石油化工自动化例1

主管单位：中国石化集团公司

主办单位：中国石化集团宁波工程有限公司;全国化工;中国石化集团公司自控中心站

出版周期：双月刊

出版地址：上海市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1007-7324

国内刊号：62-1132/TE

邮发代号：4-801

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1964

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

核心期刊：

期刊荣誉：

中科双效期刊

Caj-cd规范获奖期刊

石油化工自动化例2

2模拟自动化技术应用的流程

一方面,石油化工产业的炼油及后续利用过程非常复杂,石油化工自动化技术的直接应用具有一定的风险性,需要做好前期准备工作;另一方面,石油化工自动化技术应用本身也是一项系统性工程,具有一定的复杂性。因此,为了保证石油化工技术的有效应用,应用之前最好进行流程模拟。所谓流程模拟,是指对石油化工自动化技术的应用过程加以模拟,即建立能够反映石油化工生产过程的模型。进行流程模拟,在石油化工产业正式综合运用自动化技术进行生产之前首先将生产的工艺原理与整个系统化炼油生产过程紧密结合,可以为自动化技术的实际应用打下坚实的基础,对于提高石油化工生产过程的结构优化能力也具有积极的促进作用。

3综合考虑各项因素

石油化工自动化例3

2模拟自动化技术应用的流程

一方面，石油化工产业的炼油及后续利用过程非常复杂，石油化工自动化技术的直接应用具有一定的风险性，需要做好前期准备工作；另一方面，石油化工自动化技术应用本身也是一项系统性工程，具有一定的复杂性。因此，为了保证石油化工技术的有效应用，应用之前最好进行流程模拟。所谓流程模拟，是指对石油化工自动化技术的应用过程加以模拟，即建立能够反映石油化工生产过程的模型。进行流程模拟，在石油化工产业正式综合运用自动化技术进行生产之前首先将生产的工艺原理与整个系统化炼油生产过程紧密结合，可以为自动化技术的实际应用打下坚实的基础，对于提高石油化工生产过程的结构优化能力也具有积极的促进作用。

3综合考虑各项因素

在石油化工生产中采用自动化技术，除了技术本身的核心竞争力之外，还应该综合考虑安全、效率与成本等各项因素。首先必须考虑安全问题。安全是一切产业发展的最基本准则，石油化工自动化技术的应用也不例外，一方面要保证自动化设备和装置本身的安全运行，另一方面还应该对这些设备和装置进行定期检查，做好设备和装置的维护工作。其次，应该考虑自动化技术的运作效率。石油化工自动化技术是在综合评价传统生产方式的基础之上提出的，应该具备比传统生产方式更好的工作效率，否则就失去了采用自动化技术的意义。因此，在石油化工自动化技术的实际应用中，企业应该通过先进的工艺流程模拟技术和科学的管理方式不断提高自动化设备的生产效率，实现石油化工产业的最优发展。第三，应该考虑自动化技术的应用成本。先进的技术设备和技术工艺显然能够促进石油化工产业生产效率的提高，但是如果自动化技术的应用成本过高则不符合企业追求经济效益的初衷。因此，在石油化工生产中采用自动化技术还应该考虑投入自动化技术的研究与应用所需要的总体投资，权衡自动化技术应用的利弊，实现企业生产效益的最大化。

石油化工自动化例4

中国石化自动化经过50 多年的发展,通过技术引进,消化吸收和不断创新,自动化水平取得了长足进步。虽然中国石化行业的自动化水平已取得长足进展,但与发达国家相比,仍然存在着相当大的差距。一些难点与长期未解决的问题,仍然造成企业自动化总体水平发展受阻。

一、 当前我国石油化工自动化发展现状

中国石化工业是指包括从原油生产汽油、煤油、柴油、油等石油产品的石油炼制,以蒸汽裂解生产的乙烯、丙烯等为原料生产合成树脂、合成橡胶、合成纤维以及基本有机原料等的石油化工。当前，石化企业自动化水平发展不平衡,不同规模企业的自动化水平相差较大。大型石化企业自动化水平普遍较高,存在的不足是管理信息系统与国外尚有差距,而有些行业特别是染料、农药行业自动化基础仍然较差,大量小型化工企业及部分间歇生产过程企业自动化水平依然很低;二是在自动化技术和应用软件开发上,未能形成工程化、产业化、商品化、标准化,成果推广和转化困难重重;三是企业管理信息化工作观念更新落后于形势发展,在管理信息化建设上与企业机制的协调方面存在很多问题,造成总体进程不快。信息仍不能在企业内有效地传输和利用,“自动化孤岛”问题依然突出。

二、石油化工自动化设备的一些控制难点与解决对策

石化自动化的主要研究对象是过程控制系统的设计、分析和维护,其内容较为丰富,涉及控制系统中的各个环节,如石油化工对象的特性分析、建模方法、控制器原理与相关计算,以及自动化仪表工具(如变送器、控制阀等) 。其研究对象既包括简单控制系统,又包括复杂控制系统及先进控制算法,还涉及控制方案的设计,以及对控制器参数进行整定。大型石化装置的过程控制系统则是其重点各种过程及设备,如储罐、储槽、流体管道、换热器、加热炉、精馏塔、反应器、泵和压缩机都是被控制对象。这些对象有简单的,也有复杂的。

