对提升天然气化工仪表自动化水平的方法研究

对提升天然气化工仪表自动化水平的方法研究

张安详

咸阳市天然气有限公司 陕西咸阳 712000

摘要：当前，科技的进步带动了化工行业自动化的发展脚步，化工生产中使用自动化仪表，其优势主要体现在：(1)仪表可以自动存储生产数据，化工设备在运行过程中，出现的任何数据，均会被仪表自动记录，为工作人员调试、检修等工作提供参考依据；(2)实时传输数据，化工设备在生产时，如果出现异常情况，自动化仪表会及时向工作人员发出预警；(3)自动计算，自动化仪表会计算和处理生产设备产生的数据，使数据符合设备的生产需求，保证设备正常的运行；(4)可视化编程，工作人员根据企业实际情况，通过自动化仪表进行编程，使设备按照编程要求自行运行，在运行中可以完成生产任务。

关键词：天然气；天然气化工仪表；自动化水平；方法

引言

天然气化工仪表设备主要是用于检测、测量、分析以及观察化工物质的成分和物性参数，是化工企业自动化生产过程中的核心设备，由于仪表设备对于化工自动化生产具有重要作用，且在实际应用过程中经常会出现故障，不仅会影响化工自动化生产进程，还会降低生产质量，所以必须要对仪表设备进行有效的维护管理。天然气化工仪表设备维护主要包括仪表设备调试、操作系统更新和升级、故障检测、故障维修以及老旧硬件更换等，通过一系列操作、设置以及调试等维护活动，使仪表设备完好率达到97.5%，而仪表核心部位完好率达到99.5%，才能保证仪表设备能够正常运行，满足化工自动化生产要求。随着化工行业的快速发展，仪表设备维护逐渐受到行业重视，在仪表设备维护管理方面制定了规范的维护制度，组建专业团队专门负责仪表设备维护，并且也采取了一些维护方法，为化工生产能够提供准确可靠的数据。但是传统方法在实际应用时，维护成本较高，提高了化工企业生产成本，降低了企业经济效益，传统方法已经无法满足天然气化工仪表设备维护需求。目前化工市场竞争日益激烈，生产成本增加，能源价格波动较大，仪表设备维护成本控制已经成为化工企业必须面对的难题，为此提出天然气化工仪表设备维护方法研究，试图设计一个低成本的仪表设备维护方法，对天然气化工仪表设备维护具有重要参考价值。

1化工自动化控制仪表常见故障及原因分析

首先是温度仪表故障。化工工艺技术在生产运行的过程中，涉及了高温、低温环境，因此在其工艺技术的实施过程中应用温度仪表进行环境温度检测。温度仪表在化工生产中，常见的故障现象表现为：温度仪表在应用中的温度检测参数出现错误，造成工艺生产失效，出现安全生产事故，造成人员伤亡或设备损坏的现象。例如在涉及高温技术的化工生产作业中，温度仪表失效造成后续工艺的衔接不到位，则可能造成因温度过高出现的催化剂失活，反应失败，引起的经济损失以及生产物料性状发生变化，产生的后续过高清理成本及安全事故现象。另外分析造成温度仪表故障现象的原因主要有：设备老化、传感器故障、软件故障。其次是液位仪表故障。化工工艺技术在实际运行中，实施生产设备中的物料液位监测，以及相关数据的传输分析，对于其工艺的反应进度、反应周期、反应情况监管，以及相关安全管理措施的实施，发挥了重要的作用。反之，如液位仪表出现故障现象，则可能造成化工工艺生产中出现反应失效，物料泄漏，有毒有害物质传播，以及设备损坏的现象。另外在实际运行中分析液位仪表出现故障现象的主要原因为：管道渗漏；设备渗漏；前端设备故障，引起的液位仪表参数读取异常。分析该类故障现象的出现，极大地影响了化工作业中的安全性和稳定性，同时也造成了一定范围内的环境污染现象及经济损失现象。

