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石油化工自动化仪表及系统现状与发展
石油化工自动化仪表及系统现状与发展
摘要:工艺、设备技术的不断进步对自动化行业提出更高的要求,通过调研自动化仪表及系统的发展现状与存在的问题。对石油化工自动化的发展前景及发展方向作了概括的展望,提出石油化工自动化的发展要求、方向及趋势。
关键词:石油化工自动化控制系统现状与发展
一、石油化工自动化仪表与系统

自动化仪表,是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具。自动化仪表是一种“信息机器”,其主要功能是信息形式的转换,将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域或频率域表达,信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。
自动化仪表分类与组成
按使用的能源分类:气动仪表、电动仪表和液动仪表(很少见);按仪表组合形式:基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置;按仪表安装形式:现场仪表、盘装仪表和架装仪表;;根据仪表信号的形式:模似仪表和数字仪表。主要有显示仪表和调节仪表以及执行机构组成。
检测、执行与表
温度仪表:石化现场设备或管道内介质温度一般双金属温度计,常用的是热电阻、热电偶。特殊热电阻有油罐平均温度计等;特殊热电偶有耐磨热电偶、表面热电偶,多点式热电偶,防爆热电偶等。
压力仪表:压力仪表与安全有关,范围为负压到300MPa(高压聚乙烯反应器)。压力传感器、变送器和特种压力仪表采用多种原理,而且可用于高温介质、脉动介质、腐蚀介质、粘稠状、粉状、易结晶介质的压力测量,。压力表分液柱式、弹性式、活塞式(压力校验仪)3 类。
物位仪表:在石化行业一般以液位测量为主,除浮力式仪表外,物料仪表没有通用产品,按测量方式分为直读式、浮力式、静压式(差压、压力)、电接触式、电容式、超声波式、雷达式、重垂式、辐射式、激光式、音叉式、磁致伸缩式、矩阵涡流式等。
流量仪表:流量是单位时间内流经有效截面的流体的体积和质量,另外还需要求知管道中一段时间内流过的累积流体的体积和质量(流量积算仪)。流量测量原理上大致分速度法、容积法测量体积流量,直接法、推导法测量质量流量。
在线过程分析仪:主要有液相色谱、气相色谱、质谱、紫外及红外光谱、核磁、电镜、原子吸收及等离子发射光谱、电化学等分析仪器。在乙烯等装置中用工业色谱仪作为在线质量分析仪,用微量水分析仪分析乙烯裂解装置中各种干燥气体的水分。在丙烯腈装置中,使用质谱仪可以在几秒钟内分析多种组分,并经计算机算出转化率。
执行器:由执行机构和调节机构联动构成。石化行业经常使用的是气动执行器,少数液动执行器,其中气动薄膜调节阀又是最常用的,另有少数气动活塞、气动长行程执行机构。气动薄膜调节阀与电气阀门定位器配合使用,可以改善调节阀性能。调节机构(阀)由阀体、阀芯、阀座、上阀盖等构成,其中阀芯有平板、柱塞、开口 3 种类型。按阀体结构分调节阀的产品有直通单座、直通双座、角型、三通型、隔膜型、软管阀、阀体分离阀、凸轮挠曲阀、蝶阀、超高压阀、球阀、笼形阀等。
2. 自动化控制系统
常规控制:从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表、常规DCS、新一代DCS 的变化来看,石化工业自动化的连续控制、批量控制、顺序控制的基本控制策略主要为连续控制,或称反馈控制、回路控制,主要有单回路调