2.1炼化一体建设

随着炼油化工装置大型化、一体化建设进程的不断推进,设备构造越来越趋向复杂,技术要求也越来越高。炼化一体建设既是国家产业政策要求,也是世界石化产业发展趋势和方向。

2.2采用一些新的理论与方法

近几年来,一种基于SOS 约束的凸优化方法,在国外控制界引起广泛关注。在系统及控制理论中,许多系统分析与综合设计问题都不能表示或转化成相应的SOS 凸优化问题,运用近年提出的高效可靠的内点算法,从数值计算上给一些没有或很难得到解析的问题带来生机。SOS ,SOS 凸优化方法以及SOSTOOL S 工具箱是相辅相成的,目前已经成为一种研究控制问题的重要工具,不管是李亚普诺夫函数的构造,还是系统控制器的设计,还是最优控制问题的研究,都发挥了重要的作用。它是研究多项式系统最有效的工具。

2.3采用先进的管理手段

石化工业作为典型的流程企业,在资源优化配置上面临着规模庞大、流程复杂、产品多样、产品价格变化频繁等诸多因素影响经济效益。鉴于此,石油化工企业要提高经济效益必须借助于先进的管理手段,建立石化企业生产优化模型,然后利用线性规划的方法求解出效益最大的生产方案。

三、石油化工自动化技术的未来发展趋势

世界级规模的工厂需要集成自动化的系统。对于当前的大型炼化一体化企业来说，为应对全球竞争，对于企业信息化系统的建设高度重视，这就要求DCS系统打破以往只是单装置控制形成一个个“信息孤岛”的状况，通过系统集成实现真正的全厂集中控制、操作和管理。

当前的现代石油化工企业在网络架构上通常采用ERP/MES/PCS三层网络结构。一体化的网络结构，促使我们从规划伊始就要从硬件、软件以及维护等方面统筹考虑。随着智能HART技术、现场总线技术及无线技术等数字技术向控制系统和现场仪表的不断延伸，数据总线处理的信息将不断增加，对信息的安全传输和合理利用将是自动控制系统面临的重要考验。同时，大量采用计算机及网络技术逐步替代自动控制系统固有的软硬件设备。如何保证DCS系统的安全可靠将是工程公司及制造商共同面对的重要课题。

随着现场总线技术、产品的不断发展以及应用经验的不断丰富，现场总线技术在流程工业、制造工业的应用也在不断地开拓。从应用效果来看，可以说现场总线技术在大型石化项目中采用是可行的，可实现预测维护和远程维护，但是当前也仍存在包括用户理念的转变、对现场维护人员技术水平要求较高，以及技术本身有待进一步完善，使得现场总线技术在石油化工行业的应用发展比较缓慢。

石油化工自动化例5

随着科技信息化技术快速发展，石油行业化工自动化技术也随之飞速发展，目前石油化工设备的自动化是发展的趋势。作为我国经济建设发展的基础，我国在发展自动化技术方面投入了大量人力、物力，并取得了相当的成效。就现阶段而言，我国石化设备正向着设备大型化发展，所以更要提高相关石油化工自动化设备的水平，提高效率。

通常而言，石油化工自动化技术的要求包括三个方面：

1.安全控制

安全性控制需要控制系统的可靠、相关检测机构或部门对设备及其他装置的正常运行提供有效的保障，所以对关键部位的设备、装置进行专业化的故障诊断与基本保养、维修。

2.效率控制

通过科学、合理的计划调度安排与模拟流程技术以期提高设备与相关装置的生产效率与原材料使用率。

3.成本控制

通过先进的技术来实现降低能源与原材料的消耗、通过建模、控制、优化技术来相应的提升产品的合格率、利用率。

二、石油化工自动化设备在应用中的缺陷

石化行业自动化设备在应用中存在着一些问题亟待解决，主要包括设备系统内部控制原因不合理、石化工艺控制设备产生故障、现场操作不稳定等情况。

1.系统内部不合理

它主要体现在使用前对控制系统的选型不合理，并没有根据项目所在地实际情况进行考察、分析、研究、论证，而是直接采购，在很大程度上增加了使用的成本，导致石油化工的自动化设备使用难度大幅度增加。尤其中石化行业中串级、比值、分程等繁琐复杂的控制程序，其对控制用的初始条件要求繁多，针对不同工作环境，它需要反复、多次数的调整相关设备作业参数，且在调整参数在使用过程中较难，不能够完全的体现自动化设备的意义。除此之外，由于调整参数的工作难度大，导致多数自动化设备在未调整的情况下运行了很长时间，影响了正常生产作业的高效率运行。

2.控制设备故障

就是指石油化工自动化设备在使用过程中发生故障。其中包括调节阀关闭的严密性不够而产生的漏液漏气情况、操作设备动作缓慢，设备实现实时化相对低，甚至出现无响应情况等，对于比较重视数字化的自动设备来说，其数字信息丢失情况比较严重，在正常的实地作业环境中，数字化设备不能实时将各项诸如温度、压力等参数反应出来，滞后情况严重，导致部分操作人员只可采取手动操作，影响了设备的使用效率与施工进度。

3.现场操作不稳定

其与石油化工企业自身原因有关，目前石化企业经常会出现原料不足或是超负荷工作情况，这两种极端情况出现在作业设计的下限或是上限边缘。如在化工作业过程中的一个自动化装置往往因为上道工序中原料使用量不够，以造成后期溶剂量太低，进而导致自动化控制比例系统不能实现自动化运行，只能依赖人工替代机器，大幅度降低了自动化设备的使用效率，对原材料也形成了浪费。又如在加热炉作业时，由于原料增加导致将自动化设备的功能全开也未能满足其加热需要，产生这种现象，只有通过手动开启侧边阀门，以此满足增加炉内温度，满足加热需要，使自动化控制设备失去了其原来的作用。

