随着我国经济的快速发展, 企业生产工作的自动化水平日益提高, 极大提升了生产效率。仪表是企业自动化生产系统组成中的重要设备, 在很多生产工艺环节中都有应用。仪表设备被大量应用的同时, 一些设计问题不断涌现出来, 如设备选用不当、自控程度低等, 一定程度上影响企业正常生产工作。对于企业而言, 一个优化的仪表自控系统设计, 不仅能更好满足生产工艺需求, 方便日常设备运维检修, 还能降低运行成本。所以, 面对自控仪表系统中的一系列问题, 必须进一步优化设计, 周全考虑各个设计环节, 减少仪表误差, 确保生产工作质量。
仪表设备选用是仪表系统设计的第一步, 为优化仪表系统设计, 首要工作是优化仪表设备选用[1]。仪表设备选用优化时, 检查仪表设备配置。检查中, 注意几点工作:第一, 尽量的配齐多级流量仪表, 保证计量可靠;第二, 结合生产需求, 针对不同的精度等级配置不同类型的流量仪表;第三, 根据工艺的具体情况, 查看液位计选配是否合理;第四, 根据控制方案, 认真检测特殊仪表。完成仪表设备配置情况的检查工作后, 以测量场所、介质等为条件, 选用既能满足生产工艺要求又成本低的实用型仪表设备, 减少设备投资。如, 含水油流量测量创造性的选用质量流量计, 地下回收水池液位测量选用超声波液位计等。
质量流量计的体积小、精度高, 用于测量含水油, 不仅方便安装, 还能准确测量流体的流量、含水量、温度及密度等参数[2]。所以, 含水油流量测量可以创造性的选用质量流量计, 用其代替原来的微机计量系统。从实际看, 原来的微机计量系统设备有刮板流量计、压力变送器、含水测定仪、温度变送器、安全栅等, 设备构成复杂, 运行效率低, 且设备故障率高。但是采用质量流量计后, 解决了以往计量中的不少问题, 进一步提高计量系统运行可靠性, 降低设备故障率, 增强自动化程度, 且建设投资相对偏低, 可见工作效益和经济效益十分突出。
地下收水池中的污泥较多, 回收水的成分复杂, 过去一直采用投入式液位变送器, 利用传感器进行液位测量[3]。由于传感器易被污水腐蚀、易被污泥覆盖, 难以保证投入式液位变送器正常运转, 所以提出采用超声波液位计。超声波液位计是全密封防腐结构, 测量液位时, 不与液体接触, 适合于腐蚀性、粘稠、浑浊的液位测量, 故地下收水池液位测量改选超声波液位计是可行性的, 效果最佳。
即使是最好的设备, 没有合理安装, 也无法发挥出应有的作用, 甚至可能引发永久性的损坏。为此, 务必做好仪表设备的优化安装工作。进行仪表设备安装时, 注意以下几点工作:第一, 注意设备的安装位置, 避免安装位置不当;第二, 合理安装管道, 确保流量计上游有一定长度的直管段;第三, 正确确定仪表安装方向, 液体仪表一般朝下;第四, 科学布线, 符合规范要求, 本着避开高温、机械损伤, 不影响交通及整齐美观的原则进行电缆敷设;第五, 重视电源输入。仪表电源没有电涌、电气噪声, 具有较高的可靠性;第六, 做好接地措施, 确保其安全可靠;第七, 环境温度正常, 避免因温度不适宜而影响仪表使用寿命。
仪表安装在遵守以上几点要求情况下, 还要根据仪表按章要求和具体安装环境等条件优化仪表安装方式模式, 进一步提高仪表设备安装质量, 满足企业生产工艺要求[4]。如, 法兰式的压力变送器改用引压管安装方式, 具体情况如下:
法兰式的压力变送器安装一般采用常规的直接安装方式, 虽然这种安装方式比较常用, 但是由于有些管线振动大, 容易损坏仪表。在直联安装方式下, 一旦管线振动大, 就会影响上面的压力变送器安全。为保证仪表安全, 延长仪表使用寿命, 改用引压管安装方式进行法兰式的压力变送器安装。具体安装方法:将压力变送器安装在特定支架上或保护箱内, 利用引压管 (毛细管) 将压力信号引入变送器。采用引压管安装方式进行压力变送器安装, 能弥补常规直联安装方式不足。
仪表系统设计方案优化是对原基础设施的改造, 优化设计时, 设计人员要深入现场, 了解企业生产工艺及其要求, 根据原基础设施情况和生产工艺要求进行优化设计, 既要提高自控及仪表系统的性能、功能, 也要降低投资。由此可以看出, 进行设计方案优化不仅要考虑如何提高方案设计的合理性, 增强仪表的性能与功能, 还要考虑如何降低投资, 这是设计方案优化不可忽视的两个重要方面。
