淺(qian)析自動(dong)化儀表在(zai)石(shi)化行業的應用(yong)

　編者(zhe)按(an)：石(shi)化企業規(gui)模的擴大也拉動(dong)了自動(dong)化儀表的市場(chang)需(xu)求(qiu)，由(you)於(yu)石(shi)化行業的生產(chan)環(huan)境(jing)存在(zai)易燃(ran)、易(yi)爆、高(gao)溫、高(gao)壓(ya)等特殊(shu)性，生產(chan)裝(zhuang)置(zhi)的運(yun)行(xing)主(zhu)要(yao)依(yi)靠(kao)自動(dong)化儀表設(she)備來(lai)代替人(ren)工(gong)操(cao)控，因(yin)此(ci)自動(dong)化儀表的未來(lai)發展也(ye)需(xu)要(yao)結(jie)合石(shi)化行業的特色，向(xiang)自動(dong)化、防(fang)爆、隔爆、耐(nai)高(gao)溫、耐高(gao)壓(ya)方向(xiang)發展。
　　
　　由(you)於(yu)石(shi)化工業提(ti)供(gong)的三大合成材料與(yu)天然(ran)橡(xiang)膠、棉(mian)花(hua)及鋼材等比較產(chan)量(liang)增(zeng)加(jia)快(kuai)，帶動(dong)了建築(zhu)、汽車、機(ji)械(xie)、電子(zi)信(xin)息(xi)、輕(qing)工(gong)、紡(fang)織(zhi)、農業等相(xiang)關(guan)產(chan)業(ye)的快速發展，所以(yi)石(shi)化工業需(xu)求(qiu)更(geng)加旺盛(sheng)，這(zhe)也促(cu)使(shi)石(shi)化技術快(kuai)速發展，從(cong)而(er)更(geng)促(cu)進了石(shi)化工業自動(dong)化技術的快速發展。
　　
　　石(shi)化裝置(zhi)由(you)於(yu)大型(xing)化、連續化及工藝(yi)過(guo)程(cheng)復(fu)雜(za)、易燃(ran)、易(yi)爆、對(dui)環(huan)境(jing)保護(hu)要(yao)求(qiu)高(gao)等原因(yin)，安全(quan)性要(yao)求(qiu)日益(yi)提(ti)高(gao)。現(xian)場(chang)儀表(biao)、分析儀(yi)表(biao)、控制(zhi)策(ce)略及(ji)依存的DCS、SIS，管控壹(yi)體化依存的ERP及相(xiang)應(ying)的計算(suan)機(ji)系統(tong)等，構成(cheng)了石(shi)化企業的自動(dong)化解決方案(an)。經(jing)過幾代人從大幹快上(shang)到聚精(jing)匯(hui)神(shen)搞(gao)建設(she)的努(nu)力(li)，石(shi)化企業已(yi)經成(cheng)為(wei)我國(guo)利(li)稅(shui)大戶(hu)，事(shi)關(guan)國(guo)計(ji)民(min)生(sheng)，它(ta)的點(dian)滴(di)進步(bu)都(dou)牽(qian)動(dong)著(zhe)我國(guo)工(gong)業(ye)化的步伐，我們應該(gai)更(geng)多(duo)的研究(jiu)它(ta)，絕(jue)不(bu)能滿(man)足於(yu)成套(tao)設(she)備進口(kou)，自動(dong)化行業的國(guo)人(ren)應(ying)該(gai)有(you)當(dang)大型(xing)石(shi)化工程主(zhu)自控承(cheng)包商(shang)（MAC，或(huo)稱(cheng)MIV主(zhu)儀表(biao)供應(ying)商）的雄心壯(zhuang)誌。我們還(hai)要(yao)看(kan)到工藝(yi)、設(she)備技術進步(bu)之(zhi)快(kuai)，自動(dong)化行業也(ye)應(ying)緊跟(gen)
　　
　　應用(yong)於(yu)石(shi)化行業的自動(dong)化儀表分(fen)析：
　　
　　（1）溫(wen)度(du)儀表(biao)石(shi)化現(xian)場(chang)設(she)備或(huo)管道內介質(zhi)溫(wen)度(du)壹(yi)般都(dou)需(xu)要(yao)指(zhi)示(shi)控制(zhi)，溫度(du)範(fan)圍為(wei)-200~ 1800℃，大多(duo)數采用(yong)接觸(chu)式(shi)測(ce)量(liang)，在現(xian)場(chang)指(zhi)示(shi)的水銀玻璃(li)溫度(du)計多(duo)被雙金(jin)屬溫(wen)度(du)計取(qu)代，zui常用(yong)的是熱(re)電阻、熱(re)電偶。特殊(shu)熱(re)電阻有(you)油罐平均(jun)溫(wen)度(du)計等；特殊(shu)熱(re)電偶有(you)耐(nai)磨(mo)熱(re)電偶（如(ru)在乙(yi)烯裂(lie)解爐(lu)、催化裂(lie)化及丙烯腈(jing)裝置(zhi)用(yong)高(gao)速流(liu)動(dong)狀(zhuang)態(tai)下(xia)測(ce)量(liang)高(gao)溫）、表面(mian)熱(re)電偶（根(gen)據(ju)測(ce)量(liang)物(wu)體表面(mian)形(xing)狀(zhuang)而(er)定(ding)），多(duo)點(dian)式(shi)熱(re)電偶（用(yong)在反(fan)應器(qi)、合成塔、轉化爐(lu)等處），防(fang)爆熱(re)電偶等。熱(re)電阻、熱(re)電偶信(xin)號(hao)多(duo)直接(jie)進入(ru)DCS或(huo)其它(ta)溫(wen)度(du)采集(ji)儀(yi)表(biao)，壹(yi)體化的溫度(du)變送器（兩(liang)線制(zhi)）等因(yin)現(xian)場(chang)總線技(ji)術(shu)興(xing)起而(er)逐(zhu)漸(jian)普及(ji)。