4.其他原因

一般由化工企业设计初期，考虑不全面，在选择或采购设备时选择了不符合实际需要的设备与仪器，缺少对设备运行时遇到特殊情况的测试，导致后续自动化设备作业由自动变手动，违背企业要求自动化的初衷。

三、石油化工自动化设备的应用要点

1.明确工艺、流程，挑选适合的设备

在对自动化设备的应用中，应首先明确作业项目的工艺路线和作业的流程，全面考虑实地作业环境和气象气候变化等的客观条件，根据实际需求选择适合的自动化设备。在选择、安装、调试自动化设备参数过程之中，要重视对特殊情况下的测试操作，并以此为基本依据，确定自动化设备作业饱和极限能力。对于每一台设备的选择应该与企业的生产能力相匹配，要能合理衔接起企业每道工序。

2.重视应用细节，定期检查与保养

在自动化设备应用中，要重视设备的使用细节，对于诸如调节阀之类的设备，要做好定期检查与保养工作，时刻关注调节阀运行正常与否，测量系统是否准确等，定期对设备进行维护。现今绝大多数自动化设备都有设备操作记录储存在设备内部，可随时供技术人员读取，对自动化设备的维护、应用提供了数据支持，这些数据可以提供设备的状态分析，以此分析设备运行是否正常、运行参数是否合理、早期故障征兆是否存在等问题，并且对故障部位的定位有着很大的帮助。

3.专业技术人员的培养

培养自动化设备专业的使用人员。这些专业人员除了要知晓工艺设备、转动设备、控制设备管理的理论知识以外，还应该充分利用计算机，对自动化设备的运行使用情况及设备历史操作数据来判断设备所存在的问题，并加以合理解决，发挥自动化设备的优越性。

四、石油化工自动化设备的发展前景

1.控制系统优化

目前我国石油化工企业大部分设备装置还是采用传统的常规控制系统，其中大部分还是采用PID控制系统，基于此，导致自动化设备的潜力并没有全面的被发挥出来。所以开发及优化控制系统是自动化设备的发展必然趋势。

2.仪表升级

石油化工企业及其相关产业企业，所使用的仪器、设备中仪表数量庞大，品类繁多。我国目前仪表配套的品种不齐，缺口较大。制造仪表的辅助材料供应不全。所以自动化设备的方向应向着仪表优化升级、仪表使用的成套率发展。

3.过程控制

分散控制系统、编程控制器、自动化系统随着计算机技术与网络技术的不断成熟本着开放化、标准化的原则，采取国内外市场通用硬软件的方法，将向着开放的分布式监控控制系统发展。

4.总线应用

其主要被运用在作业现场，要在现场设备、仪表间实现全数字化、串行、双向、变量的数字通信网络，连接技术非常重要。总线技术的应用，使连接技术日趋势成熟，将对自动化设备控制技术领域产生重要的积极作用。

五、结语

总而言之，石油化工自动化设备在其应用中，应充分考虑实际作业环境，从设备的安装开始，做好特殊情况下的测试工作，在应用中应培养专业技术人员尽可能的使用设备的自动化相关功能，藉此发挥自动化设备的优势，提高企业生产力、提升作业质量、提高生产效率。

石油化工自动化例6

一、石油化工油品储罐自动化仪表种类

（一）液位测量仪表

用于测量液位的自动化仪表根据油品储罐容积大小的不同所测量范围也不相同。对于容积较小（1x105m3）白勺油品储罐来说，应安装两套连续液位测量仪表，并在罐旁配置指示仪，对液位测量仪表测量出的液位进行显示。在实际使用过程中，为防止液位超标或过低，还需要在自动化仪表系统中安装监测报警装置，以便当液位出现异常时系统能够立刻发出警报。较之不常动作的开关类仪表，连续液位测量仪表由于可以实时对储罐内液位变化情况进行监测，并能对测量仪表工作状态进行连续观察，因而其可靠性更高。对于对可靠性要求较高的石油化工油品储罐区，一般m宜采用这种连续液位测量仪表。此外，体积计量法也是石油储罐常用的一种方法。用于测量油品液位的仪表还有雷达液位计、静压液位计、混合计量法、伺服液位计等。其中，雷达液位计适用于重、轻质油品等油品储罐的液位测量。在应用过程中需要对测量精度、介质性质、油品储罐类型等各因素进行充分考虑，确保雷达天线选择的合理适用。目前，雷达天线主要有杆式天线、平面天线等几种类型。

（二）温度测量仪表

在油品储罐区中，温度是计量储罐温度补偿的重要参数之一，所以温度测量非常重要。这就需要用到科学温度测量仪表。计量用油品储罐温度测量在油品密度、体积等参数上应符合国家相关标准规定。目前，对于石油化工油品储罐温度的测量大多采用的是Pt100铂热电阻元件。采用不同温度测量元件需要参照不同的规范标准。例如，对于热敏电阻、光纤测量元件等元件在常压油罐中的使用必须要经过校准且满足标准规定才可以投入使用。

