智能自动化仪表在煤化工企业的应用

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一、智能自动化仪表概述

（一）智能仪表发展

十一五期间在中国仪器仪表行业的发展，除2009年外，增长率维持在20%～30%，远高于全球仪器仪表市场的平均水平。然后，基于嵌入式系统内核并成功移植到自动化仪表中，引发了自动化仪表结构的根本变革，以微型计算机为主体的自动化仪表取代传统的电子电路。传统的模拟工具，通过单元电路实现具体功能，仪表控制单元之间缺乏联系，利用嵌入式系统作为仪器的主体是由特殊模块的硬件组成，特殊应用软件包括完整的命令识别、数据处理和自适应学习功能。

（二）智能仪表功能

智能仪表的软硬件体现为集成度高、体积小、结构简单、可靠性高。目前，智能仪表在煤化工中的应用，其主要特点是：（1）精度高。智能仪表可实现自动范围煤化工生产现场的开关，当数据误差可调范围测量范围小，测量范围可调根据目标变化的测量，确保监测数据的准确性和实时性，同时也保证了测量的高精度，具有在煤化工生产现场数据采集的重要意义。（2）随着自动化仪表的智能化，具有实时数据采集与处理，对微处理器计算能力有帮助的反馈调节，机械设备根据煤化工的监测和反馈信息领域的自我学习和修复，进一步调整为监测对象的智能仪器的操作方案，如温度补偿、压力和急救站运行。（3）TCP/IP协议在嵌入式设备中的使用与互联网的推广介绍，智能终端设备接入网络，可以与远程设备通信，包括远程数据传输、远程控制等功能，实现无人操作，特别是在高风险的“有毒有害场所”，大大提高了生产安全，减少污染风险，保障人身安全。这也是智能仪表发展的一个重要方向。

二、小型煤化工与大型煤化工所配仪表的区别

根据生产规模、产量及自动化程度的差异，可以将煤化工分为两大类，分别是小型和大型。针对这两种情况，自动仪表的使用也有很大的区别。例如，生产规模小，产量低，自动化程度低，单一的小型煤化工产品应配置单回路控制，简单的联锁保护或无联锁保护系统。根据煤化工企业的现代化要求以及大规模生产的特点，其自动化程度比较高，要求生产持续稳定进行，因而企业必须要具高精度、智能数字仪表，可靠性高，运行稳定，安全和快速反应系统毫秒SIS系统，耐用的智能控制阀。DCS系统需要在控制模式、程序、手段、提示等方面不断完善。在生产过程中，操作程序，可连续控制，联锁停车步骤，安全阀控制时间进入SIS系统，操作人员按启停按钮，系统可实现自动启停。

三、现代煤气化装置核心仪表配置系统的要素

为了控制现代煤气化工厂，有必要了解现代煤气化工企业的生产模式。煤气化工厂现代化主要是在氧蒸汽高温和强烈的放热化学反应在高压下煤的气化炉，因此有必要对所有和气化炉相关设备、仪表、阀门、电机必须符合设计要求和反应炉内介质的温度、压力、流量、液位稳定有效。如果稍有不慎，可能会造成状态失常，设备运行事故造成的损坏，会出现严重的火灾、爆炸、中毒等。为了尽可能的避免出现事故造成不必要的损失，你需要对操作设备进行严格的审核，操作过程中必须要按照要求进行，还需要配备DCS，SIS仪表联锁保护。操作装置的可靠性取决于仪器的可靠性。因此，化工企业需要考虑仪器系统的最佳分配时间，同时也可以根据需求选择合适的仪器，以节省资金。本文主要从以下五个方面进行论述：自动化仪表（1）DCS应根据系统的选型大小选择，最好预留剩余空间30%进行系统扩展和技术改造。（2）SIS的选择非常重要，因为SIS是系统稳定运行的核心，选择需要谨慎。（3）仪器的选择可根据所需仪器的类型和功能确定仪器的等级。（4）选择现场联锁点仪表，一般采用3取2，可减少仪器传输数据的失真。（5）控制阀的选择非常重要，根据工艺介质的种类，对阀芯进行特殊选择。

四、煤化工企业智能自动化仪表应用

目前，智能仪表已经在现代煤化工企业有广泛的应用，基于智能自动化仪表的特点，其应用主要集中在对煤化工现场作业的智能检测、对采集数据进行实时传输、对作业现场进行实时控制和监测以及对现场设备进行远程控制等方面。

（一）智能检测

目前，对煤化工企业自动化仪表的范围包括6个主要控制功能DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH（MEH）。各模块的功能与集成单元结合在一起，就可以实现对机组进行数据检测、过流保护和报警控制、设备控制等功能，功能集成保证了系统的可靠性，提高了自动化水平。智能仪器仪表，嵌入式微处理器的使用，通过检测生产线良好测试程序的编写，集强度、温度和湿度等条件的定点采样，既保证了检测的准确性，又可以实现无人值守，提高生产效率。污水、煤渣、煤灰和吹灰系统的处理，可以根据实际需求进行。

（二）数据传输

智能自动化仪表的特点是通信网络的参考。智能检测数据存储在本地，由于有限的存储工具，不是大数据的积累，当嵌入式设备的网络功能，提高了检测的实时数据通过网络传输到控制终端的数据存储和分析，如污水处理过程中，水质成分检测的成分，通过通信协议的数据传输到控制终端、显示终端，只要有网络就可以在局域网中的废水得到金属离子的含量，达到实时监控的目的。

（三）现场控制

现代大型煤化工企业在4-20mA信号叠加HART通信为高危作业更多的煤化工企业仪表信号模型的控制系统，如含有一氧化碳、硫化氢和二氧化硫等有毒有害气体检测设备的手动控制，危险因素高，和自动化仪表在现场检测装置，通过有效的治疗，现场数据通过反馈系统的变化检测策略，调整检测可以完成国家控制现场检查，降低煤化工企业的生产事故。

（四）远程监控

当自动化仪表故障，设备报警处理和反馈，通过网络发送警告，及时了解现场设备所产生的图像和视频监控可操作数据和设备，这是智能仪表在煤化工企业的应用。加强远程监控功能，避免因设备老化严重泄漏而造成的数据监测不准确和炉渣、废气、废水的污染，实现终端的功能安全、易操作。

智能仪表的发展必然带动着整个煤化工企业向更加现代化的方向发展，煤化工产业对其工艺和应用场合的要求也与日俱增，这就要求智能仪表需要在不断发展的智能化理论基础上向高级智能化仪表的研究开发。此外煤化工产业对智能化仪表的稳定性要求较高，保证可靠性是批量生产和投放市场的关键。智能仪表在煤化工企业的应用功能还有很大的开发潜力，与互联网的结合必然成为煤化工智能仪表发展的趋势和方向。

作者:韩登冠 单位:新疆天业集团天智辰业化工有限公司智能化部