在石油化工条件苛刻的生产单元，仪表的选用还处在探索和积累的阶段，有些测点到目前为止还无法长期投入使用。

仪表选型工作主要包括以下3方面：一是再选择测量范围。若阀门的口径过大，会导致阀门在小开度下工作，造成调节比下降，控制效果下降，严重时会产生振动，无法投入使用，因此必须根据实际情况，对阀门的流量系数和直径进行调整。二是选类别。以流量计为例，孔板流量计的计量准确度较低，且维修难度较大。相比之下，利用涡街流量计、电磁流量计、质量流量计等不需要压力补偿的测量值，不仅可以提高测量精度，而且便于维护。三是重新选择仪表配件。针对工艺过程中流体介质的侵蚀作用，可选择哈氏合金等抗侵蚀的材料，并使用激光熔化涂层对其进行防腐处理。针对压气机管道的高频、大振幅特点，为了避免压缩机管道脱落，通常在阀门上采用分体式阀座，并以金属缠绕管作为供气管路，以防其掉落。由于阀体不平衡力造成的阀座经常出现故障，因此需要对阀座进行适当调整，如将角阀的边进边出变为底进边出。

2.3优化参数设置

随着智能技术的发展，仪器仪表的维护和应用变得更为便利，但同时也对维修人员的技能水平提出了更高要求。因此，维修人员需要对仪表的各项参数进行深入理解，以确保最大限度地发挥仪器的性能和功能。例如传输机，通过调节介质的波动可以有效调节阻尼因子和衰减系数，从而使得测试值保持相对稳定，这对于保证测试的准确性和可靠性至关重要，特别是在复杂多变的工业环境中；涡街流量计则提供了更多的计量方式选择，这取决于所测量介质的特性。深入理解涡街流量计的工作原理和不同计量方式的适用场景，可以帮助维修人员在实际操作中选择最合适的测量方式，从而提高测量精准度和可靠性。此外，针对智能阀电位计，维修人员可以根据实际情况设定调节阀是线性的还是等比例的。这种定制化的设置可以根据具体工艺要求来进行调整，从而最大程度地满足工业生产的需要。综上所述，随着智能技术的运用，维修人员需要具备更高层次的技术理解和操作能力，以应对日益复杂多样的工业环境。只有深入了解仪器仪表的工作原理和参数特性，才能有效发挥其作用，保证工业生产的稳定和高效运行。

2.4反馈控制与前馈控制

在化工自动化生产过程中，反馈控制和前馈控制是两种常用的控制策略，在优化生产过程、提高产品质量和确保系统稳定性方面发挥着重要作用。反馈控制是一种基于系统当前状态的控制策略，通过监测系统的输出并将实际输出与期望输出进行比较，然后根据误差来调整控制输入以使系统维持在期望状态。这意味着系统可以自动纠正偏差并保持在期望状态，反馈控制具有很强的适应性，能够应对系统参数变化和外部干扰，也能够在不确定性条件下进行控制，提高了系统的稳定性和鲁棒性，反馈控制广泛应用于化工生产过程中，如温度控制、液位控制和压力控制，在确保产品质量和生产效率方面发挥着重要作用。前馈控制是一种基于先验知识的控制策略，可提前预测系统干扰或扰动，并在其影响系统之前采取措施来抵消影响，前馈控制使用模型或先验知识来预测系统未来行为，并提前调整控制输入以抵消干扰或扰动，不依赖于实际输出的反馈信息，可以快速响应干扰且减少系统的响应时间，在已知干扰或扰动的情况下尤为有效，常应用于需要迅速应对干扰的应用，例如，化工生产过程中的喂料控制，有助于减小系统的不稳定性和振荡。

结束语

在石油化工行业，仪表自控率的提升对于生产过程的稳定性、安全性和效率至关重要。先进的仪表技术的引入为提升自控率提供了强有力的支持。自动化控制系统、智能仪表的应用，有效提高了生产过程的监控和控制精度，降低了操作风险，提高了生产效率。

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