某相关文献资料对计量级石油化工油品储罐温度测量仪表现场安装后精度与固有精度所允许的最大误差进行了明确规定。现场安装后精度基于质量和体积计量的最大允许误差分别为1.0℃和0.5℃，固有精度基于质量和体积计量的最大允许误差分别为0.5℃和0.25℃。

（三）压力仪表

根据国际标准GB50160规定，按照油品储罐压力设计，可以分为常压储罐、低压储罐和压力储罐三种类型。对于这些储罐压力的测量需要采用对应的压力仪表，如低压储罐压力测量和压力储罐压力测量均可以采用压力变送器。拥有液体密度补偿计算与标准体积计算功能的伺服液位计、雷达液位计多用于混合法计量石油化工油品储罐压力。采用混合法对油品储罐进行测量，有质量计量和体积计量两种方式，将其与连续液位测量仪配套使用，往往可以达到精确的计量结果。

二、油品损耗的影响因素

储油罐内气相传质的三种形式：分子扩散、热扩散及强制对流。分子扩散是由于储油罐内上部气体空间油气浓度分布不均匀，油蒸汽在浓度差的作用下从高浓度向低浓度运移的过程。在储油罐内油气分子由下向上迁移，从而使得储油罐内上部气体空间油气浓度增加。热扩散是由于温度的变化引起罐内空间温度分布不均匀而产生的油气扩散过程，油蒸汽从高温区域向低温区域扩散。强制对流是由于罐内压强分布不均引起油蒸汽从高压区域向低压区域运移的过程。储油罐内的油品在一定的压力、温度条件下就会发生气化。

引起油品发生损耗的原因大致有储存蒸发损耗、作业损耗及设备故障损耗这三种，其中储存蒸发损耗起主导作用。

（一）储存蒸发损耗

储油罐内油品的损耗主要来自于储存蒸发损耗。储存损耗又包括自然蒸发损耗、小呼吸损耗及大呼吸损耗。自然蒸发损耗是由于储罐密封性不好引起油品与大气流通而发生的油品损耗；大呼吸损耗是由于罐内自由液面的升降导致油蒸汽经机械呼吸阀排出；小呼吸损耗是由于昼夜温差，使得储罐内的油蒸汽压力发生变化，吸入空气造成的油气损耗。

（二）作业损耗

作业损耗主要包括装卸油损耗、设备维护损耗及其他操作损耗。装卸损耗是在装卸油品的过程中造成的油品损耗，主要表现为大呼吸损耗，有时也会表现为饱和损耗；设备维护损耗是在对管线、泵机组等设备进行维护的过程中造成的油品损耗；其他操作损耗是在清洗罐底、油品倒灌以及灌泵时造成的油品损耗。

（三）设备故障损耗

有时候设备发生故障也会导致油品的损耗。如浮顶罐密封圈不严，油罐、泵机组等设备泄漏，机械呼吸阀漏气造成的损耗。

三、降低油品损耗的措施

工艺上常采用严格控制油品储存的条件，优化操作、加强管理，油气回收等措施来降低储油罐内油品损耗。

（一）严格控制油品储存的条件

油品的储存温度、压力直接影响着油品损耗。从温度方面着手可采用淋水、刷涂料（白色）、缩小昼夜温差等方式减少油品损耗；从压力方面着手可以控制外界环境的压强，提高油罐承压能力来减少油品的小呼吸损耗。如采用球形罐可明显提高储罐的承压能力，但是造价较高。同时适当通风，既能保证油气的流通，也可以使油品的损耗量降到最低。

（二）优化操作、加强管理

优化操作：检尺人员应尽量在清晨或傍晚作业，此时储油罐内外压差较小，排气损耗较少，检尺完成后应尽快盖上油盖；化验人员对油品进行水含量等各项指标检测时应缓慢放油，降低油品的通风损耗及小呼吸损耗；尽量高液位储油，减小油气空间；平时尽量不要打开储油罐上的透光孔和量油孔等；缩短收发油之间的时间间隔；装油进罐时采用液下密闭的形式。

加强管理：定期检查机械呼吸阀、计量装置等设备的密封状况；尽量减少油品输转次数，减少油品与空气接触的机会；定期检尺检测油罐液位，及时发现各种异常情况；提高操作及管理自动化水平，通过计算机系统实时监控储油罐温度、压力、液位等参数的变化，防止意外事故的发生；加强对相关工作人员的培训，提高员工的安全意识及技术水平；及时统计、传递罐区的基础数据及情况。

（三）油气回收

常用的油气回收技术有三种：冷凝法、吸附法及吸收法。冷凝法是采用多级冷凝器对油气进行深度冷凝，实现回收油蒸汽的目的；吸附法是通过活性炭、天然沸石等固体吸附体在一定条件下对油气进行选择性吸附来回收油气；吸收法是利用油气的化学性质，使用适宜的吸收剂与油气在吸收塔内发生化学反应回收油气的技术。在这三种技术基础上，又衍生出了一些改进工艺，如工业上常采用管线连通储存同一种油品的油罐，再通过一根集气管连接集气罐，构成密闭的油气回收系统有效回收挥发损耗的油蒸汽，对于轻组分气体油气回收系统的回收率可达90%以上。

