工业自动化仪表

石化企业规模的扩大也拉动了自动化仪表的市场需求，由于石化行业的生产环境存在易燃、易爆、高温、高压等特殊性，生产装置的运行主要依靠自动化仪表设备来代替人工操控，因此自动化仪表的未来发展也需要结合石化行业的特色，向自动化、防爆、隔爆、耐高温、耐高压方向发展。 由于石化工业提供的三大合成材料与天然橡胶、棉花及钢材等比较产量增加快，带动了建筑、汽车、机械、电子信息、轻工、纺织、农业等相关产业的快速发展，所以石化工业需求更加旺盛，这也促使石化技术快速发展，从而更促进了石化工业自动化技术的快速发展。 石化装置由于大型化、连续化及工艺过程复杂、易燃、易爆、对环境保护要求高等原因，安全性要求日益提高。现场仪表、分析仪表、控制策略及依存的DCS、SIS，管控一体化依存的ERP及相应的计算机系统等，构成了石化企业的自动化解决方案。经过几代人从大干快上到聚精汇神搞建设的努力，石化企业已经成为我国利税大户，事关国计民生，它的点滴进步都牵动着我国工业化的步伐，我们应该更多的研究它，绝不能满足于成套设备进口，自动化行业的国人应该有当大型石化工程主自控承包商（MAC，或称MIV主仪表供应商）的雄心壮志。我们还要看到工艺、设备技术进步之快，自动化行业也应紧跟 应用于石化行业的自动化仪表分析： （1）温度仪表石化现场设备或管道内介质温度一般都需要指示控制，温度范围为-200~ 1800℃，大多数采用接触式测量，在现场指示的水银玻璃温度计多被双金属温度计取代，最常用的是热电阻、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（如在乙烯裂解炉、催化裂化及丙烯腈装置用高速流动状态下测量高温）、表面热电偶（根据测量物体表面形状而定），多点式热电偶（用在反应器、合成塔、转化炉等处），防爆热电偶等。热电阻、热电偶信号多直接进入DCS或其它温度采集仪表，一体化的温度变送器（两线制）等因现场总线技术兴起而逐渐普及。 （2）压力仪表 因压力仪表与安全有关，所以一直受到重视。压力范围为负压到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，精度可达0.1级。压力表分液柱式、弹性式、活塞式（压力校验仪）3类。作为压力调节系统除采用压力变送器将信号送至DCS或其它调节器外，位移平衡式基地式调节器仍常用于现场。 （3）物位仪表 在石化行业一般以液位测量为主，由于测量过程与被测物料特性关系密切，所以除浮力式仪表外，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，其中雷达式（0.3%）、磁致伸缩式（0.05%）以及矩阵涡流式液位计（±1mm）精度高，在石化行业的应用逐步普及。 （4）流量仪表 这是石化行业温、压、液（位）、流四大参数中内容最丰富的一个门类。在市场经济发展的今天对流量计量的重视是不言而喻的，从控制的角度看稳定和优化两大永恒的主题，也要用流量来考核。而流量本身与流体及管道的关系又十分密切。我们今天说的流量，不是一般的流速，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）。面临的要求是：大口径流量、微小流量；高、低温介质的流量；高粘度介质强腐蚀介质的流量；粉料、粘污介质的流量；脉动流、多相流等流量。流量测量原理上大致分有速度法、容积法测量体积流量，直接法、推导法测量质量流量。实际上细分有节流式或差压式（孔板、喷嘴、文丘里管等）、转子式、容积式（椭圆齿轮、腰轮、旋转活塞等）、速度式（水表、涡轮、靶式、电磁、超声波、涡街、质量流量计等）。差压式还有毕托管、阿牛巴管、内锥等，质量流量计有热式质量流量计、科里奥利质量流量计等。在诸多流量计中，国内对电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、内锥流量计近年来推广力量较大。实际上，在管道化生产中，孔板 差压变送器和一体化孔板流量计等仍为主要测量控制流量的手段。日本1997年统计，石化和天然气工厂中孔板等差压式流量计占44.7%~58%。当然各种流量计应用场合不同，有些是不可取代的，如科氏流量计精度可达±0.2%，所以各类流量计有着各自的市场份额。 （5）在线过程分析仪 从工艺上看，生产过程中对温度、压力、流量、液位等工艺参数的保证，只是间接保证最终产品或中间产品的质量合格，所以对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成分分析是非常重要的。又从环境保护的角度看，排放的物质也是要分析和在线监测的。总之，对于分析仪器和在线过程分析仪的需求是迫切的。除去需求旺盛外，分析仪器的高科技含量，特别是对多学科配合要求高等，使得近年来分析仪器的科研和应用投入力量大，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。在线质量分析仪的预处理部分近年也受到重视。近红外（NIR）在线分析仪在炼油方面可在几秒钟或1~2min内测定汽油、柴油等十几种质量参数，而且比传统的辛烷值等测定方法节省投资，这在国内将得到推广；NIR在石化装置方面应用也很广，如聚乙烯、聚丙烯等装置的在线分析；另外在油品调合中用处也很大。此外，pH值、电导率、浊度、溶解氧及水和气体中有害化学物质特别是重金属和SO2、NO、CO、CO2等的分析仪，对石化工艺和环境监测也很重要。（6）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，所以新一代智能式电气阀门定位器，可以帮助改善调节阀性能。调节阀在系统中的重要性自不待言，有资料表明，1级阀门失效为超过1千万美元的不可避免的损失，2级阀门失效为超过10万美元的不可避免的损失。调节阀的特性计算、标准制定、测试验证及设计选用，一直是关键技术。另外，与仪表制造行业有关的通用化、组合化、多功能化也受到重视。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。目前国内主要品种比较齐全，碳钢调节阀在炼油石化企业中应用较多，特殊材质和特殊要求的调节阀还依靠进口。 最后应指出，在石化行业，手轮机构及旁路、切断阀等手动措施、应急措施是很有必要的。总的情况是炼油企业使用国产现场仪表比较普遍；乙烯等石化企业由于国外成套进口较多，近年来也在推进部分检测仪表和调节阀使用国产仪表和合资生产仪表的工作。另外，我国是制造大国，温、压、液、流检测仪表与执行器的价格在中、低端产品市场上还是有竞争力的，如调节阀等就有一定数量的出口，这也引起了有关方面的重视。关于采用现场总线技术方面的情况是：现场仪表与控制室的联络信号以4~20mADC为主，采用HART信号约占40%~50%，另有5%~10%为FF等现场总线信号，在上海赛科、惠州壳牌的大型乙烯联合装置中也只有25%采用FF信号的现场仪表（14375台/16000台），但石化工业现场仪表，向着数字化、智能化、网络化、集成化的方向发展的步伐是坚定的。 除了石化行业外，能源行业对自动化仪表的需求也十分明显。我国目前仍是以煤炭作为主要能源，随着节能减排理念的普及，洁净煤技术及能源高效利用技术逐渐发展起来。这就对自动化仪表提出了更高的要求。而水力发电、石化能、太阳能等能源，也为自动化仪表发展带来了广阔空间。因此向用电、热电联供和集中供热转变、开发新的能源终端消费结构、能量计量收费管理等自动化技术都将成为未来发展的重要发力点。本文转载：亚洲流体网 网站站群建设

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