　　（2）壓(ya)力(li)儀(yi)表

　　因(yin)壓(ya)力(li)儀(yi)表與(yu)安全(quan)有(you)關(guan)，所以(yi)壹(yi)直受(shou)到重視。壓(ya)力(li)範(fan)圍為(wei)負(fu)壓(ya)到300MPa（高(gao)壓(ya)聚乙(yi)烯反(fan)應器(qi)）。壓(ya)力(li)傳感器、變送器和(he)特種(zhong)壓(ya)力(li)儀(yi)表采用(yong)多(duo)種(zhong)原理，而(er)且可(ke)用(yong)於(yu)高(gao)溫介質(zhi)、脈(mai)動(dong)介質(zhi)、腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)、粘(zhan)稠狀、粉狀、易(yi)結(jie)晶介質(zhi)的壓(ya)力(li)測(ce)量，精(jing)度(du)可達(da)0.1級。壓(ya)力(li)表(biao)分液柱式(shi)、彈(dan)性式、活塞式（壓(ya)力(li)校(xiao)驗(yan)儀(yi)）3類。作為(wei)壓(ya)力(li)調節系統(tong)除采(cai)用(yong)壓(ya)力(li)變送器將(jiang)信(xin)號(hao)送至DCS或(huo)其它(ta)調節器(qi)外，位(wei)移平衡(heng)式基地式調節器(qi)仍常用(yong)於(yu)現(xian)場(chang)。

　　（3）物位(wei)儀表(biao)