按照以上要求进行设计方案优化分析, 充分利用原基础设备, 同时优化系统设备运行[5]。下面对设计方案优化进行了具体分析。
如, 热水站只有一套仪表盘, 控制点数量相对较少, 不利于高速传输数据。针对这样的一种情况, 将原来的1路输出配电器换为2路输出配电器, 信号分别传入中控室和仪表盘, 可提高数据传输速率, 集中控制数据, 实现数据共享。而且, 这种设计优化方案充分利用了原有的设备资源, 避免资源浪费。有人提出用PLC替换仪表盘, 通过互联网进行数据传输。虽然这种方式也可以提高数据传输速率, 达到数据共享效果, 但是原有设备资源基本用不上, 且要采购PLC, 势必增加设备投资, 所以不建议采用这样的设计优化方式。
此外, 电缆敷设也需要进一步优化。如, 控制点多而集中部位, 改用单根大对数电缆和接线箱方式接线;质量流量计等特殊信号仪表, 其输出通信信号改用总线方式, 通过总线控制多路通信信号, 使各路信号经1路信道进入中控室。采用以上电缆敷设优化方案后, 既节省了电缆用量, 也便于施工, 进行运维检修。
高效的仪表自动化控制方案, 不仅能精简组织结构, 减少冗余岗位, 降低劳动强度, 还能提高生产效率, 降低用工成本。所以, 在经济条件允许情况下, 应当优化仪表系统自动化控制方案, 实现既定的方案优化目的。如, 改用DCS控制方法, 多岗合一, 减少冗余岗位, 精简组织人员;改用无线通信方式, 提高远离中控室的阀组间信号传输速率
注水岗、原油岗、污水岗都有属于自己的独立系统, 且每一个岗位均配置值班人员, 人员组织构成复杂, 工作环节多, 不易保证工作效率, 且容易出现人为失误。为此, 建议改用DCS控制方式, 即在站内设置中控室, 集中控制注水岗、原油岗、污水岗所有岗位的信号, 利用网络将信号同时传输至中控室, 实现集中控制。与此同时, 将工作岗位PLC控制系统保留下来, 用于值班人员巡检, 方便人员利用PLC设备查看相关数据, 进行现场控制。
在DCS控制方式下, 注水岗、原油岗、污水岗三个岗位可以整合成一个工作岗位, 该岗位人员在中控室就可以操作控制整个生产工艺流程, 不仅提高了仪表系统自动化控制水平, 还减少用工数量, 降低企业人力资源成本。
阀组分布分散, 且与中控室间的距离较长, 如果采用有线传输方式, 施工困难, 且投资大, 故建议采用无线传输方式。具体方式:在阀组间安装无线通信发射设备, 在中控室安装无线通信接受设备。如果信号传输距离超过5km, 需安装无线网桥中继。
综上所述, 优化的自控及仪表系统, 可以使自控及仪表系统更好的适应生产工艺要求, 提高生产质量和效率。同时, 还能减少用工, 减低人力成本和运行成本, 提高自控及仪表系统经济效益。进行设备选用优化时, 要充分考虑生产工艺和介质等情况, 选择实用型仪表;进行仪表设备安装时, 要选用合理的安装方式, 避免损坏仪表;进行设计方案优化时, 要充分利用原基础设备, 减少设备投资;进行自控方案优化时, 要精简组织结构, 减少工作强度。
摘要：仪表自动化控制程度体现着企业生产的自控水平, 对仪表自动化控制及其系统进行优化设计, 是提高企业生产自动水平的关键, 利于提升企业生产效益。本文基于大量的工作实践, 对仪表自动化控制系统优化设计进行了简要分析, 主要包括设备选用、仪表安装、设计方案、系统控制方案等内容。希望本文研究能为广大同行工作者提供有益借鉴。
关键词：仪表系统,自控设计,设备选用,仪表安装,设计方案
[1] 车景兰.自控及仪表系统设计优化[J].油气田地面工程, 2013, (07) :82-83.
[2] 胡晓英.轴向偏差报警系统设计优化及KMP仪表调试问题研究[J].仪器仪表用户, 2014, (01) :19-21.
[3] 左信, 殷卫兵, 谭壮壮.安全仪表系统设计的多目标优化[J].自动化与仪表, 2015, (01) :1-5+10.
[4] 方聪丽.热轧工程水处理系统仪表优化设计[J].钢铁技术, 2009, (06) :45-48.
[5] 程亮, 柳晓林.化工厂仪表系统防雷及优化[J].广东化工, 2016, (08) :163-164.
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