化工職稱論文范文(2)
化工職稱論文范文
化工職稱論文范文篇二
化工自動化分析
摘要:化工生產(chǎn)過程自動化是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科,它是利用自動控制器儀表學(xué)科,以及計算機(jī)學(xué)科的理論與技術(shù),服務(wù)于化學(xué)工程學(xué)科的。
關(guān)鍵詞:化工儀表;化工自動化
中圖分類號:TP
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1672-3198(2010)21-0296-02
1 引言
化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中必不可少的重要組成部分,它不但直接影響國計民生而且與國民經(jīng)濟(jì)的其他部門密切相關(guān),同時又是農(nóng)業(yè)、輕工、紡織、國防、交通運(yùn)輸?shù)炔块T發(fā)展的不可或缺的基礎(chǔ)工業(yè)之一。化工生產(chǎn)過程,往往是在密閉的容器和設(shè)備中,在高壓、真空、高溫、深冷的情況下連續(xù)進(jìn)行的。此外,不少介質(zhì)還具有毒、易燃、易爆、有腐蝕的性質(zhì)。因此,為使化工生產(chǎn)正常地、高效地進(jìn)行,就必須把各項(xiàng)工藝參數(shù)維持在某一最佳范圍之內(nèi),并盡量使生產(chǎn)過程自動化、現(xiàn)代化。所謂化工生產(chǎn)過程自動化,就是在化工設(shè)備上,配置一些自動化裝置,代替操作人員的部分直接勞動,使生產(chǎn)在不同程度上自動地進(jìn)行。
2 化工自動化釋義及其重要意義
在化工設(shè)備上,配備上一些自動化裝置,代替操作人員的部分直接勞動,是生產(chǎn)在不同程度上自動地進(jìn)行,這種用自動化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法稱為化工自動化。實(shí)行化工自動化的重要意義:
(1)加快生產(chǎn)速度,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量;
(2)減輕勞動強(qiáng)度,改善勞動條件;
(3)能夠保證生產(chǎn)安全,防止事故發(fā)生和擴(kuò)大,達(dá)到延長設(shè)備使用壽命,提高設(shè)備利用能力的目的;
(4)生產(chǎn)過程自動化的實(shí)現(xiàn),能根本改變勞動方式,提高工人文化技術(shù)水平,為逐步地消滅體力勞動和腦力勞動之間的差別創(chuàng)造條件。
3 化工自動化儀表與控制系統(tǒng)的基本現(xiàn)狀
進(jìn)入21世紀(jì),我國制造業(yè)的高速發(fā)展,拉動了對化工自動化儀表與控制系統(tǒng)的需求,我國新上的大型項(xiàng)目所用化工自動化儀表和控制系統(tǒng)的先進(jìn)程度已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。當(dāng)前傳統(tǒng)制造業(yè)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)過了輝煌期,與之配套的化工自動化儀表自然就增長緩慢。化工自動化儀表發(fā)展的熱點(diǎn)在新興市場的價格問題從兩個方面夾擊儀表制造商,一是新興市場的用戶對產(chǎn)品價格敏感度很高;二是在那里往往可以找非常便宜的替代品,這樣就難以激發(fā)跨國企業(yè)花大成本研制新型儀表。
雖然化工自動化儀表新產(chǎn)品的推出速度減緩,但是化工自動化儀表的技術(shù)發(fā)展史持續(xù)不斷的,化工自動化儀表制造商近兩年新技術(shù)發(fā)展積極性不高,但化工自動化儀表用戶發(fā)展自動化技術(shù)的積極性越來越高。最近,在信息技術(shù)的融入、儀表安全技術(shù)、無線通信技術(shù)等各方面都有令人矚目的發(fā)展。另外國外新產(chǎn)品推出的減速,為我國化工自動化儀表的發(fā)展帶來了機(jī)遇。國內(nèi)化工自動化儀表近兩年繼續(xù)健康發(fā)展,信息安全、過程自動化、環(huán)境和質(zhì)量控制、無線與網(wǎng)絡(luò)通信、企業(yè)集成;這六個方面反映了近兩年化工自動化儀表領(lǐng)域的主要發(fā)展動向。
