智能化、高精度化：工業(yè)自動(dòng)化儀表的發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)布時(shí)間：

2024-10-14

從工業(yè)，自動(dòng)化儀表的發(fā)展趨勢(shì)看，智能化是其核心部分，所謂智能化表現(xiàn)在其具有多種新功能。

從工業(yè)，自動(dòng)化儀表的發(fā)展趨勢(shì)看，智能化是其核心部分，所謂智能化表現(xiàn)在其具有多種新功能。例如過去當(dāng)流量?jī)x表需要進(jìn)行溫度，壓力的補(bǔ)償時(shí)需要分別測(cè)量流量，溫度和壓力的三臺(tái)變送器，并且需要運(yùn)算器來計(jì)算，而現(xiàn)在一臺(tái)智能化的流量變送器就可以包攬這一任務(wù)；又如一臺(tái)智能化執(zhí)行器，由于具有多種的自診斷功能，使維修預(yù)報(bào)成為可能。如當(dāng)執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥的閥桿行程累計(jì)超過一定長(zhǎng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)出信號(hào)通知維修人員進(jìn)行密封填料的更換；又當(dāng)閥門的動(dòng)作過于頻繁時(shí)也可通知工作人員進(jìn)行干預(yù)，以免發(fā)生事故；當(dāng)用于具有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，如超過一定流量及工作時(shí)間時(shí)，也能發(fā)出信號(hào)，以便及時(shí)更換，因?yàn)榻^不會(huì)發(fā)生腐蝕的材質(zhì)是沒有的。

在工控方面，過去控制的算法，只能由調(diào)節(jié)器或DCS來完成，如今一臺(tái)智能化的變送器或者執(zhí)行器，只要植入PID模塊，就可以與有關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)儀表在一起，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)；從而實(shí)現(xiàn)控制的徹底分散，從而減輕了DCS主機(jī)的負(fù)擔(dān)，使調(diào)節(jié)更加及時(shí)，并提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

高精度化

由于工業(yè)生產(chǎn)對(duì)成品質(zhì)量的要求日益提高，國(guó)家的政策和法令對(duì)節(jié)能減排也有具體的要求和規(guī)定，因此提高測(cè)量?jī)x表與控制系統(tǒng)的精度就被提上了議事日程。例如變送器的精度，普遍從百分之零點(diǎn)七五提高到百分之零點(diǎn)零四。用于貿(mào)易交換計(jì)量的科氏質(zhì)量流量計(jì)，精度已達(dá)到百分之零點(diǎn)零五，部分氣體超聲波流量計(jì)的準(zhǔn)確度已達(dá)到百分之零點(diǎn)五，同時(shí)新一代的DCS也以此作為一個(gè)重要的指標(biāo)。

當(dāng)前一些新建的大型項(xiàng)目，在招標(biāo)時(shí)，對(duì)有關(guān)產(chǎn)品的精度已提出明確的要求。這既是一個(gè)門檻，也是一種對(duì)制造廠商的資源的要求。

無(wú)線化

現(xiàn)場(chǎng)總線本來是一種非常有前途的技術(shù)，理應(yīng)得到迅速的發(fā)展和推廣，但由于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的過多，影響了推廣，例如第一代總線型的現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到10多種，到年低，加上第二代的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)，其國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)有20多種，而第三代的總線通信方案又在興起，而且各大跨國(guó)公司和有關(guān)組織都在制定各自的標(biāo)準(zhǔn)，目前知道的就有HART無(wú)線、ISA的SP100、IEC、還有艾默生、西門子等一些大公司都在制定各自的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)過多，對(duì)用戶來講，實(shí)在不是一個(gè)好兆頭，用戶希望能夠通過努力，制訂出單一的國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)。

工業(yè)生產(chǎn)要求高產(chǎn)，穩(wěn)定，優(yōu)質(zhì)，低耗，安全，環(huán)保。隨著生產(chǎn) 規(guī)模越來越大，如火電機(jī)組已有100萬(wàn)KW的超臨界機(jī)組；煉油企業(yè)達(dá)到了1000萬(wàn)噸級(jí)，乙烯裝置也達(dá)到了100萬(wàn)噸的規(guī)模，測(cè)量和控制的點(diǎn)數(shù)不斷增加，一般已達(dá)萬(wàn)點(diǎn)以上。如果現(xiàn)場(chǎng)儀表能夠?qū)崿F(xiàn)通信無(wú)線化，電纜和維護(hù)的工人量都會(huì)大大減少，施工設(shè)計(jì)部門和最終用戶都是會(huì)歡迎的，因此研發(fā)近距離，低功耗可靠的無(wú)線通信是當(dāng)前的一個(gè)亮點(diǎn)。

