硫酸厂化工生产控制自动化仪表探析

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随着社会的飞速发展，市场对化工制品需求量与日俱增，积极应用自动化仪表对化工生产过程开展自动化控制已成为大势所趋，这也是化工企业提升化工生产水平及能力、提高市场竞争力的重要途径。硫酸厂是化工行业的重要构成之一，优化硫酸厂化工生产自动化控制，不仅可以为硫酸厂及相关行业的长远发展奠定基础，还能降低硫酸厂化工生产过程中产生污染物量，从而减少对环境造成的污染。

1化工生产控制自动化仪表概述

化工生产自动化是指应用现代化自动化设备来替代大部分人工操作，通过在自动化设备中设置化工生产所需的各项工艺参数，来自动检测、调节、优化控制管理化工生产过程。在化工生产自动化过程中，工作人员的参与度较低，化工生产设备会根据指令要求完成相应操作。自动化仪表是化工生产控制自动化的自动化设备，由多种自动化元件精密设计加工而成，种类很多，具备控制、测量、显示、记录等功能［1］。在化工生产过程中应用自动化仪表可以控制相应组件完成相应操作，还能记录化工生产过程的数据，通过实时数据对生产程序进行实时调节，不仅可以提高化工生产精度与效率，还能降低化工生产过程中产生的化学产品对工作人员造成的伤害。此外，在化工生产过程中应用自动化仪表，能对整个化工生产过程进行记录和监控，发挥危害报警功能，在降低化工企业损失的同时保障工作人员人身安全。化工生产控制自动化仪表已逐步成为化工生产中的核心产品，科学加以应用对促进化工企业实现长远发展具有重要意义。

2化工生产控制自动化仪表分类

随着自动化技术的发展，自动化仪表在化工领域的应用也越来越广泛，种类也越来越多，从自动化仪表测试对象来看主要可以分为压力仪表、温度仪表、流量仪表、物位仪表等。

2.1压力仪表

压力是化工生产中的关键要素，很多化学反应的发生都需要一定的压力条件，而压力的大小不仅决定了化学反应的效率，还会关乎生产安全性，压力仪表逐渐应用于化工生产中。它通过导压管道连接压力计来测量生产过程中各阶段产生压力，并将采集到的压力数据通过压力传感器传送到芯片进行数据处理，根据实际情况开展加压或者减压操作，进而为化学生产过程中的化学反应创造最合适的压力条件。目前，压力仪器主要包含压力传感器、变送器、特种压力仪表等，主要应用于高温介质、腐蚀介质及脉动介质等领域［2］。

2.2温度仪表

在化工生产过程中，很多环节都需要对温度进行控制，而温度仪表正是用于测量温度，并对生产环节中产生的温度进行实时监控，以确保生产过程中温度的科学性与合理性。一般而言，化工生产控制自动化应用的温度仪表可以测量-200~1800℃的温度范畴。从工作原理来划分，温度仪表可以分为热电阻、热电偶两种模式，随着科学技术的发展，目前得到广泛应用的温度仪表是高集成度智能温控系统，它以电脑控制芯片为处理器，可以对输入的热电阻、热电隅进行分析，并做出相应的温度控制指令与监控。

2.3流量仪表

流量仪表是化工生产控制自动化仪表中测量范围最广的，也是应用最为广泛的，主要分为体积流量测量和质量流量测量两种。在化工生产过程中，流量仪表主要用于测算单位时间内流经有效截面流体的体积或质量，以控制和调节化工生产中的流量。在具体操作中，进行体积流量测量时主要采用容积法与速度法，在流体质量测量时常采用推导法和直接法［3］。

2.4物位仪表

物位仪表主要用于准确测量并监控设备内材料的体积与质量，以确保原料或产品所处的液面位置在安全可控的范围内，进而保障生产过程的安全性。此外，物位仪表还能通过对内材料体积与质量的持续监控，来及时发现可能因操作不当导致液面位置超出范围的出现，并通过及时提醒与报警功能来发挥风险预警功能，为工作人员及时采取补救措施创造条件。

