自动化仪表在煤化工行业应用浅析

自动化仪表在煤化工行业应用浅析
摘要：本文从自动化仪表的常见种类和基本特征入手，介绍了相关技术的优越性, 结合我国煤化工行业的发展现状，说明了该行业对自动化仪表的多方面需求，同
时解析了煤化工行业目前应用自动化仪表所取得的成果与不足，
以此为基础对自
动化仪表在该领域的进一步应用进行了探析与展望，希望对煤化工行业的技术水平进步起到一定的积极意义。

关键词：自动化仪表；煤化工；自动化应用
我国的煤化工行业近年来发展迅速，不仅产量逐年增长，市场逐渐扩大，而且各个生产企业都对自身的生产体系进行了不同程度的优化，总体生产水平得到了很大的提高。

在煤化工企业优化自身生产体系的手段中，自动化仪表的应用是较为常见也较为典型的一种，因此本文将在这里进行有针对性的分析研究。

、自动化仪表概述
自动化仪表是自动化技术工具的一种，通常由多个自动化元件共同构成，其功能往往非常丰富，除基本的测量与显示功能之外，视实际需求的不同还具有数据分析、数据传输、联动控制、自动报警等机能，因此适用范围非常广泛。

常见的自动化仪表可以分为五种，分别是物料仪表、压力仪表、流量仪表、温度仪表、
过程分析仪表，煤化工行业所应用的自动化仪表包括了以上全部种类，所以复杂程度比较高。

近些年来，随着信息技术的发展，自动化仪表和信息技术之间的联系愈发紧密，自动化仪表大多实现了信息化、智能化、网络化发展，不仅应用性得到了提高，应用领域也得到极大的拓展，这点在其于煤化工行业的应用中有所体现。

、煤化工行业概述
煤化工行业是一种较为古老的化工行业，所有以煤为原料进行化学加工、处理、生产的工业都囊括在内，具体包括煤的液化生产、煤的气化生产、焦油加工等。

在我国，该行业自18世纪的后半叶就已兴起，19世纪初期整个行业体系就
已逐渐成形。

但进入21世纪以后，煤化工行业产生了一定的变化，一方面受石油价格动荡等因素的影响，煤化工行业的市场前景愈发被看好，另一方面在可持续发展战略、节能减排、绿色发展的影响下，传统的煤化工生产体系受到很大的冲击。

在这种情况下，煤化工行业获得了极好的发展机会，急需建立可以适应新形势、新需求的全新管理控制体系，自动化仪表的应用正是建立该体系的有效途径之一。

三、我国煤化工行业对自动化仪表的需求
（一）煤化工行业的生产简化需求
煤化工行业的生产原本就具有复杂化特征，近些年来，该行业奉行大型化、
节能化的发展趋势，生产的复杂程度进一步加剧。

这不仅一定程度上造成了生产可靠性
的降低，而且对生产效率也有一定的负面影响。

在这种背景下，煤化工行业的生产简化可以说势在必行，而自动化仪表的生产简化功能正符合该需求。

与普通仪表不同，自动化仪表往往能实现集中控制，而且同一仪表可以集成多种功
能，这样一来，煤化工生产中的多个控制系统可以集成为一个系统，生产流程自
然得到了大幅简化。

（二）煤化工行业的人力资源需求
随着市场竞争的日趋激烈，煤化工行业也面临着优化自身产业结构，提高产业的经济效益和竞争力的重要课题，人力资源的精简与优化配置正是其中的一个重要模块。

但传统的煤化工生产控制系统过于依赖人工控制，兼之系统复杂导致控制点非常繁多，人力资源的需求量居高不下，人员精简难以实现。

因此，煤化
工行业需要引入可以大幅降低人工控制需求的自动化仪表，一方面通过消除、集
成、联动等一系列方法减少控制点数量，另一方面降低整个生产流程对人工的依赖性，为人员精简打下基础。

（三）煤化工行业的智能生产需求
煤化工行业在生产中会产生大量数据，包括煤气化生产中各种物质的产生量与回收量、生成污染物的各项参数等。

这些数据不只要采集、记录下来，而且要视情况和数据种类的不同进行分析、控制、归纳，相关工作不只工作量繁重，而且由于数据繁杂，极易出现差错，因此有很高的智能化需求。

在自动化仪表中，智能仪表是比较典型的一个分支，这类仪表能够对数据进行自动的读取、传输、分析甚至依照数据进行智能调控，能有效降低整个煤化工生产系统的数据采集与分析负荷。