　　在(zai)石(shi)化行業壹(yi)般以(yi)液位(wei)測量(liang)為(wei)主(zhu)，由(you)於(yu)測量(liang)過(guo)程(cheng)與(yu)被測(ce)物料特性關系密(mi)切，所以(yi)除浮(fu)力(li)式(shi)儀表外，物(wu)料儀表沒有(you)通用(yong)產(chan)品(pin)，按(an)測量方(fang)式分(fen)為(wei)直讀式(shi)、浮(fu)力(li)式(shi)、靜(jing)壓(ya)式（差(cha)壓(ya)、壓(ya)力(li)）、電接觸(chu)式(shi)、電容式(shi)、超(chao)聲(sheng)波式、雷達(da)式(shi)、重垂式(shi)、輻射(she)式、激(ji)光式(shi)、音叉(cha)式(shi)、磁(ci)致(zhi)伸縮式、矩陣(zhen)渦(wo)流(liu)式(shi)等，其中雷達(da)式(shi)（0.3%）、磁(ci)致(zhi)伸縮式（0.05%）以(yi)及(ji)矩陣(zhen)渦(wo)流(liu)式(shi)液位(wei)計（±1mm）精(jing)度(du)高(gao)，在石(shi)化行業的應用(yong)逐(zhu)步(bu)普及(ji)。

　　（4）流(liu)量(liang)儀表

　　這(zhe)是石(shi)化行業溫(wen)、壓(ya)、液（位(wei)）、流(liu)四(si)大參數中內容zui豐富的壹(yi)個門(men)類。在(zai)市場(chang)經濟(ji)發展的今天(tian)對(dui)流(liu)量(liang)計量的重視是(shi)不言(yan)而(er)喻(yu)的，從控制(zhi)的角度(du)看穩定(ding)和(he)優(you)化兩(liang)大永恒的主(zhu)題，也要(yao)用(yong)流(liu)量(liang)來(lai)考(kao)核。而(er)流(liu)量(liang)本身(shen)與(yu)流(liu)體(ti)及管道的關系又十(shi)分密(mi)切。我們今天(tian)說(shuo)的流(liu)量(liang)，不是壹(yi)般的流(liu)速，是單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)內(nei)流(liu)經(jing)有(you)效(xiao)截面(mian)的流(liu)體(ti)的體積和(he)質量，另(ling)外還(hai)需(xu)要(yao)求(qiu)知管道中壹(yi)段(duan)時(shi)間(jian)內(nei)流(liu)過(guo)的累積流(liu)體(ti)的體積和(he)質量（流(liu)量(liang)積算(suan)儀(yi)）。面(mian)臨(lin)的要(yao)求(qiu)是(shi)：大口(kou)徑流(liu)量(liang)、微(wei)小流(liu)量(liang)；高(gao)、低溫介質(zhi)的流(liu)量(liang)；高(gao)粘度(du)介質(zhi)強(qiang)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)的流(liu)量(liang)；粉料、粘(zhan)汙(wu)介質(zhi)的流(liu)量(liang)；脈動(dong)流(liu)、多(duo)相(xiang)流(liu)等流(liu)量(liang)。流(liu)量(liang)測量原理上(shang)大致(zhi)分(fen)有(you)速度(du)法(fa)、容(rong)積法(fa)測(ce)量體(ti)積流(liu)量(liang)，直接法(fa)、推(tui)導(dao)法(fa)測(ce)量質(zhi)量流(liu)量(liang)。實際上(shang)細分有(you)節(jie)流(liu)式(shi)或(huo)差壓(ya)式（孔板、噴嘴、文(wen)丘(qiu)裏(li)管(guan)等）、轉子(zi)式(shi)、容(rong)積(ji)式(shi)（橢圓齒輪、腰輪、旋轉活塞等）、速度(du)式（水(shui)表(biao)、渦(wo)輪、靶(ba)式、電磁(ci)、超(chao)聲(sheng)波、渦(wo)街(jie)、質(zhi)量(liang)流(liu)量(liang)計等）。差壓(ya)式還(hai)有(you)畢(bi)托(tuo)管、阿(e)牛(niu)巴(ba)管、內錐(zhui)等，質量流(liu)量(liang)計有(you)熱(re)式(shi)質量(liang)流(liu)量(liang)計、科(ke)裏(li)奧(ao)利(li)質量(liang)流(liu)量(liang)計等。在諸多(duo)流(liu)量(liang)計中，國(guo)內(nei)對(dui)電磁(ci)流(liu)量(liang)計、超(chao)聲(sheng)波流(liu)量(liang)計、質量(liang)流(liu)量(liang)計、內錐(zhui)流(liu)量(liang)計近年(nian)來(lai)推廣(guang)力(li)量(liang)較大。實際上(shang)，在管道化生產(chan)中，孔板 差壓(ya)變送器和(he)壹(yi)體化孔板流(liu)量(liang)計等仍為(wei)主(zhu)要(yao)測(ce)量(liang)控制(zhi)流(liu)量(liang)的手(shou)段(duan)。日本1997年(nian)統(tong)計，石(shi)化和天然(ran)氣(qi)工廠中孔板等差壓(ya)式流(liu)量(liang)計占(zhan)44.7%~58%。當(dang)然(ran)各(ge)種(zhong)流(liu)量(liang)計應用(yong)場(chang)合不同(tong)，有(you)些(xie)是(shi)不(bu)可(ke)取(qu)代的，如科(ke)氏流(liu)量(liang)計精(jing)度(du)可達(da)±0.2%，所以(yi)各(ge)類流(liu)量(liang)計有(you)著(zhe)各(ge)自的*。

