张道齐
青岛三华泰工程技术有限公司山东青岛266500
摘要：在化工工业生产中应用自动化仪表，需要根据生产情况，选用合适的仪表，利用仪表的监测等功能，可以及时获取生产参数，根据生产参数调节生产设备，使化工生产处于安全稳定的状态。此外加强自动化仪表的检修和保养工作，一方面延长仪表的使用寿命，降低运维成本，另一方面提升化工生产的自动化水平，促进化工企业快速发展，从而创造更多的经济效益。
关键词：化工工业仪表；自动化过程；仪表选择
引言
我国工业企业在发展过程中，十分重视仪表在化工生产中的作用，要求化工生产中使用的设备，应具备监测、显示以及报警等自动化功能，借助仪表构建自动化生产管理体系，在自动化生产状态下，可以提升企业的生产效率，有效消除化工生产中产生的安全隐患，有效避免安全事故。此外仪表具备自动化功能，可以完成自我检测，及时解决仪表存在的质量问题，延长使用寿命，进一步控制企业的生产成本。
1工业仪表自动化的优势
工业生产中使用自动化仪表，其优势主要体现在：(1)仪表可以自动存储生产数据，化工设备在运行过程中，出现的任何数据，均会被仪表自动记录，为工作人员调试、检修等工作提供参考依据；(2)实时传输数据，化工设备在生产时，如果出现异常情况，自动化仪表会及时向工作人员发出预警；(3)自动计算，自动化仪表会计算和处理生产设备产生的数据，使数据符合设备的生产需求，保证设备正常的运行；(4)可视化编程，工作人员根据企业实际情况，通过自动化仪表进行编程，使设备按照编程要求自行运行，在运行中可以完成生产任务。
2比色法与氧化锆分析仪器法测定微量氧的比对试验
分别使用比色法(GB/T5831－2011)与氧化锆分析仪对同一样品中的氧含量进行测定，对试验数据按数理统计方法进行分析，以对实验室检测结果进行监控，验证检测结果的有效性。
2.1方法原理
2.1.1比色法
在密闭的分析器中，样品气体中的氧与一价无色铜氨溶液定量反应生成二价蓝色的铜氨溶液，与标准色阶进行目视比色，由比色所选定的标准色阶相当的氧量与样品气体的体积之比，即为氧在样品气体中的含量(体积分数)。测定试验过程主要使用氧分析器、比色管、储液瓶、吸气瓶等玻璃量器，使用氨水、氯化铵、硫酸铜、碘化钾、冰乙酸、盐酸、铜线等化学试剂及材料。
2.1.2氧化锆分析仪法
氧化锆氧分析仪依据氧化锆测氧电池来测量氧含量。当温度>550℃，就会发生一个重要的自然现象，那就是以氧化钇为稳定剂的氧化锆能够引导氧离子的移动，促使氧离子移动的动力是氧化锆两侧不同氧分压，即被检测气体与参比气不同的氧含量偏差。检测时，根据气体扩散原理，氧化锆两侧会发生氧离子的扩散运动，使用已知含量的空气作为参比气，氧离子会从高压侧向低压侧通过氧化锆转移，通过氧化锆两侧的铂金电极收集被转移的氧离子，就会在氧化锆两侧形成一个电压。氧化锆氧分析仪利用传感器测量样品中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，从而达到检测样品气中氧含量的目的。
2.2试验过程及数据
2.2.1比色法
按照标准规定的方法对样品气进行第一次分析，将反应前所取的反应液与标准色阶进行比色，即零点比色，结果为“0”号。将反应液倒入分析器，激烈震荡3～5min，再将反应液返回并充满分析器比色管，选取与分析器比色管中反应液颜色相同或相近的标准色阶进行反应比色，即反应比色，结果为“6”号，根据各色号对应的氧含量、试验温度、大气压力等参数，按照方法标准中给出的计算公式进行计算，得出结果为5.07(10－6，体积分数)。再重复进行5次分析，结果如表1所示。
表1比色法测定氧含量试验结果
2.2.2氧化锆分析仪法