3化工生产控制自动化仪表的优势

程序芯片是化工生产自动化的运作核心，为避免程序芯片在化工生产过程中受到外界环境干扰，可依托自动化仪表的应用优势来提升化工生产控制的科学性。

3.1可编程优势

在化工生产控制中应用自动化仪表，既可借助操作软件来控制装配的硬件构件，也可通过软件编程来远程控制自动化仪表。而且为更好地发挥节约时效性作用，还可通过应用接口芯片来实现对化工生产的自动化控制。

3.2计算优势

微型CPU在自动化仪表中的应用赋予了自动化仪表公式运算能力，因此可以为自动化仪表设置化工安全、高效生产所需的初始值及范畴，为安全生产与精准生产提供数据依据。可以为自动化仪表对化学生产过程中的提供化工数据。在实际生产过程，自动化仪表通过对生产流程的计算，并将测量数据与初始值进行对比，并通过控制与协调相应组件来确保数据维持在初始值范畴内，进而持续为化学生产过程提供最佳条件。

3.3记忆优势

与传统化工仪表相比，自动化仪表安装了高处理能力存储器，可以同时记忆多项操作状态，可以有效避免因单一记忆模式无法连续存储而必须繁琐根据生产需求变化进行仪表调整的弊端。而且，自动化仪表还会准确记录工作人员的实际操作记录与变化，并结合化工生产实际情况随时调取相关生产数据，通过重现或读取来重复以往的操作，从而在节省劳动力的同时大大提高了调控的及时性与科学性。

3.4数据处理优势

在化工生产过程中会产生大量紧要数据，依托自动化仪表处理系统及相关软件数据自动化处理优势，可以大大提升数据的精准性以及自动化仪表控制的科学性。通过集中控制多项领域，为化工生产设备高效运行创造良好的工作环境，切实提升化工生产智能化程度，实现化工生产一体化操作［4］。

4硫酸厂化工生产控制自动化仪表应用策略

硫酸厂是我国化工产业不可缺少的一部分，承担着向市场输送工业浓硫酸、蓄电池硫酸、试剂硫酸、发烟硫酸等硫酸化工产品的使命。不同的硫酸厂有不同的硫酸产品生产重心，在制酸工艺、工序、技术重点上也有差异，文章探讨的是采用铜冶炼烟气制酸模式的硫酸厂化工生产控制自动化仪表应用。

4.1在制酸净化过程中应用自动化仪表

在冶炼烟气制酸过程中要对化工产品中的砷、硒等元素进行去除，需要用到冷却塔、除雾器、除尘装置等仪器，这些仪器之间的操作具有相互关联性，某个环节出现错误都会影响制酸净化的有效开展。在制酸净化过程中需要多级动力波在冷却塔内进行降温，需要酸循环泵、溢流堰处水阀、动力波喷嘴阀门、水箱、风机等设备保持程序上的联动。如果在一级动力波降温阶段没有有效控制溢流堰处水阀就可能导致喷头喷水量不够，从而影响冷却塔内壁酸膜的形成；而如果没有及时形成酸膜，高温烟气会快速消融玻璃钢材质属性的动力波。因此为使制酸净化过程中各项设备形成有效联动，可以应用自动化仪表来增强仪器配合精度。将具有防腐蚀功能的电磁流量计安置在溢流堰入口处，对单位时间内流经有效截面流体流量持续进行计算和监控，通过连锁程序和设备来自动化控制溢流堰处水阀、动力波喷嘴阀门，为降温阶段提供足够的喷水量。值得注意的是在水阀材质、压力变送机等设备的选择时，应考量应用的实际环境，要增强其对酸性的抗腐蚀性。

4.2在制酸转化过程中应用自动化仪表

制酸转化是硫酸厂化工生产控制的关键环节，需要通过对温度的控制来促进二氧化硫转变为三氧化硫，会先后用到转化器、换热器、电加热炉和三氧化硫冷却器等生产设备。在制酸转化工程中应用热电偶自动化仪表，可以实时监控温度，并通过对电加热炉、冷却风机、电动阀门的综合控制和调解，来确保整个制酸转化环节温度的合理性。此外，考虑到实际制酸环节风机功率大、工作变化浮动大等因素，应该在出口处设置质量流量计来对风机开展自动化控制，并通过使用增加信号隔离器来降低高频噪声对流量计的干扰。