（四）煤化工行业的动态监控需求
煤化工行业对生产高效性、安全性的要求越来越高，为此需要建立动态监控
体系，提高对整个煤化工生产系统的掌控程度。

目前来看，实现煤化工动态监控的途径有二：其一是利用多媒体远程监控技术，大量获取生产系统的实际运作图像，但由于影像分析技术的应用程度不高，这种动态监控体系需要依赖大量的人工，而且具有一定的滞后性；其二就是利用自动化仪表，通过自动化仪表对数据的收集、汇总、分析、处理，实时反映煤化工生产系统的运作情况，以应用性来说，这种动态监控体系要优于前者。

（五）煤化工行业的系统建设需求
系统化建设是各类化工行业提高生产效率的有效手段，煤化工行业也不例
外。

为了进行系统化建设，煤化工行业需要一类各个生产区块都具备的接口，通过这些接口连接起不同的生产区块，实现控制上和功能上的联动，并在可能的情况下实现多线程同时运作。

自动化仪表正可以作为这类接口，它不仅能对自身所处区块进行数据收集和分析，而且还有传输连接功能，既能把区块数据输送到控制中枢，也能不通过控制中枢直接联动其他自动控制仪表，由此构成多层次的系统控制网络。

四、我国煤化工行业对自动化仪表的应用
（一）煤化工行业对自动化仪表的自主记忆应用
传统煤化工仪表的记忆功能非常薄弱，这是因为传统仪表利用时序电路与逻辑电路来进行自主记忆，能记忆的区间自然非常有限，而且无法负担过于复杂的记忆。

近些年来，人们使用的自动化仪表普遍是利用计算机芯片与数码存储装置进行记忆的，不只记忆区间广阔，记忆准确，而且能实现复杂的自主联动记忆，大大拓展了仪表控制系统的功能性。

此外，由于自动化仪表具有多线同步记忆能力，可以存储多种控制状态，所以煤化工生产系统在切换生产模式时，仪表可以自动变更设置而不需要人为重新设定，这提高了仪表的功能适性与逻辑判断能力。

（二）煤化工行业对自动化仪表的软件控制应用
传统仪表是通过逻辑线路进行控制的，生产体系异常复杂的煤化工行业不仅
仪表繁多，而且部分仪表需要多个控制点，这样一来其仪表控制的总体逻辑线路就会异常繁复。

这种情况除了会导致控制效率低下外，还非常容易引起仪表控制故障。

为此，煤化工行业在引入自动化仪表时，将其控制体系从逻辑控制转变为软件控制，通过同类的软件程序控制不同自动化仪表的运作，这些控制用的软件能组成明晰的控制网，不仅提高了控制效率，而且为进一步的网络控制打下了基础。

（三）煤化工行业对自动化仪表的网络控制应用
目前来看，我国的煤化工行业已经基本实现了对自动化仪表的网络控制应
用。

这种应用的基础大多是自动模式识别与神经网络理论，配合联想自动化功能和适应自动化功能，连接起煤化工行业常用的各类自动化仪表。

在这种网络控制系统下，部分自动化仪表可以不通过中枢控制进行自主联动，而且能对大部分数据进行自主测量、自主采集、自主检验、自主转换、自主修正。

可以说，自动化仪表网络控制的实现是整个煤化工生产系统实现智能化的第一步。

（四）煤化工行业对自动化仪表的动态控制应用
煤化工行业目前对自动化仪表的动态应用仍不完善，基本停留在仪表数据动
态传输阶段，更进一步的动态分析和动态控制或者完全缺失，或者功能粗浅。

具
体来说，借助上文所述的自动化网络，自动化仪表所获得的煤化工生产系统数据
可以第一时间传输给其他仪表或中央控制系统，但受限于处理速度和处理方法等
因素，对这些数据的分析往往具有一定的滞后性，分析一旦滞后，动态控制就没
有实行标准，自然难以实现。

此外，目前所用的自动化仪表网络本身也存在一定的缺陷，数据传输、处理上的冗余现象比较严重，这同样限制了其动态控制机能的发挥。

（五）煤化工行业对自动化仪表的系统建设应用
由于已经对系统建设的重要性有了较为充分的认识，所以我国的煤化工企业大多利用自动化仪表进行了一定程度的系统化建设，但总体建设成效并不理想。

具体来说，虽然部分自动化仪表作为接口彼此串联，形成了区域性的系统，但不同区块之间的自动化仪表依然缺乏联系，换言之，煤化工的生产体系被分割成了区域性的数个小系统，这些系统之间缺乏横向联系和整体性。

在这种情况下，负责连接各个系统的中
枢控制系统负担显著增大，仪表网络系统的运作效率也被一
定程度上削弱了，所以自动化仪表的系统建设仍需进
步优化。

五、我国煤化工行业对自动化仪表的发展期望
（一）通过自动化仪表实现煤化工生产的无线化
实现完全的无线化通讯是几乎所有工业生产未来的发展目标之一，煤化工行
业也不例外。