四、石油化工油品储罐自动化仪表工程设计

（一）仪表防护防爆设置

由于自动化仪表工作在易燃易爆的石油化工产品油罐区域，因而需要对仪表进行良好的防护防爆设置。按照国家有关防护等级规定，用于现场测量的仪表外壳防护等级应至少达到GBIP65，安b在地下的自动化测量仪表，其外壳防护等级应至少达到GBIP68。在防爆方面的性能设计，国家规定所有用于爆炸危险场所的自动化仪表防爆性能都必须符合对应爆炸危险场所的防爆标准要求，并通过国家等级防爆检验合格证。这是石油化工油品储罐用自动化仪表工程设计中，所必须达到的两个基本指标。目前，基于服务器的石油化工产品储罐安全系统是较为先进和安全的一种设备。

（二）罐区安全设置

正常情况下，石油化工油品储罐区的日常运行是较为稳定的，风险与事故发生概率较低，所以对于没有特殊要求的罐区一般只设置报警装置和联锁机制。若依据实际情况需要设置自动化仪表系统，则应严格按照国家标准《石油化工安全仪表系统设计规范》来对自动化仪表工程进行设计，确保其符合国家相关标准规定。同时，还要对设计出的自动化仪表安全等级与可操作性进行检验和评估，以便合理确定出仪表所需安全等级，确保仪表能够切实发挥效用对危险现场进行安全测量，并为自动化仪表系统安装方案的制定提供理论依据和支持。

根据以往石油化工油品储罐区发生的重大事故原因分析，违章作业是导致事故发生的主要原因之一，所以除了防护防爆之外，还要对各作业环节、操作行为等可能引发火灾等事故因素进行认真检测与控制，提高油品罐区安全系数。

（三）有毒气体、可燃气体检测

对于自动化仪表在有毒有害气体、可燃性气体方面的检测设计，许多相关规范中都进行了明确的规定，如《石油化工可燃气体及有毒气体检测报警设计规范》等。即在仪表工程实际设计过程中，需严格按照这些规范来进行。但值得注意的是，由于编制原则和侧重点存在一定差异，因而各规范规定标准不尽相同，有些差别较大，所以自动化仪表对有毒气体、可燃气体检测功能与标准的设计，应对石油化工油品罐区现场及要求进行综合考虑。

五、储罐计量设计方案

石油化工产品储罐在采用静压法的时候，要严格遵守国家相关标准。静压法主要是针对储罐内液体压力和差压测量，对于压力变送器具有依赖性。静压法的优点是：将测量结果进行换算，并可以迅速得到参数值，投资成本比较低，设计方案也是比较简单的。但是，这种方法不能得到储罐内全部液体的平均密度，会使得测量结果出现偏差。在确定最佳设计方案时，要对测量仪表结构、现场仪表结构、自动控制系统结构进行分析，并制定出适合这些装置的集成方案。对于要求低的小型罐区，可以将软件组态方式应用到自动控制系统当中，从而提高了石油的计量管理水平。对于计算相对来说较复杂的计量装置，则在储罐结构设计中加入计量软件。

由于在设计方案中所含的变量比较多，设计人员要在储罐结构中设置信号通信单元，并根据相关标准选择合适的信号传输方式，增强储罐自动化控制运行率。同时，在各种辅助数据表作用下，设计人员选择的计算方法可以提高准确性，得到储罐油品质量信息及体积参考信息，进而对储罐服务功能有了提高。

六、结束语

总之，与油品罐区安全等级、各指标测量息息相关的，用于石油化工油品罐区的自动化仪表及其设计需要考虑诸多因素，这样才能保证设计的科学合理，设计符合国家各相规范标准规定。我国自动化仪表工程设计人员应努力提高自身专业能力与实践经验，为新一代高自动化、高测量精度石油化工油品罐区自动化仪表的产生而努力。

参考文献：

[1]张华莎.石油化工油品储罐自动化仪表及工程设计[J].石油化工自动化，2015，06：6-13.

[2]张华莎.石油化工油品储罐计量与测量仪表设计方案[J].石油化工自动化，2015，05：1-7.

石油化工自动化例7

2我国石油化工仪表控制系统的分析

2.1执行仪表的检测方法

展开石油化工生产作业时，其现场设备与管道内介质的实际温度均为-200℃～1800℃，并采用双金属温度计代替水银玻璃温度计，以便分散控制系统直接获取热电偶信号与热电阻信号。压力仪表在石油化工中是极为重要的构成部分之一。利用诸多原理制成的特殊压力仪表与压力传感器，不但可以抵抗高温，还可以在易结晶介质、脉动介质和粉状介质的条件下测量工作所需压力。此外，从物位仪表的角度上看，石化行业通常把液位测量作为重要核心，只有浮力式仪表具有通用产品，其他仪表均无通用产品，例如物料仪表等。但根据测量方法可有效划分为雷达、浮力、电容、静电、磁致伸缩和超声波等诸多类型，而且仪表内还存在执行器、流量仪表、在线过程分析仪和分析仪器等装置。为了能够正确分析出生产过程中的各类物料成分，必须保证温度、液位、压力与流量等工艺参数的准确性与真实性。同时还要详细分析石油化工生产后排放的所有物质，以防止生态环境受到严重污染。

2.2执行仪表的控制方法

过去传统石油化工在生产过程中均是一个设备使用一个控制室，但现阶段均为多个设备共用一个控制室，也可以由一个控制中心来控制全厂所有设备，把CRT显示或LCD屏幕作为核心。以便操作人员更易于使用。由于石油化工设备具有十分复杂的工艺过程，而且在一定程度上还会出现爆炸、火灾等情况，所以必须进一步提升石油化工的生产安全性、可靠性与稳定性。如果只依靠分散控制系统完成所有控制工作，那么现代化石油化工提出的要求就无法满足其效。应用智能化控制仪表与自动化控制仪表展开石油化工作业，除了可以实现安全生产外，还可以实现人性化生产。除此之外，还要将报警系统安设在生产线的危险区域，这样有毒气体或是可燃气体泄漏时就能够立即提醒，便于采取防护措施。

