化工仪表自动控制系统的应用研究齐正懿--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

化工仪表自动控制系统的应用研究齐正懿

发表时间：2020/10/16 来源：《基层建设》2020年第19期作者：齐正懿

[导读] 摘要：化工生产过程自动化是指在化工设备上配置一些自动化装置，代替操作人员的直接劳动，使生产能够不同程度地自动进行。

        大庆石化公司销售储运中心
        摘要：化工生产过程自动化是指在化工设备上配置一些自动化装置，代替操作人员的直接劳动，使生产能够不同程度地自动进行。自动化控制是自动控制器、仪器仪表和计算机理论的综合运用，使其能为化工服务。本文主要分析了自动控制理论，并探讨了其在实际生产中的应用。
        关键词：化工仪表；自动化；控制系统；应用研究
        化工产业是创造价值经济的重要组成部分，直接关系到国计民生，与国民经济的其他部门密切相关。化工生产过程往往在密闭的容器和设备中连续进行，对工作人员不利。此外，许多介质具有直接危害人体的化学性质。因此，为了响应“以人为本”的号召，使化工生产正常、高效地进行，有必要将各种工艺参数保持在一定的最佳范围内，使生产过程尽可能自动化。化工生产自动化仪表最直观的部分就是这些数据的控制和维护。
        1化学仪器概述与分类
        自动仪表的分类方法有很多种，可以根据不同的原理进行分类。例如，按仪表所用能量可分为气动仪表、电气仪表和液压仪表（非常少见）；按仪表组合形式可分为基础型仪表、单元组合仪表和综合控制装置；根据仪表安装形式，可分为现场仪表、面板仪表和机架式仪表；随着微处理器的蓬勃发展，根据仪表是否引进，微处理器可分为自动仪表和非自动仪表。根据仪表信号的形式，可分为模拟仪表和数字仪表等，仪表涉及面广，任何一种分类方法都不能将所有仪表按顺序分类，它们具有相互渗透和通讯的功能。例如，变送器具有多种功能，温度变送器可分为温度检测仪表，差压变送器可分为流量检测仪表，压力变送器可分为压力检测仪表。如果用压力法测量液位可分为物位检测仪表，则难以准确分类，中外组合仪表中的计算和辅助装置也难以合并。
        2自动控制过程
        2.1自动控制系统框图
        在自动控制系统的研究中，为了便于对系统的分析，一般采用方框图来表示控制系统的组成。每个环节代表系统的一部分，称为“链路”。在两个块之间，用一条带箭头的线来表示信号之间的关系。指向块的箭头表示此链接的输入，离开块的箭头表示此链接的输出。线旁边的字母表示交互信号。方框图中，X为设定值；Z为输出信号；E为偏差信号；P为发送信号；q为物流信号；y为受控变量；F为干扰效应。当X为正时，Z为负，E=x-Z为负反馈；X为正，Z为正，E=X+Z为正反馈。
        2.2反馈
        自动控制系统是一个闭环系统，它是由反馈的存在引起的。自动控制系统是一个受控变量负反馈的闭环系统。与自动测量、自动操作等开环系统相比，最本质的区别在于控制系统中存在负反馈。自动控制系统框图如图2.2所示。
        3自动控制系统分类
        根据被控变量，如温度、压力等控制系统；根据控制器的控制规律，如比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统；根据工艺过程所控制的被控变量给定值是否发生变化以及如何变化对控制系统进行分类，将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、跟踪控制系统和程序控制系统。
        3.1定值控制方法
        固定值是常量给定值的缩写。在过程生产中，如果控制系统的功能是保持某一生产指标的被控过程参数不变，或要求被控变量给定值不变，则应采用定值控制系统。
        3.2伺服控制系统（自动跟踪系统）
        该系统的目的是使被控过程参数准确、快速地随给定值变化。
        3.3程控系统（顺序控制系统）
        给定值发生变化，但它是一个已知的时间函数，即生产技术指标需要根据一定的时间程序变化。这种系统在批量生产过程中比较常见。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        4控制系统控制指标
        控制系统的过渡过程是测量质量的基础。在大多数情况下，我们希望得到阻尼振动的过程，并以此过程形式讨论控制系统的质量指标。
        控制指标主要有两种类型，一种是时域的单一指标，另一种是时域的综合指标。这里有五个重要的质量指标。
        4.1最大偏差或超调量
        最大偏差是指被控变量在过渡过程中偏离给定值的最大值。在衰减振荡过程中，最大偏差是第一波的峰值。特别是对于一些有约束的系统，如化学反应器爆炸极限、催化剂烧结温度极限等，其最大偏差将受到限制。超调量也可以用来表征控制变量偏离给定值的程度。
        4.2衰减比
        衰减比是衰减程度的指标，是相邻两个峰值的比值。通常用N：1表示。一般来说，n应该在4到10之间。
        4.3残差
        在过渡过程结束时，控制变量的新稳态值与给定值之间的偏差称为残余差，或剩余误差是过渡过程结束时的剩余偏差。具有残余误差的控制过程称为微分调节，相应的系统称为微分系统。相反，它是无误规则和无误系统。
        4.4过渡时间
        从扰动时刻到系统重新建立新平衡点的时间称为过渡时间。通常，在稳态值上下定义一个小范围。当被控量进入该范围而不再超越时，认为被控量已达到新的稳态值，或过渡过程结束。该范围一般设置为稳态值的±5%（有些规定为±2%）
        4.5振荡周期或频率
        在过渡过程中，同一方向的两个波峰（或波谷）之间的间隔称为振荡周期或工作周期，倒数称为振荡频率。在相同衰减比的情况下，周期与过渡时间成正比。一般来说，最好希望振荡周期更短。
        5影响控制指标的主要因素
        自动控制系统可概括为两部分：过程部分（被控对象）和自动装置部分。前者是指与自动控制系统有关的部分。后者是指实现自动控制所必需的自动化仪表设备，通常包括测量和传输装置、控制器和执行机构。
        对于自动控制系统，过渡过程的质量在很大程度上取决于对象的性质。例如，在上述温控系统中，属于对象性质的主要因素有：换热器的负荷大小、换热器的结构、尺寸和材质，以及换热器内的传热、散热和结垢程度。应详细分析不同的自动化系统。
        结语
        随着化工自动化技术应用的深入和应用范围和规模的不断扩大，该仪器可以实现高速、高效、多功能、高机动性和灵活性。我国化工仪表行业的发展水平将迅速迈入更高阶段，化工自动化仪表的应用也将发挥不可估量的作用。化工生产始终把安全放在首位，安全生产与化工仪表的自动化程度密切相关。它不仅实现了生产过程的自动化，而且大大提高了生产控制的准确性和稳定性，从而降低了生产风险。通过加强化工仪表控制自动化技术，可以有效地实现生产过程的自动化，随着技术的进一步发展，将产生更多的网络化、集成化的控制系统，进一步提高化工生产企业的效率。
        参考文献：
        [1]张烨.浅析化工自动化控制的关键技术和仪表控制[J].中国石油和化工标准与质量，2017，37（24）：189-190.
        [2]曾刚.化工仪表中的自动化控制技术分析[J].化工管理，2017（31）：80.
        [3]杨潇.仪器仪表中的自动化控制及其应用[J].科技风，2017（14）：91.
        [4]邹向红.石油化工仪表中的自动化控制技术[J].电子测试，2017（13）：122-123.
        [5]张业成.电气自动化仪表与自动化控制技术探析[J].浙江冶金，2017（02）：17-18.