　　（5）在線過(guo)程分析儀(yi)

　　從(cong)工藝(yi)上(shang)看(kan)，生產(chan)過(guo)程(cheng)中對溫度(du)、壓(ya)力(li)、流(liu)量(liang)、液位(wei)等工藝參數的保證，只(zhi)是間(jian)接(jie)保證zui終產(chan)品(pin)或(huo)中間產(chan)品(pin)的質量合格，所以(yi)對(dui)過(guo)程(cheng)中物料成(cheng)分(fen)的直接分(fen)析和(he)對(dui)zui終產(chan)品(pin)的成分分(fen)析是(shi)非(fei)常重要(yao)的。又從環(huan)境(jing)保護(hu)的角度(du)看，排放的物質也(ye)是要(yao)分(fen)析和(he)在(zai)線監測的。總之(zhi)，對(dui)於(yu)分析儀(yi)器(qi)和在(zai)線(xian)過(guo)程分析儀(yi)的需(xu)求(qiu)是迫(po)切的。除去(qu)需(xu)求(qiu)旺盛(sheng)外，分(fen)析儀(yi)器(qi)的高(gao)科(ke)技含(han)量(liang)，特別(bie)是對(dui)多(duo)學科(ke)配(pei)合要(yao)求(qiu)高(gao)等，使(shi)得近(jin)年(nian)來(lai)分析儀(yi)器(qi)的科(ke)研和(he)應用(yong)投入(ru)力(li)量(liang)大，主(zhu)要(yao)有(you)液相(xiang)色譜(pu)、氣(qi)相(xiang)色譜(pu)、質譜、紫(zi)外及(ji)紅外光譜(pu)、核磁(ci)、電鏡、原子(zi)吸(xi)收及等離子(zi)發射(she)光譜(pu)、電化學等分析儀(yi)器(qi)。在乙(yi)烯等裝置(zhi)中用(yong)工業(ye)色譜(pu)儀作為(wei)在線質量分(fen)析儀(yi)，用(yong)微(wei)量水(shui)分(fen)析儀(yi)分(fen)析乙(yi)烯裂(lie)解裝置(zhi)中各(ge)種(zhong)幹燥(zao)氣(qi)體的水分。在(zai)丙烯腈(jing)裝置(zhi)中，使(shi)用(yong)質譜(pu)儀可以(yi)在(zai)幾(ji)秒鐘(zhong)內(nei)分析多(duo)種(zhong)組(zu)分，並(bing)經計算(suan)機(ji)算(suan)出(chu)轉化率。在(zai)線(xian)質量(liang)分析儀(yi)的預處理部分(fen)近(jin)年也(ye)受到重視。近(jin)紅外（NIR）在(zai)線分析儀(yi)在(zai)煉(lian)油方面(mian)可(ke)在(zai)幾秒鐘(zhong)或(huo)1~2min內測定汽油、柴(chai)油等十(shi)幾種(zhong)質(zhi)量(liang)參(can)數，而且比傳統的辛烷(wan)值等測定方法(fa)節(jie)省(sheng)投資(zi)，這(zhe)在國(guo)內(nei)將(jiang)得(de)到推廣(guang)；NIR在(zai)石(shi)化裝置(zhi)方面(mian)應(ying)用(yong)也很廣(guang)，如(ru)聚乙(yi)烯、聚丙烯等裝置(zhi)的在線分(fen)析；另(ling)外在(zai)油品調合中用(yong)處也很大。