4 化工自動化的發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及其在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛和深入的應(yīng)用,近幾十年工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展體現(xiàn)著兩個明顯的特征,一是生產(chǎn)規(guī)模越來越大,二是生產(chǎn)技術(shù)水平越來越高。長期以來,我國化學(xué)工業(yè)技術(shù)水平較低,導(dǎo)致能耗物耗高,限制了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。要改變這種局面,根本的出路就是走科技進(jìn)步的道路,采用先進(jìn)實(shí)用的技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。鑒于化學(xué)工業(yè)工藝復(fù)雜、高溫、高壓,許多物料易燃、易爆、有毒等特性,特別需要有劑干粉,活性恢復(fù)率超過100%。利用其它有機(jī)廢水也可生產(chǎn)性能良好的絮凝劑?？煽坑行У臋z測與控制手段來保證安全生產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。
4.1 先進(jìn)控制及其特點(diǎn)
先進(jìn)控制(APC)是那些不同于常規(guī)單回路控制,并具有比常規(guī)PID控制效果更好的控制策略的統(tǒng)稱,這些控制策略是先進(jìn)性的,但它們目前在工業(yè)過程中還很少被使用。由于先進(jìn)控制的內(nèi)涵豐富,同時帶有較強(qiáng)的時代特征,因此至今對先進(jìn)控制還沒有嚴(yán)格的、統(tǒng)一的定義。先進(jìn)控制最具有代表性的技術(shù)是“多變量預(yù)估控制”。先進(jìn)控制具有以下主要特點(diǎn):
(1)與傳統(tǒng)的PID控制不同,先進(jìn)控制是一種基于模型的控制策略,如模型預(yù)測控制和推斷控制等。智能控制正成為先進(jìn)控制的一個重要發(fā)展方向;
(2)先進(jìn)控制通常用于處理復(fù)雜的多變量過程控制問題,如大時滯、多變量耦合、被控變量與控制變量存在著各種約束等。
(3)先進(jìn)控制的實(shí)現(xiàn)需要足夠的計算能力作為支持平臺。近一二十年來,計算機(jī)的飛速發(fā)展及各種功能強(qiáng)大的應(yīng)用軟件的不斷推出為這個平臺提供了可能。
4.2 先進(jìn)控制的主要內(nèi)容
4.2.1 過程辨識技術(shù)
過程辨識技術(shù)即確立一些變量以及它們之間的相互關(guān)系來表征一個實(shí)際過程。對于一個復(fù)雜工業(yè)過程,需要借助強(qiáng)有力的辨識軟件,根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者獲取的實(shí)際工業(yè)數(shù)據(jù),在剔除一些錯誤或虛假數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對有效數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)組織,最終在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場裝置試驗(yàn),建立一個多輸入多輸出的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。
4.2.2 過程變量數(shù)據(jù)的采集、處理和軟測量技術(shù)
過程變量的采集是指與生產(chǎn)過程有關(guān)的過程變量的具體數(shù)值的實(shí)際測定和匯總。利用大量的實(shí)測信息是先進(jìn)控制的優(yōu)勢所在,由于這些數(shù)據(jù)是實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場測量得到的,保證了這些數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。實(shí)際生產(chǎn)中有些變量是不能直接測量得到的,例如飽和蒸汽壓、反應(yīng)熱、某些精餾塔兩端質(zhì)量指標(biāo)等,這類變量的數(shù)值在先進(jìn)控制中只能借助軟測量技術(shù)得到。
