【摘要】石油化工工业是一个国家的基础能源工业，自动化仪表技术与石化企业相结合，在增加石化企业效益、进而提升石化企业竞争力中发挥了巨大的作用。随着石化企业技术的成熟、对生产过程连续性要求的提高，对自动化仪表提出了新的要求。将新技术、新方法引入石化企业对于我国石化行业的发展具有重要的意义。

【关键词】石油化工；自动化仪表；控制

前言

石油是全世界需求量最大的能源，也是我国重要的基础能源。把先进的科学技术与石油化工行业相结合，对于提升企业的竞争力具有重要的意义。使用自动化仪表是一种重要的提升方法。二十世纪四十年代石油化工企业开始使用自动化仪表，那时的仪表自动化仅是一种机械的自动化，完全达不到自动控制的要求。仪表技术含量低，体积大。经过而后的发展，特别是第三次科技革命的到来，微型和小型计算机技术在石油化工行业的应用，使自动化仪表水平发生了质的飞跃，表现在仪表体积缩小，精度提高，人员干预程度降低。通过计算机与DCS的结合，多变量控制、智能控制和技术控制的实现[1]，石化企业的自动化程度得到了很大的提高。笔者根据自己的工作经验，对石油化工自动化仪表技术的应用进行浅析。

1.执行检测类仪表

在执行检测类仪表中有温度仪表、压力仪表、物位仪表、流量仪表、等，本文选择物位仪表和流量仪表这两种具有代表性的仪表的发展和应用探讨石油化工自动化仪表技术的应用。

1.1物位仪表。物位仪表根据装载物料的不同分为料位计和液位计，若是两相物资则为相位计。目前电子型物位仪表超过了机械式物位，电子型中以非接触式物位仪表（TOF）发展最快、应用最广。TOF是通过向物料发射某种能量波，能量波遇到物料后反射并被接收，根据时间差计算物位。除了非接触式还有接触式，在容器内从罐顶到罐底安装一根导波杆，微波从上向下传播，遇到物料介电常数会发生变化，根据波的行程测出物位，微波主要是脉冲波。在石油化工厂内具有较多的反应容器、储罐等物料装填场合，需要对物料液位进行测量以便控制反应的速度和储存的安全。例如在延迟焦化工艺中，需要对塔内焦化产品测量物位，所采用的测量方法是利用放射性同位素发射的放射性射线，对射线的发射时间进行测量得出行程。而对储油罐的测量则采用传统的浮力式和电容式。较为先进的超声波式、激光式和微波式，因其测量精度高、反应迅速也在石化企业得到广泛的应用。新型探测方法磁致伸缩式[2]因其精度高、可靠性强也在得到普及。石化企业内物位仪表并非单独使用，它们与阀门配合，当物位超出设定值，阀门开启或关闭，以保证安全的物位高度。

1.2流量仪表。石油化工企业另一个得到了大范围的应用的仪表是流量计，用来测量单位时间内流过管道的流体的体积。流量计伴随着石油的开采、运输、冶炼加工直至最后贸易。石化企业内要求流量计能测量大口径流量或微小流量；脉动流，高温介质，低温介质或多相流介质；高粘性、强腐蚀流。流量计根据测量介质的不同分为气体和液体流量计。流量计主要应用于设备的进出口，大多数流量计与阀门相连，可自动使流量保持在一定范围内。先进的流量计有电磁流量计、超声波流量计。超声波流量计可用来测量大管径、腐蚀性、不宜接触的流体，不会造成压力损失，缺点是不能测量脉动流，抗干扰能力差，精度不高，重复性差。电磁流量计只能测量导电的流体，由于流体的电阻随温度变化，温度需保持恒定，要求流体纯净、无杂质。化工企业对流量计的选择是根据仪表的性能、流体的特性、安装条件、环境条件和经济因素等方面综合考虑。例如常减压装置安装的流量计要能抗高温、耐腐蚀。在天然气输送中采用的是靶式流量计和弯管流量计。流量计的自动化表现在流量计可根据生产的需要自动调节流量的大小，流量计之间相互关联、相互影响，可设置流量计传送的流量，当达到规定值后自行关闭阀门。这些自动化措施大大提高了石化企业的生产安全，减轻了人员的劳动量。随着技术的发展，流量计日益自动化、小型化和精密化。