因为煤化工行业已经以自动化仪表为基础实现了最基本的网络化，
所以未来进一步的无线化发展需求应以该网络的的无线化为入手点展开。

具体来说，就是对各个自动化仪表进行适当的无线通讯改造, 将原本的有线式数据传输
改造成能以无线的方式进行。

由于自动化仪表本身就具有一定的系统控制功能, 这样一来整个系统的无线化控制也能实现。

（二）通过自动化仪表实现煤化工生产的智能化
煤化工生产所用的自动化仪表在智能化程度上依然有限，尤其是在整个煤化工生产系统愈发复杂化的情况下，现有仪表的智能化功能已经渐渐不能满足需求。

举例来说，复杂化系统的故障排除往往费时费力，现有的自动化监控仪表虽然能自动进行一定的故障检测，但只能检测出数据库中已有记载的传统故障，对
不符合其记忆的新故障基本没有检测能力。

因此，需要进一步将智能学习技术引
入煤化工的自动化仪表，令自动化仪表能通过不断的检测、比照、智能分析实现自我学习、自我进化，逐步提升智能化故障检测的水平。

（三）通过自动化仪表实现煤化工生产的高精化
自动化仪表无论多先进，在本质上仍是检测、测量工具，而在检测与测量中误差引起的精度下降是难以避免的。

在煤化工生产的特殊性影响下，检测精度越高，生产控制就越精确，生产效率也就越高，因此，实现自动化仪表检测的高精化也是其未来发展的主要课题之一。

这种发展的主要思路是借助信息技术的辅
助，利用电子计算机为各个自动化仪表添加精度优化功能，变自动化仪表传统的一次性检测为同一时点多次检测，将诸多检测数据在计算机中利用相应软件瞬间分析汇总，通过取均值、方差等数学手段，提高检测数据的精度。

（四）通过自动化仪表实现煤化工生产的动态化
为了提高煤化工自动化仪表系统的动态监控性能，可以从以下两方面入手进行发展优化：第一方面是提高单一自动化仪表的机能。

通过提高每个自动化仪表的信息处理能力，令其数据分析能与数据采集近乎同步完成，这样就避免了动态控制的滞后性。

第二方面是优化整个仪表系统的动态化适性。

具体来说，将自动化仪表系统中功能相同的仪表进行合并，对同系统的仪表进行集成并额外配置集成处理器；将同类数据汇总后再进行总括分析，提高系统的动态反馈能力，通过
这些手段消除系统中的冗余部分，令自动化仪表的动态监控机能得以更顺畅的运作。

（五）通过自动化仪表实现煤化工生产的系统化
为了利用自动化仪表建立起完善的煤化工生产管理控制系统，需要结合先进的系统建设理念和实际的煤化工生产特点，建立起囊括整个体系的整体框架。

原有的零散系统中，可以与框架整合的要重新梳理出接点，令之成为整体框架的一
部分，与整体框架冲突的，需要摒弃并重建设。

这种系统化建设可以以自动化仪表网络
为依托进行，既成的网络不仅能为系统框架的建立提供一定的参考，而且能够为零散系统与框架的整合提供接点。

结语:
综上可知，我国的煤化工企业在自动化仪表的应用上已经基本渡过了初期阶段，最基础的自动化仪表网络建设已经完成，后续的信息化、智能化、系统化建设可以进一步展开。

相关企业正可以借信息时代的东风，尽快完成自动化仪表的进阶应用，推动我国煤化工行业的发展。

参考文献：
[1]韩冬，张宏建.基于嵌入式的智能化网络化自动仪表[J].工业仪表与自动化装
置,2004（3）.
[2]王伟平.浅谈自动化仪表在化工处理系统中可能出现的问题及处理措施[J]. 经营管理者，2010（5）.
[3]王海平，王岩，王健.国外仪器仪表的发展趋势[J].吉林师范大学学报（自然
科学版）,2003（3）.
[4]张威.制约天然气处理装置仪表自动化水平提升的主要因素[J].中国高新技
术企业,2013（8）.
⑸袁彦彬.有关化工自动化仪表的检修及其维护分析探究[J].科技创新导
报,2013( 31).
⑹徐振刚，陈亚飞.我国煤化工的技术现状与发展对策[J].煤炭科学技术,2007 [7]徐柳.论煤化工自动化仪表的选型[J].计量与测量技术,2011（3）.
[8]周溪华.我国现代煤化工技术发展路线探讨[J].中外能源,2008（6）.
[9]李惠勇，孙宏伟.试论自动化仪表及控制系统的发展方向[J].科技资讯,2011 (22).
[10]王基铭.中国煤化工发展现状及对石油化工的影响[J].当代石油石化，2010 (6).。