此(ci)外，pH值、電導(dao)率、濁(zhuo)度(du)、溶解氧及水(shui)和(he)氣(qi)體中有(you)害(hai)化學物質(zhi)特別(bie)是重金(jin)屬和(he)SO2、NO、CO、CO2等的分析儀(yi)，對(dui)石(shi)化工藝和(he)環(huan)境(jing)監測也(ye)很重要(yao)。（6）執(zhi)行器(qi)由(you)執(zhi)行機(ji)構和(he)調節機(ji)構聯動(dong)構成(cheng)。石(shi)化行業經(jing)常使(shi)用(yong)的是氣(qi)動(dong)執(zhi)行器(qi)，少數液動(dong)執(zhi)行器(qi)，其中氣(qi)動(dong)薄(bo)膜調節閥(fa)又是zui常用(yong)的，另(ling)有(you)少數氣(qi)動(dong)活塞、氣(qi)動(dong)長(chang)行程執(zhi)行機(ji)構。氣(qi)動(dong)薄(bo)膜調節閥(fa)與(yu)電氣(qi)閥門(men)定位(wei)器配(pei)合使(shi)用(yong)，所以(yi)新(xin)壹(yi)代智能式電氣(qi)閥門(men)定位(wei)器，可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)改善調節閥(fa)性能。調節閥(fa)在系統(tong)中的重要(yao)性自不(bu)待(dai)言(yan)，有(you)資(zi)料(liao)表(biao)明(ming)，1級閥門(men)失效(xiao)為(wei)超(chao)過(guo)1千萬(wan)美(mei)元(yuan)的不可避(bi)免的損失，2級閥門(men)失效(xiao)為(wei)超(chao)過(guo)10萬(wan)美(mei)元(yuan)的不可避(bi)免的損失。調節閥(fa)的特性計算(suan)、標(biao)準(zhun)制(zhi)定、測(ce)試驗(yan)證及設(she)計(ji)選(xuan)用(yong)，壹(yi)直是(shi)關(guan)鍵技術(shu)。另(ling)外，與(yu)儀表(biao)制(zhi)造行(xing)業(ye)有(you)關(guan)的通用(yong)化、組(zu)合化、多(duo)功能化也受到重視。調節機(ji)構（閥(fa)）由(you)閥體、閥芯、閥座(zuo)、上(shang)閥(fa)蓋(gai)等構成(cheng)，其(qi)中閥芯有(you)平板、柱塞、開口(kou)3種(zhong)類型(xing)。按(an)閥體結(jie)構分(fen)調節閥(fa)的產(chan)品(pin)有(you)直(zhi)通單(dan)座(zuo)、直(zhi)通雙座(zuo)、角(jiao)型(xing)、三通型(xing)、隔膜型(xing)、軟管閥、閥(fa)體分離(li)閥(fa)、凸(tu)輪撓曲閥、蝶閥(fa)、超(chao)高(gao)壓(ya)閥、球(qiu)閥、籠(long)形(xing)閥(fa)等。目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)主(zhu)要(yao)品(pin)種(zhong)比較齊全(quan)，碳(tan)鋼調節閥(fa)在煉(lian)油石(shi)化企業中應用(yong)較多(duo)，特殊(shu)材質和特殊(shu)要(yao)求(qiu)的調節閥(fa)還(hai)依靠(kao)進口(kou)。

