摘要：自控儀表系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中肩負(fù)著數(shù)據(jù)采集、分析、存檔、控制以及監(jiān)視等多方面任務(wù)，而自控儀表又分為兩部分，即自動(dòng)化控制系統(tǒng)與自動(dòng)化儀表。其中，自動(dòng)化儀表的選擇與使用直接影響化工生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定。安全生產(chǎn)是化工行業(yè)賴以生存的基石，因此，本文探討了化工行業(yè)中自動(dòng)化儀表的種類、選型及應(yīng)用，以供參考。
在化工行業(yè)中，無(wú)論是流程工業(yè)還是間歇性生產(chǎn)，都不可避免地要用到自動(dòng)化生產(chǎn)裝置或者系統(tǒng)。在科技高速發(fā)展的**，儀表已和以前不太一樣，變得更加精確，更加穩(wěn)定，合理選型、科學(xué)應(yīng)用儀表有助于化工企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展；反之，如果選型不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)或者系統(tǒng)跳車等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜肮ぷ魅藛T生命安全。
1 自動(dòng)化儀表行業(yè)背景
在 20 世紀(jì) 50 年代之前，技術(shù)不夠發(fā)達(dá)，工業(yè)儀表主要以液動(dòng)式、機(jī)械式這兩種類型存在。由于這兩種類型的體積龐大且功能單一，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的指示和記錄。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路與嵌入式芯片的革新，系統(tǒng)總線技術(shù)的興起，自動(dòng)化儀表日漸朝著標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、集成化方向推進(jìn)。時(shí)至**，單從外觀已很難分辨測(cè)量原理，但是萬(wàn)變不離其宗，儀表仍然由傳感器和變送器組成，有些儀表嵌入了控制器的部分功能。
2 自動(dòng)化儀表的種類
2.1 壓力儀表
壓力儀表分為就地壓力表、低溫液氮液位計(jì)、磁性浮子液位計(jì)三大類。就地壓力表一般為彈簧管壓力表，在小壓力情況下可選擇膜盒壓力表。低溫液氮液位計(jì)與磁性浮子液位計(jì)主要是使用硅諧振傳感器，比如，EJA 的單晶硅諧振傳感器。壓力儀表的一般安裝方式分為引壓管安裝和螺紋安裝，測(cè)量腐蝕性介質(zhì)也可使用隔膜安裝。
2.2 溫度儀表
溫度儀表分為就地溫度計(jì)、溫度變送器兩大類。就地溫度計(jì)一般為雙金屬溫度計(jì)，也有電子式數(shù)顯溫度計(jì)。溫度變送器一般由感溫元件和變送單元組成。感溫元件一般為熱電阻或熱電偶，也有采用數(shù)字式傳感器，如18B20等。變送單元主要將感溫元件的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成DDZ Ⅲ型儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。針對(duì)溫度儀表的安裝，一般配溫度計(jì)保護(hù)套管。
2.3 流量?jī)x表
流量?jī)x表分為就地流量計(jì)和流量變送器兩大類。就地流量計(jì)一般為浮子流量計(jì)、葉輪式流量計(jì)、容積式流量計(jì)，這幾種流量計(jì)在沒(méi)有供電的情況下仍然可以工作。流量變送器種類豐富，按照原理分為體積流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)，*常見(jiàn)的是節(jié)流差壓式流量計(jì)，如孔板流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)、楔形流量計(jì)等，還有電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)、靶式流量計(jì)以及超聲波流量計(jì)等。以上流量計(jì)測(cè)量值均為體積流量，要轉(zhuǎn)換成質(zhì)量流量，需引入溫壓補(bǔ)償或者密度系數(shù)換算。另外還有一些流量計(jì)可直接獲得質(zhì)量流量，如科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、熱式質(zhì)量流量計(jì)等。
2.4 液位儀表
液位儀表分為就地液位計(jì)和磁性液位計(jì)兩大類。就地液位計(jì)一般為石英玻璃管液位計(jì)和低溫液氮液位計(jì)。液位變送器可分為接觸式和非接觸式兩部分，一般有遠(yuǎn)傳低溫液氮液位計(jì)、浮筒液位計(jì)、磁致伸縮液位計(jì)、差壓式液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)、射頻導(dǎo)納液位計(jì)以及超聲波液位計(jì)等。