石油化工自动化例8

中图分类号：F407.22 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

文章对石油化工自动化仪表的概念、分类和安装要求做了详细的介绍，同时结合相关理论和实践经验，从对仪表的控制和安全方面提出了几点优化意见。希望能在石油化工自动化仪表的应用方面起到一定的促进作用。

二、石油化工自动化仪表的阐述

现如今，自动化仪表在石油化工企业中应用是及其广泛的。石油化工应用自动化仪表工程项目主要包含三个阶段，即设计、施工、以及竣工调试。在每个阶段中，都要求有较强的专业性以及设计附属性。特别是要在设计过程中，其设计人员应该正确掌握好自动化仪表设计进度，并且要将自动化仪表设计和与之相关的专业紧密相结合，在满足工艺要求的基础上，还必须考虑科学性及选型的统一型，由此看来，在石油化工企业中，自动化仪表的设计和施工是及其重要的工程。

三、石油化工自动化仪表的分类和安装

自动化仪表安装是一种流动性强、条件环境变化不定、施工内容和难度差别很大的工作，它要求针对具体的施工任务，要遵循相关安装规定。

1.温度仪表

石化现场设备或管道内界质温度一般都需要指示控制，温度范围为-200℃到l 800℃。大多数采用接触式测量。在现场指示的水银玻璃温度计多被双金属温度计取代。最常用的是热电阻、热电偶。特殊热电阻有油罐平均温度计等特殊热电偶和耐磨热电偶、表面热电偶、多点式热电偶、防爆热电偶等。热电阻、热电偶信号多直接进入DCS或其它温度采集仪表，一体化的温度变送器等因现场总线技术兴起而逐渐普及。

仪表安装规定：

（一）仪表安装位置应符合设计文件规定，安装固定牢固；

（二）接触式温度检测仪表的安装位置应位于介质温度变化灵敏和具有代表性的位置，热电偶应远离强电磁场干扰；

（三）测温元件深入管道或设备的角度和深度应符合设计文件规定，压力式温度计的安装应保证温包能够全部浸入被测对象中，表面温度计的感温面与被测对象表面应接触紧密。

2.压力仪表

因为与安全密切相关，所以压力仪表受到量程限制。压力范围为到300MPa。压力传感器、变送器和特种压力仪表采用多种原理，而且可用于高温介质，脉动介质，粘稠状、粉状、易结晶介质的压力测量。精度可达0l级。压力表分液柱式，弹性式、活塞式三类。

仪表安装规定：

（一）就地安装的仪表不应固定在有强烈振动的管道或设备上。

（二）压力取源部件的端部不应超出管道或设备的内壁，不应影响管道或设备的使用功能。

（三）压力仪表在管道或设备试压、吹扫后安装。

3.物位仪表

石化行业一般以液位测量为主，由于测量过程与被测物料特性关系密切，所以除浮力式仪表外，物料仪表没有通用产品。按测量方式分为直读式，浮力式、静电式(差压等)、电接触式，电容式、超声波式、雷达式、磁致伸缩式、矩阵涡流式等，其中雷达式、磁致伸缩式以及矩阵涡流式液位计精度高，在石化行业正在逐步普及。

仪表安装规定：

（一）检测元件、物位取源部件安装前，应核实每一个连接管路的内部结构、导通情况，检查取源部件检测范围之内是否有阻挡物。

（二）设备内部安装的检测元件应在设备内部清扫后、设备封闭之前安装。

（三）核辐射式物位计安装中的安全防护措施，必须符合有关放射性同位素工作卫生防护的国家标准规定；现场应有明显警戒标志。

4.流量仪表

流量仪表是石化行业温、压、液(位)，流四大参数中内容最丰富的一个门类。从控制的角度看稳定和优化是两大永恒的主题，都要用流量来考核。而流量本身与流体及管道的关系又很大。这里说的流量，是单位时间内流体有效面截的流体的体积和温度及压力补偿。还需要求知管道中一定时间内流过的累积的流体体积和质量(流量积算仪)。

仪表安装规定:

(一)就地安装的仪表应安装在没有强烈振动且便于维修的管道上。

（二）安装前应对检测元件、流量取源部件进行外观检查，并及时按照设计数据和制造标准规定测量、验证其制造尺寸。

（三）安装前进行清洗时，应防止损伤检测元件，在管道上安装的流量仪表和检测元件，应在管道试压、吹洗后安装。

5.分析仪器和在线过程分析仪

从工艺上，生产过程中对温度、压力、流量．液位等工艺参数的保证，只是间接保证最终产品或中间产品的质量合格，所以对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成分分析是非常重要的。从环境保护的角度，排放的物质的成分也是要分析和在线监测的。分析仪器和在线过程分析仪的需求是迫切的。分析仪器的高科技含量，对多学科配合要求高等，使得近年来分析仪器的科研和应用投入力量大，主要有液相色谱、气相色谱、质谱、紫外及红外光谱、核磁、电镜．原子吸收及等离子发射光谱，电化学等分析仪器。