5硫酸厂化工生产控制自动化仪表应用常见问题与维修技巧

为充分发挥自动化仪表的优势与功能，硫酸厂要加强对自动化仪表设备的检修与维护，合理利用诊断系统开展自动化仪表的自检与故障查验，以切实降低设备维修成本，提升硫酸厂管理效率。

5.1流量仪表常见故障表现及解决方案

流量仪是硫酸厂化工生产控制中常用的自动化仪表，在使用过程中通常会出现以下3种常见的故障。其一，在一些生产环节，由于生产工艺的变化会导致流量仪、检测仪出现数据峰值并触发对远程调节阀进行调节与控制。但如果流量值没有结合工艺发展改变，长期处于恒定状态，那么就可能是信号传输系统和检测系统出现了故障。其二，如果手动控制调节阀都无法解决流量数据异常波动的情况，那就可能是生产工艺上出现了问题；如果手动控制调节阀后流量数据波动变小了，那么就可能是PID参数或者流量仪出现了故障。其三，流量检测仪表数值显示异常。在进行检修时可以对比流量相关的仪表，观察在相同流进或流出的介质重量和液位的变化量的情况下，是否有出现流量计显示偏高或偏低的现象：如果是，那么就可能是流量表出现了故障；如果流量表与其他检测仪表数值均为偏高或偏低，就要先检查调节阀是否开度正常来判断流量调节装置是否有问题，如果调节阀开度正常就要重点检测管道内是否存在结晶堵塞或者压力过低的情况［5］。

5.2温度仪表常见故障及解决方法

在硫酸厂化工生产过程中，受滞后性因素影响，温度仪很少会出现大跨度突发性变动，譬如突然由最高降至最低等，如果出现这种状况，那么就要重点检修是不是热电阻、热电偶或者变送放大器发生了故障。如果生产工艺并没有发生改变，但温度仪参数变化过于迟缓，要也去检查一下温度仪表控制系统，确保其能够正常运转。一般而言，温度控制仪的读数变化频次较低，如果出现较高的变化频次，那么可能是PID设置参数不匹配，要及时予以调试。

5.3压力控制仪表常见故障及解决方法

在硫酸厂化工生产过程中，通常需要应用压力仪主来准确地检测与调节生产环境中的压力。如果生产工艺发生变化但压力控制仪表并未发生同步变化，那么有可能是压力控制系统出了问题，要检修一下取压点管线是否出现阻滞或者泄露。如果取压点管线没有问题，那就大概率是检查测量系统发生了故障。

6结语

总而言之，科技的发展为各行各业带来了发展机遇，硫酸厂应正确认识自动化仪表的应用对硫酸化工生产控制自动化的积极作用。结合自身发展需求予以灵活应用，以发挥自动化仪表可编程、记忆、计算及数据处理优势，提升化工生产控制的精细化与精准化程度，在减少环境污染的同时向市场输送高品质、高产量的硫酸化工产品，推动硫酸厂实现长久良性发展。

参考文献

［1］王智强.化工生产控制过程中自动化仪表的应用分析［J］.建筑工程技术与设计，2017，（26）：2411.

［2］刘超，张爱军，孔祥鑫.基于化工生产控制过程中自动化仪表的应用分析［J］.化工设计通讯，2018，44（4）：152.

［3］林贝纳.化工自动化仪表在生产中的应用和管理［J］.山东工业技术，2017，（2）：21.

［4］王家亮.浅析化工自动化仪表在生产中的应用与管理［J］.科技与创新，2017，（22）：145.

［5］杜文春，刘岩.浅析自动化仪表常见的故障与维护的方法［J］.民营科技，2018，（10）：18.

作者:陈敏 单位:湖南化工设计院有限公司