　　zui後應(ying)指(zhi)出(chu)，在石(shi)化行業，手(shou)輪機構及(ji)旁(pang)路、切斷(duan)閥等手(shou)動(dong)措(cuo)施(shi)、應急措(cuo)施(shi)是很有(you)必(bi)要(yao)的。總的情況是(shi)煉(lian)油企業使(shi)用(yong)國(guo)產(chan)現(xian)場(chang)儀表(biao)比較普遍；乙(yi)烯等石(shi)化企業由(you)於(yu)國(guo)外成(cheng)套(tao)進口(kou)較多(duo)，近年(nian)來(lai)也在(zai)推進部分(fen)檢(jian)測(ce)儀(yi)表(biao)和(he)調節閥(fa)使(shi)用(yong)國(guo)產(chan)儀(yi)表(biao)和(he)合資生(sheng)產(chan)儀(yi)表(biao)的工作。另(ling)外，我國(guo)是(shi)制(zhi)造大國(guo)，溫(wen)、壓(ya)、液、流(liu)檢(jian)測(ce)儀(yi)表(biao)與(yu)執(zhi)行器(qi)的價格在(zai)中、低端產(chan)品(pin)市(shi)場(chang)上還(hai)是有(you)競(jing)爭力(li)的，如調節閥(fa)等就有(you)壹(yi)定數量的出口(kou)，這(zhe)也引(yin)起了有(you)關(guan)方(fang)面(mian)的重視。關(guan)於(yu)采用(yong)現(xian)場(chang)總線技(ji)術(shu)方面(mian)的情況是(shi)：現(xian)場(chang)儀表(biao)與(yu)控制(zhi)室的聯絡(luo)信(xin)號(hao)以(yi)4~20mADC為(wei)主(zhu)，采用(yong)HART信(xin)號(hao)約(yue)占(zhan)40%~50%，另(ling)有(you)5%~10%為(wei)FF等現(xian)場(chang)總線信(xin)號(hao)，在(zai)上海賽(sai)科(ke)、惠(hui)州(zhou)殼(ke)牌的大型(xing)乙(yi)烯聯合裝置(zhi)中也只(zhi)有(you)25%采(cai)用(yong)FF信(xin)號(hao)的現(xian)場(chang)儀表(biao)（14375臺(tai)/16000臺(tai)），但(dan)石(shi)化工業現(xian)場(chang)儀表(biao)，向著數字(zi)化、智能化、網絡(luo)化、集(ji)成(cheng)化的方向發展的步伐是(shi)堅定的。

　　除了石(shi)化行業外，能源(yuan)行(xing)業對自動(dong)化儀表的需(xu)求(qiu)也十(shi)分明(ming)顯(xian)。我國(guo)目(mu)前(qian)仍是以(yi)煤(mei)炭(tan)作為(wei)主(zhu)要(yao)能源(yuan)，隨(sui)著節能減排理念(nian)的普及(ji)，潔凈(jing)煤(mei)技術及能源(yuan)利(li)用(yong)技術(shu)逐(zhu)漸(jian)發展起(qi)來(lai)。這(zhe)就對(dui)自動(dong)化儀表提(ti)出(chu)了更(geng)高(gao)的要(yao)求(qiu)。而(er)水(shui)力(li)發電、石(shi)化能、太陽能等能源(yuan)，也(ye)為(wei)自動(dong)化儀表發展帶來(lai)了廣(guang)闊(kuo)空間(jian)。因(yin)此(ci)向用(yong)電、熱(re)電聯供(gong)和(he)集(ji)中供熱(re)轉變、開(kai)發新的能源(yuan)終(zhong)端消(xiao)費結構、能量計(ji)量收(shou)費管理等自動(dong)化技術都(dou)將(jiang)成(cheng)為(wei)未來(lai)發展的重要(yao)發力(li)點(dian)。