4.2.3 先進(jìn)控制策略
先進(jìn)控制采用合理的控制目標(biāo)和控制結(jié)構(gòu),可更好地適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過程的需要。先進(jìn)控制所采取的主要策略有:
(1)個別重要過程變量控制性能的改善,主要采用單變量模型預(yù)測控制與原控制回路構(gòu)成所謂的“透明控制”方式;
(2)解決約束多變量過程的協(xié)調(diào)控制問題,主要采用帶協(xié)調(diào)層的多變量預(yù)測控制策略;
(3)先進(jìn)控制涉及的主要控制策略有:傳統(tǒng)的串級、比值、前饋控制等,當(dāng)前的推斷控制、基于模型的多變量預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、協(xié)調(diào)控制、質(zhì)量卡邊控制、統(tǒng)計過程控制等以及正在興起與開發(fā)中的智能控制,包括專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)控制、非線性控制和魯棒控制等;
(4)在線檢測和處理系統(tǒng):包括過程的在線故障檢測、預(yù)報、診斷和處理等。
5 化工自動化控制儀表優(yōu)勢功能
化工自動化控制儀表主要特點(diǎn)是采用先進(jìn)的微電腦芯片及技術(shù),減小了體積,并提高了可靠性及抗干擾性能。實(shí)現(xiàn)真正的以逸待勞以及待人的目的。
(1)儀表有了可編程功能:計算機(jī)的軟件進(jìn)入儀表,可以代替大量的硬件邏輯電路,這叫硬件軟化。特別是在控制電路中應(yīng)用一些接口芯片的位控特性進(jìn)行一個復(fù)雜功能的控制,其軟件編程很簡單(即可以用存儲控制程序代替以往的順序控制)。而如果帶之以硬件,就需要一大套控制和定時電路。所以軟件移植入儀器儀表可以大大簡化硬件的結(jié)構(gòu),代替常規(guī)的邏輯電路。
(2)儀表有了記憶功能:以往的儀表采用組合邏輯電路和時序電路,只能在某一時刻記憶一些簡單狀態(tài),當(dāng)下一狀態(tài)到來時,前一狀態(tài)的信息就消失了。但微機(jī)引入儀表后,由于它的隨機(jī)存儲器可以記憶前一狀態(tài)信息,只要通電,就可以一直保存記憶,并且可以同時記憶許多狀態(tài)信息,然后進(jìn)行重現(xiàn)或處理。
(3)儀表有了計算功能:由于自動化化儀表內(nèi)含微型計算機(jī),因此可以進(jìn)行許多復(fù)雜的計算,并且具有很高的精度。在自動化儀表中可經(jīng)常進(jìn)行諸如乘除一個常數(shù)、確定極大和極小值、被測量的給定極限檢測等多方面的運(yùn)算和比較。
(4)儀表有了數(shù)據(jù)處理的功能:在測量中常常會遇到線性化處理、自檢自校、測量值與工程值的轉(zhuǎn)換以及抗干擾問題。由于有了微處理器和軟件,這些都可以很方便的用軟件來處理,一方面大大減輕了硬件的負(fù)擔(dān),又增了豐富的處理功能。自動化儀表也完全可以進(jìn)行檢索、優(yōu)化等工作。
6 化工自動化控制儀表的功能開發(fā)
(1)儀表的測量精度高了:由于自動化儀表的中心控制系統(tǒng)是微型計算機(jī),可以進(jìn)行快速多次重復(fù)測量,然后求平均值。這樣就可以排除一些偶然的誤差與干擾。
(2)儀表具有修正誤差的能力:實(shí)時地修正測量值誤差是較為復(fù)雜的功能。裝有微處理器的儀表可以減少誤差,依靠限制干擾來提高精度。
(3)儀表能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制功能:實(shí)現(xiàn)自動化以后,一些常規(guī)儀表不易實(shí)現(xiàn)的功能,在自動化儀表中就很容易實(shí)現(xiàn)。比如一臺氣相或液相色普儀,這種儀器利用對于復(fù)雜化學(xué)混合物進(jìn)行色層分離的方法來確定樣品中存在的每一種化學(xué)成分的含量。
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