2天然气化工仪表自动化水平的方法

2.1流量仪表

在化工化工生产过程中，会广泛使用流量仪表，用于测量液体流量，通过测量流量可以控制液体的速度、温度等，使生产处于安全稳定的状态。流量仪表一般分为以下几种：(1)容积式流量仪表，该用于测量液体的体积；(2)差压式流量仪表，用于调节管道中节流装置的压力，一般测量两次感应压力，并计算压力产生的流量；(3)速度式流量仪表，用于计算涡轮旋转过程中产生的液体流量。在计算过程中，要求涡轮的横截面保持不变，使流速与液体流量保持正比关系，然后根据液体的粘稠度，可以计算出液体流动速度和容量。

2.2温度仪表

温度仪表用于测量物体的温度，一般分为高温温度仪表和普通温度仪表，根据物体温度判断生产情况，并参考数据将物体生产过程时的温度控制在合理的范围内。使用高温温度仪表，主要测量超过600℃的物体温度，普通温度仪表测量600℃温度以下的物体温度。温度仪表按照使用方式分为两种，为接触式温度仪表和非接触式温度仪表。此外按照测量用途和精度可分为普通温度仪表、高精度温度仪表两种。不同的温度仪表会使用在不同的生产领域，例如在化工领域，为获得较高的测量精度，会使用普通温度仪表。

2.3超声波流量计

超声波流量计是通过超声波在流体中的传播速度来完成流体流量的测量，其本质也是由测量流速来确定流体流量大小的。超声波流量计出现时间较晚，但是由于其能够制成非直接接触式，与超声波水位计实行联动后能够测量开口流量，且不会对流体产生干扰和阻力，因此受到广泛欢迎。超声波流量计主要测量原理有时差法、波束偏移法、多普勒法等。①时差法是根据超声波在流体中顺流与逆流时传播速度不一致，在相同距离传播时会存在时间差，计算时间差就能够得出流体流速；②波速偏移法是根据流体流动时引发超声波偏移，而其偏移角与流速成正比，偏移角越大，说明流体流速越高，信号接收器所接收到的信号强度差值也就越大，因此只要测量出接收器信号强度差值就能够确定流体流速；③多普勒法则是利用在静止点检测移动源发射波所产生的多普勒频移来测量流体流量。总的来说，超声波流量计因其非直接接触式而广泛应用于不易接触与观察的流体测量，例如强腐蚀性、放射性、易燃易爆、非导电性等流体的测量。但是不适用于测量高温流体，且不同种类的超声波流量计只适用于一定范围，比如时差法只适用于测量高速流动的干净液体或气体，波束偏移法测量精度较低，多普勒法只适用测量含有固体颗粒的流体等。

2.4孔板流量仪表设备的标定

将孔板流量仪表设备与标定装置连接，针对相应的装置分别进行标定，只有做好装置的标定，获取的数据才具有可靠性和真实性，以备使用。因此，做好孔板流量仪表设备的标定是后续计量环节的基础。当孔板流量仪表设备进行标定时，测点应该不小于10个，且测量结果不少于3次，然后取平均值。以测量数据为准，在双对数坐标轴中标注出数据点，然后作压差——流量曲线。

结语

总之，，化工自动化控制及天然气化工仪表的应用研究具有较为重要的意义和作用，不仅可对已有的化工自动化控制技术进行总结分析，还可对自动化技术在天然气化工仪表中的应用进行合理化探究。现今所使用仪表分类包括温度仪表、压力仪表、物位仪表、流量仪表；化工生产所使用天然气化工仪表的自动化应用主要包含：可编程自动化控制应用、记忆自动化控制应用、故障监督、数据处理、计算及复杂功能等方面；天然气化工仪表自动化应用控制技术包括：自动化故障控制技术、分散控制技术、现场总控技术等。

参考文献

[1]耿永峰.现代天然气化工仪表及化工自动化的过程控制分析[J].化工管理，2019（26）：145-146.

[2]苗雨来.现代天然气化工仪表及化工自动化的过程控制研究[J].化工管理，2017（36）：163.