安全儀表系統(tǒng)（SIS）

隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，一旦發(fā)生事故，不但在經(jīng)濟(jì)上會(huì)造成巨大的損失，而且人員傷亡和對(duì)環(huán)境的影響均非同小可，因此生產(chǎn)的安全問題日益受重視。

目前，一些化工或石化企業(yè)的安全系統(tǒng)，如ESD緊急停車是由專門的PLC如TRICONES來負(fù)責(zé)管理，這樣企業(yè)的控制系統(tǒng)就由兩大部分組成，即DCS與專門的PLC。

由于新型DCS的功能不斷擴(kuò)大，已經(jīng)有了安全儀表系統(tǒng)（SIS），因此也可以用一套具有SIS功能的DCS來統(tǒng)一管理，這樣業(yè)主當(dāng)然歡迎。但保險(xiǎn)公司需要第三方的認(rèn)證，而認(rèn)證就要有量化的概念，因此IEC 制定了標(biāo)準(zhǔn)，將安全等能分為四級(jí)。所謂SIL全名為安全完整性等級(jí)。根據(jù)目前的制造水平，變送器的安全等級(jí)僅為SIL2，若要滿足SIL3的要求，可采取冗余措施，至于DCS，目前一些大的DCS制造商都已通過了TUV認(rèn)證，達(dá)到了SIL3。按照目前的社會(huì)的生產(chǎn)水平，只要符合SIL3的標(biāo)準(zhǔn)就可以滿足化工及重石化行業(yè)的安全要求了。

因此越來越多的儀表制造廠商使其產(chǎn)品具有SIS的功能，這是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)。

科學(xué)儀器的在線化

隨著科技的進(jìn)步，科學(xué)儀器的結(jié)構(gòu)。日益簡(jiǎn)化，體積縮小，重量減輕，操作也更方便，價(jià)格也逐步降低，而且能在工業(yè)條件下操作。因此在過去只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行離線操作的科學(xué)儀器，現(xiàn)在可以在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行在線運(yùn)行了。例如質(zhì)譜儀居武鋼的高爐上試用，用來分析爐頂煤氣的成分。從應(yīng)用的角度來看，這種儀器也可看成工業(yè)自動(dòng)化儀表中的一員了。今后這種趨勢(shì)還會(huì)加速發(fā)展。

新型儀表不斷涌現(xiàn)過去認(rèn)為不能檢測(cè)的禁區(qū)，現(xiàn)在有了突破。如二相流的測(cè)量已有產(chǎn)品處于實(shí)用階段，如德國(guó)SWR公司的微波氣，固二相流量計(jì)，英國(guó)SOLARTRON公司的DUALSTR-EAMMKI氣液二相流量計(jì)，美國(guó)MALFIAID公司的LP多相流量計(jì)等。而SWR公司的氣、固二相流量計(jì)已在武鋼高爐噴煤粉系統(tǒng)上試用。

軟測(cè)量技術(shù)正在發(fā)展

由于生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性：工業(yè)環(huán)境的惡劣性，使得有些重要的或者關(guān)鍵性的參數(shù)不能進(jìn)行直接測(cè)量，只能借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，依靠其他相關(guān)能測(cè)得的參數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)。用這樣間接測(cè)量的方法，有人稱之為虛擬儀表。

實(shí)現(xiàn)軟測(cè)量技術(shù)的關(guān)鍵在于研發(fā)人員首先要了解工藝生產(chǎn)，熟悉工藝操作，同時(shí)還要掌握測(cè)量和計(jì)算機(jī)的技術(shù)，才能取得事半功倍的功效。

MIV模式

目前新建的一些大型石化裝置如乙烯項(xiàng)目都采用了MIV承包模式，所謂MIV就是主要儀表承包商。這種做法利于大型工程的建設(shè)，保證項(xiàng)目順利按時(shí)投產(chǎn)，如百萬(wàn)噸級(jí)的乙烯項(xiàng)目，其下產(chǎn)品很多，一般有十幾個(gè)裝置，需要同時(shí)投產(chǎn)。否則誤工一天，就會(huì)有上億元的損失。為了便于管理，工程公司和企業(yè)都愿意這樣做。但這種模式也不是一成不變的。對(duì)于承包的儀表廠商來講這是一種增值的服務(wù)。作為MIV的公司也需要一定的資源質(zhì)，即除了能提供一定水平的DCS外，還要有較廣泛的，質(zhì)量過硬的現(xiàn)場(chǎng)儀表，而且還要熟悉工藝或有這個(gè)方面的業(yè)績(jī)。

國(guó)內(nèi)的一些大型DCS制造廠，也應(yīng)向該方向努力。以上就是工業(yè)自動(dòng)化儀表行業(yè)一些主要發(fā)展趨勢(shì)。隨著科技的發(fā)展，生產(chǎn)的進(jìn)步，還會(huì)有新的需求對(duì)發(fā)展的趨勢(shì)產(chǎn)生影響。