2.5 其他儀表
除了上述儀表，還有一些其他儀表，如PH計(jì)、電導(dǎo)率儀、在線分析儀表以及化驗(yàn)室分析儀表等。其一般起到監(jiān)測(cè)作用，為控制結(jié)果提供反饋。
3 自動(dòng)化儀表的選型
從以上分析可以看出，儀表的測(cè)量原理非常多樣，不同的工況應(yīng)選擇不同的儀表，如果使用不當(dāng)，可能造成嚴(yán)重的后果。
3.1 工藝目標(biāo)
由于化工企業(yè)被測(cè)變量物料性質(zhì)不同要綜合考量，使用儀表的原理、材質(zhì)、測(cè)量方式。選型時(shí)應(yīng)著重考慮物料的工藝性質(zhì)，包括并不**于狀態(tài)、密度、操作溫度、操作壓力、正常工況數(shù)據(jù)、*大值以及*小值、物料組成、相對(duì)分子質(zhì)量、電導(dǎo)率、黏度、酸堿性以及腐蝕性等數(shù)據(jù)。通過(guò)分析以上數(shù)據(jù)，*先要確定測(cè)量形式，再進(jìn)行材質(zhì)選型，*后根據(jù)其他要求確定附件規(guī)格。另外，還要分析工藝介質(zhì)的變動(dòng)性。由于批次不同，介質(zhì)物理特性與化學(xué)特性也會(huì)有所變化，要綜合分析選擇。在高溫、高壓或重度危險(xiǎn)源處使用的儀表，也要特殊考慮。
3.2 經(jīng)濟(jì)性
儀表選型應(yīng)合理考慮經(jīng)濟(jì)性，儀表材質(zhì)的選擇并不是越高越好，常規(guī)儀表的接液部分材質(zhì)一般選擇比管道材質(zhì)高一個(gè)等級(jí)的材質(zhì)，若材質(zhì)價(jià)格較高也可與管道同等級(jí)配置。在工藝允許的情況下，可通過(guò)膜片鍍金、襯聚四氟乙烯等工藝替代鉭、鉑、哈氏合金等貴金屬。此外，對(duì)價(jià)格影響較大的是精度，精度越高，價(jià)格越貴，建議選擇合理的精度，沒(méi)有必要盲目追求高精度。
3.3 智能化
自動(dòng)化儀表的智能化一般指兩方面：①儀表本身測(cè)量的多樣性和數(shù)據(jù)處理能力；②儀表自我診斷能力和通信能力。當(dāng)代儀表智能程度已經(jīng)很高，一臺(tái)電磁流量計(jì)，內(nèi)部可能集成了溫度傳感器、壓力傳感器、密度傳感器以及電導(dǎo)率傳感器等多個(gè)傳感器。經(jīng)過(guò)內(nèi)部運(yùn)算，這些數(shù)據(jù)通過(guò)總線可全部上傳到上位機(jī)，可實(shí)現(xiàn)一表多用，準(zhǔn)確性也較高。
3.4 安裝方式
安裝方式對(duì)儀表測(cè)量的影響非常大，即使同一種測(cè)量原理的儀表，不同廠家的安裝要求也會(huì)不同，所以在安裝過(guò)程中，要綜合考慮安裝方式，比如：水平、豎直安裝。此外，要滿足直管段要求、滿管要求、法蘭要求以及震動(dòng)要求。安裝位置要便于檢修、維護(hù)、更換。
4 自動(dòng)化儀表的應(yīng)用
自動(dòng)化儀表的合理選型對(duì)其穩(wěn)定性、壽命有很大的影響，在石油化工、煤化工、精細(xì)化工中，信號(hào)采集是控制的龍頭。以下列示例對(duì)儀表選型的影響進(jìn)行說(shuō)明。
在某項(xiàng)目改造的過(guò)程中，主反應(yīng)裝置已就位，但是工藝要求在某物料滴加管道上加一臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)，由于管道不長(zhǎng)，且靠重力把物料壓下去，因此，儀表選型時(shí)受到管道長(zhǎng)度、空間、操作壓力不足等多方面的影響，安裝后試車時(shí)儀表運(yùn)行異常，顯示流量與實(shí)際流量不符。后經(jīng)分析，判斷是由于物料不滿管、表前壓力不足導(dǎo)致流量未達(dá)到設(shè)計(jì)流量。因?yàn)橐呀?jīng)試車，無(wú)法動(dòng)火變更管線，后來(lái)經(jīng)過(guò)工藝研究后決定將儀表前所有閥門(mén)全開(kāi)，用表后的一個(gè)手閥控制物料要求，方能滿足要求。
5 結(jié)論
自動(dòng)化儀表的選型與應(yīng)用，對(duì)化工行業(yè)生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定至關(guān)重要。一代代的自控儀表人將時(shí)間和精力花費(fèi)在儀表選型之中，促使當(dāng)前儀表的智能化程度越來(lái)越高，安裝的要求越來(lái)越低，使材質(zhì)的選擇更具有經(jīng)驗(yàn)傳承性，安裝方式也具有指導(dǎo)性。相關(guān)人員要根據(jù)工藝指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性、智能化以及安裝方式的要求，合理選擇儀表，合理使用儀表，保證化工裝置生產(chǎn)穩(wěn)定有序長(zhǎng)久。