仪表安装规定：

（一）成分分析和物性检测仪表进行到货验收时，应详细核查到货设备的规格型号、材质、安装位置、管路连接和标准试样是否符合设计文件规定。

（二）成分分析和物性检测仪表的安装与防护应严格按照随机技术文件的要求进行，以避免对设备和材料造成不必要的污染和损坏。

四、石油化工自动化仪表控制的优化

在现代控制论的推动下，各种智能化算法应适而生，其中除智能PID控制器外。多变量控制已在炼油、石化行业开始进入生产实际阶段，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，多采用测控与PID串级控制相结合方式等。目前在炼油厂中应用较多。同时，石化企业正在由一个装置一个控制室逐步过渡成数个装置一个控制室或全厂一个中央控制室，而且最终是以CRT或LCD屏幕显示为主，辅以少数显示仪表和指示灯，从鼠标、键盘操作为主，辅以触摸屏及少数旋钮和按钮，工业电视摄像头摄取的画面也由专用屏幕逐步纳入以DCS操作站的屏幕。

五、石油化工自动化仪表的安全系统

石化装置由于大型化，连续化及工艺过程复杂，易燃，易爆，对环境保护要求高等原因，安全性要求日益提高，一般由DCS等设备完成安全连锁保护的方法．在某些企业已经不能满足要求，所以紧急停车系统(ESD)等在DCS之外单独设置。现在自动化IEC615ll的安全仪表系统(SIS)，正是为了进一步满足石化企业的需求。SIS是专门的工程解决方案，它连续在线运行，当侦测任何不安全过程事件时。能够立即采取行动，以减轻可能造成的损失。功能安全还应结合风险度、安全指标、安全完整等级(SIL)等，正确选用SIS系统，目前国内仅有石油化工紧急停车及安全连馈系统设计导测作为依据。

六、结束语

我国对石油化工自动化仪表的研究相比国外是有一定的差距。打破差距，自主研发是首要的工作，同时应该与时俱进，积极吸收国外先进的科研成果，重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化、特种及专用自动化仪表；推进仪器仪表系统的微型化、智能化、传输数字化和网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变；继续加强具有自主知识产权的自动化软件技术研究。这样我国在大型精密仪器、大型工程项目中的核心控制系统和技术方面才能不断壮大。

参考文献:

[1]王少勇,自动化仪表维护工作程序化实践[J].中国石油和化,2009(9).

石油化工自动化例9

目前我国石油化工行业自动化仪表的实际情况，其主要包括以下三个阶段：设计、施工和调试，无论是哪个阶段都必须根据国家相关标准要求进行，同时设计、施工以及安装工作人员，必须具备较强的专业技能和知识，确保自动化仪表能够安全、稳定运行，进而使其能够充分发挥出自身的作用和价值。根据功能、性质的不同，我们可以将自动化仪表分成以下五种类型：一是，根据仪表本身性质的不同，可以分为三种类型，即液动、气动以及电动这三种形式的仪表；二是，根据仪表结构的不同，可以将其分为基地式仪表、综合控制式装置以及单元组合式仪表这三种；三是，根据工作人员对其安装的方式不同，可以将其分为现场型仪表、架装型仪表以及盘装型的仪表；四是，根据其功能的不同，可以将其分为智能型的仪表和非智能型的仪表；五是，根据其信号表现形式的不同，可以将其分为模拟型仪表和数字型仪表两种。由此可以看出，自动化仪表的种类是非常多的，这也是其能够在各个行业中得到广泛应用的一个重要前提。

2石油化工行业自动化仪表的特点

自动化仪表能够在石油化工行业得到广泛应用的一个重要原因，就是其具有非常独特的特征，下面我们就对其特点进行详细的分析。

2.1可编程功能

自动化仪表在对电路进行有效控制时，硬件软化能够凭借接口芯片的某些功能实现较为复杂的功能控制，另外，自动化仪表的软件编程改变了传统的顺序控制方式，而是选择了储存控制程序的方式，另外在通过硬件来实现控制时，必须具备较为健全的控制电路，所以说，自动化仪表通过软件代替硬件的方式来控制电路，从而在最大程度上使硬件的结构得到了简化。

2.2记忆功能

传统的仪表基本上都是选择组合逻辑电路和时序电路这两种形式，但是这两种形式的记忆时间有限，而且还只能对一些比较简单的状态进行记忆，一旦由一个状态进入下一个状态后，前一个状态的记忆基本上完全消失。而自动化仪表引入了微电脑芯片技术，能够将全部的状态都记住，因此，只要我们将其充满电，就可以保存下所有的记忆，进而方便人们对信息进行相应的处理。

2.3数据处理功能

我们在实际测量过程中经常会遇到类似线性化处理、测量值和工程值之间的有效转化以及自检自校等比较难的问题。现在通过自动化仪表中的微处理器技术，能够借助这些软件来进行处理，操作简便、准确性高，从而使得处理功能变得更加丰富。

3石油化工行业自动化仪表控制技术的分析

3.1常规控制技术分析

就目前实际情况来说，人们基本上还将以前的石油化工行业自动化控制策略保留下来，仍是批量控制、连续控制以及顺序控制这三种控制技术。人们通过以前的控制技术来对自动选择调节、均有调节、串级调节、比率调节、分成调节、自动选择调节、非线性调节等方面的内容进行有效控制。在这里需要注意的是，在以上众多调节中，最基础的还是PID调节，即人们基本上保留了原来的功能模块和控制算法，只是对控制方案和组态能力这两方面内容进行了较大的改变。