1.3分析仪器。生产过程中，只有把各种参数都控制在合理范围内，才能保证最终产品的质量。现代的生产是在中间各个过程保证物料的合格，需要对中间过程的物料进行分析，同时厂区排放的废弃物也要进行检测和分析以利于环境保护。气相色谱、液相色谱、电镜、核磁、质谱等分析仪器技术含量高，检测方便。近红外在线分析可以在几分钟内测定汽油、柴油的各种物理化学性质，比传统的烃烷测定方法更加节省成本。

1.4执行器。控制室得到各处的物性参数，需要对其进行控制，这就需要用到执行器。执行器由执行机构和调节机构组成。应用较多的是气动执行器，还有少数液动执行器、电动调节阀、自力式调节阀、气动活塞机构。石化设备中对温度、压力流量的控制大部分通过控制阀门的开闭程度进行调节，所以调节阀在系统中具有重要的作用。调节阀分为1级阀和2级阀。1级阀的损坏会造成一千万美元的不可避免的损失，二级阀会造成十万美元的损失。目前，调节阀的通用化、组合化、多功能化正日益受到重视。

2.控制策略

自动化仪表的应用离不开控制，有以下几个方面：

2.1常规控制。透过控制的发展趋势发现，石化工业自动化的基本控制策略仍未变，应用较多的是连续控制，同时伴有批量控制和顺序控制。PID调节的控制算法变化不大，功能块之间多以多重串联和并联连接为主要连接方式，采用Knao How应用模块[3]，它能满足复杂参数计算、综合指标的显示，应对多种物料、参数的变化实现装置的稳定、连续运行。

2.2自适应控制。智能调节器根据具体的工作环境自动调节机器的性能，生成的反馈信息被系统接收后，系统按照设定的程序进行工作。先进的自适应系统与传统的自适应系统相比，具有自整定和模型参考，具有辨识过程的独特性，在辨识的过程中可以保持信号的平稳运行，目前已经广泛的运用到了我国石油化工过程的不同部门。

2.3最优控制。最优控制目标是使控制系统的性能达到最优化。它在很大程度上解放了人力，同时使得系统的控制比人的操作具有更大的效益。最优控制实现了各个操作过程的优化，产生了一加一大于二的效应。最优控制给生产提供了一个稳定的大环境，他成功的解决了人工控制的各种弊端，逐渐实现效益的最大化、管理的有效化。在石油化工产业的应用逐渐扩大。

结语

科技日新月异，石油化工自动化仪表也在进行着深刻的理论和技术革命。世界范围内，先进技术的应用对于提高石油化工企业的竞争力具有巨大的推动力[4]。我国石油化工自动化仪表技术相对于世界先进水平还有一定的差距，要理性引进，更加注重吸收，注重创新，加大科技投入，在这些措施的基础上我国石油化工自动化仪表将迈上新的台阶，得到更大的提升。

参考文献

[1]贾苑.浅析石油化工自动化技术的应用与发展趋势[J].中国石油和化工标准与质量，2007（09）

[2]张文全.试述石油化工自动化仪表技术的应用[J].中国新技术新产品，2013（11）

[3]常苹莉.自动化仪表在石油化工发展中的应用[J].科技专论，2012（08）

[4]陈军，刘国明.石油化工自动化仪表的浅析[J].化学工程与装备，2010（4）

作者简介

姓名：黄波，性别：男，出生年月：1979年2月，单位：巴陵石化有限责任公司。