本实验室使用的是英国仕富梅生产的4100型氧分析器，按仪器使用说明书进行开机预热，使设备达到良好的使用状态。预热完成后首先使用合成空气对分析仪的量程高点进行校准，然后使用含氧量为8×10－6(体积分数)的氮气对量程低点进行校准(校准周期根据实验室使用情况进行确定，一般为一个月左右)。仪器完成校准后通入样品气，调节气体流量，待读数稳定后，记录试验结果，重复进行6次试验，结果如表2所示。
表2氧化锆分析仪法测定氧含量试验结果
2.3数据分析判断
使用不同的方法测定同一样品，所得到的结果平均值会存在差异，造成这种差异有两种可能性，一种是个平均值之间并无显著差异，只是在有限次测量中由于随机因素的的影响，使得测定的平均值之间有些波动，另一种可能是各测定结果平均值之间确有显著差异，利用t检验数理统计方法可以帮助我们进行判断。对两种方法测定结果平均值进行比较分析，利用t检验法进行结果判定。首先用F检验法判断两个平均值的精密度是否有大的差异:
查F表，在给定的包含概率为p=0.95，也就是显著性水平为α=1－p=0.05时，F表=4.28，故F计算≤F表，两组平均值的精密度没有显著差异，可继续使用t检验法对两组试验结果的一致性进行判断。我们对两组试验结果用下式进行比较:
式中，n1、n2为两组的测量次数，s合为s1和s2的合并方差，
将试验结果带入上式计算出t计算值为:t计算=1.56。查JJF1059.1－2012《测量不确定度评定与表示》附录B中的t分布表可得，在自由度为n1+n2－2=10，置信度为95%时的t临界值为:t临界=2.23，可以看出，t计算值小于t临界值，两种方法测得的结果无显著差异。
根据使用比色法和氧化锆分析仪法测定氧含量的比对试验数据，并利用t检验数理统计分析方法对数据进行分析判断，结果表明:使用两种方法对同一样品中的氧含量进行测定，二者结果无显著差异(显著性水平为0.05)，本实验室该检测项目的质量控制结果满意，达到预期。从两种方法使用的仪器设备、原材料及操作过程来看，使用氧化锆分析仪器进行氧含量的测定，相对于比色法有以下优势:1)氧化锆分析仪法操作简单、分析速度快、灵敏度高;2)氧化锆分析仪法不需要配置化学溶液，无需进行复杂的化学反应操作，且不需要进行计算，可在仪器上直接读取试验结果，大大降低了分析分析人员的操作能力要求和劳动强度;3)氧化锆分析仪法相比于比色法，避免了分析人员与化学试剂的接触，杜绝了危化品对分析人员的意外伤害;4)氧化锆分析仪法无化学废弃物产生，无需进行化学废弃物的处理，降低了实验室处理化学废弃物的支出费用，且在一定程度上减少了环境污染。
3仪表自动化在化工工业控制策略
3.1对仪表自动化控制技术进行优化
在信息技术快速发展的背景下，信息技术在各个行业都获得了比较广泛的应用，而此时仪表自动化技术也应和信息技术进行更深入的结合，向多元化、先进化的方向发展。应基于普通的仪表自动化技术，加强化工生产中控制技术的优化和创新，从而提高仪表自动化的水平，提高化工生产的效率，提高企业的经济效益。随着智能化技术的发展，智能技术已经被应用到化工仪表自动化中，有效地提高了化工仪表自动化的水平，使其可以更好地为化工生产服务。
3.2人机界面优化
在化工生产过程中，仪器仪表自动化技术的正常运行，需要与之对应的工作设备、显示仪表和指示灯等作为支撑。在化工生产过程中，仪表自动化系统运行过程中，自动设备会按照预先设定的程序自动运行，与此同时，还需要相关技术人员根据流程进行具体操作，因此为了提高仪表自动化的效果，进行人机界面的优化是非常有必要的，通过这样的方式可以促进人机的融合程度，从而促进仪表自动化控制水平的提升。
结束语
化工生产过程中，为了对生产过程进行更加精准的控制，需要应用仪表来对物质的状态进行测量。应用自动化仪表，可以提高测量的效率和准确性，在提高化工生产效率的同时，还可以提高化工生产的安全性，基于此，对化工工业仪表自动化进行介绍，并且探讨了化工工业仪表自动化过程中仪表的选择。
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