3.2先进控制技术分析

近几年，随着我国相关部门加大了对自动化仪表的研究，使其相关技术得到了快速发展，越来越多的新技术应用到自动化仪表中去，从而使其变得更加智能化和数字化。就目前实际情况来说，除智能PID控制器技术外，在我国石油化工行业中基本上已经将全部的多变量控制技术投入实际应用中，智能PID控制器技术虽然也是将DCS作为基础，但是它不仅是软件包，还可以是独立的个体，而且绝大多数的多变量动态过程的软测两技术都跟其有着非常紧密的联系，在一般情况下，人们将测控跟PID串级控制结合在一起进行综合使用和分析，从而使其控制技术得到有效提高和完善。

3.3人机界面

当前，我国很少还有使用一对一的控制室和装置的石油化工企业，基本上都是使用多个装置对应一个控制式的形式，同时都是采用CRT和LCD显示屏主要表现形式，有时候还会使用一些指示灯或显示仪表来进行辅助；另外基本上是以键盘和鼠标操作为主，少数旋钮、触摸屏作为辅助工具。对于DCS的组态来说，人机界面的操作方式基本上是跟控制方式紧密结合在一起的，而且在操作工位号时，对于一些具有代表性的“仪表棒图”，例如分组画面、细目画面以及趋势画面等，基本上都能够相伴，能够以最快的速度实现“组态”。在这里需要注意的是，工作人员一定要谨慎制作模拟图，严格按照相关工艺标准要求进行，这主要是由于模拟图跟操作优化、报警、信息处理等方面的人机界面有着非常紧密的联系，是人机界面取得较好相处的关键。因此，除了不断创新和改革HMI、DCS相关软件产品功能外，还要严格按照相关要求实现控制方案，同时还要对在系统集成中的一些硬指标的控制提高重视，要求相关工作人员一方面必须付出百分百的努力来实现人机界面的软指标，另一方面还要具有较高的思想和觉悟，跟操作人员之间建立友好的关系，具有一定的团队协作精神，进而能够确保工艺装置设计的更加完美。

石油化工自动化例10

电气自动化系统一般包括以下几个方面，首先是接收电子传输信号部分，通过简单的操作实现信号的自动化输入，其次是输入信号的处理装置，处理相关传输信号。最后一部分是输出信号端，这部分主要是对输出信号进行处理。

1.2电气系统自动化中微型电脑的使用

微电脑进入自动化系统，可以实现操作的自动化记录，并分析电气系统和自动化系统，还可以根据适当的运行趋势，确定其误差进而保障内部发展。此外，计算机的应用越来越广泛，成为电气系统发展的基础，电力系统自动化的所有领域也都使用和引入了微型电脑，使自动化控制系统更加智能化和人性化，进而能更快的促进自动化系统的发展。

2电气系统自动化在石油工程中的应用

2.1电气系统自动化在石油工程网络设备中的应用

石油工程网络设定装置用于发送网络服务器和调度适当的电气系统自动化系统。这种自动化系统设计的主要功能是首先通过网络运行，以实现安全性和经济调度网络运行的稳定性，其次是获取相应的数据用于监测发电，自动分析和预测电力系统的负荷，另外一个重要的作用是屏幕数据，可以快速，高效地可以判断故障点的网格系统，使得整个排障繁荣过程更加高效。

2.2电气系统自动化在石油工程监控系统中的应用

石油工程的监控系统通过太网、过程控制单元和相应的网络数据来实现通信系统的分散监控，在实际的操作中，机器监测采用分层结构布局的系统。其中，监控系统中过程控制单元主要是指在实际运行的情况下，生产经营单位通过了相应的实时监控信号来监测监控生产单元的热敏电阻和其他信号，对于一些相应的数据进行及时的处理，最后实现检测和控制整个生产过程装置的目的。电气系统自动化应用于变电站技术主要是指变电站通过信息技术、控制处理技术以及类似的自动化传输技术，通过引进计算机设备运行应用程序，形成管理自动化系统。该系统的主要特点是：通过计算机设备取代之前的电磁设备，进行实时操作，以取代原来的手工操作，秉承了高效、安全的生产理念，以取代生产状况差的接口。包括自动测量设备，自动监测设备，以及一个简单的开关操作设备，增加自动化动力，同时也变电站自动化系统，使变电站朝着综合自动化管理的方向发展。

3电气系统的自动化在石油工程中的应用优势

3.1电气系统自动化的监测优势

一般电气设备如变压器，断路器等都必须要实时监控，发生一些临时性的故障时就要做出及时的调整，以便排除故障，通过电气系统自动化可以实现实时监控的要求。通过收集一些关键参数，将其适当的反馈给监控设备，就能实现监督的效果，还可以迅速判断设备的故障，及时采取相关的措施。

3.2电气系统自动化有助于实现石油工程设备智能化

现代生活中，企业所需要的是一个现代化的管理模式，电气系统自动化系统广泛应用于各行业的人们的生活中，尤其是工业的管理中，能够帮助其实现智能化，使得管理快捷化，机器操作自动化。也正因为智能化和人性化的管理模式越来越多的工程企业开始使用电气系统。因为微型计算机与电气系统的完美结合，实现了生产生活的智能化，所以电气系统自动化能够促进石油工程的快速发展。