寧夏寶豐能源集團股份有限公司技術培訓儀表自動化應用及發(fā)展前景

自動化儀表廣泛應用于裝備、改造傳統(tǒng)產業(yè)的工藝流程的測量和控制，是現代化大型重點成套裝備的重要組成部分，是信息化帶動工業(yè)化的重要紐帶。自動化儀表的應用

目前，在我國電力、石油、冶金、化工、建材、輕工等工業(yè)領域的企業(yè)新建和改造過程中，除工藝流程和工藝設備外，企業(yè)更重視自動化儀表和控制系統(tǒng)，以增加產品品種，提高產品質量，降低成本，獲取更多利潤。而且企業(yè)要安全地生產，達到國家對環(huán)保的要求，需要用新的檢測技術，功能更強的控制方法來控制生產過程，對系統(tǒng)的可靠性、精確度、乃至操作和維護以及節(jié)省投資方面提出了更高的要求。因此企業(yè)用戶需要了解國際上新的檢測技術和控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況及其新產品在應用方面的經驗；而儀表制造廠則必須研究、開發(fā)與生產適銷對路的產品，并要在改造現有企業(yè)方面提供系統(tǒng)集成解決方案自動化儀表通俗地來說就是用以檢出、測量、觀察、計算各種物理量、物質成分、物性參數等的器具或設備。從專業(yè)的角度來說，儀器儀表也可具有自動控制、報警、信號傳遞和數據處理等功能，例如用于工業(yè)生產過程自動控制中的氣動調節(jié)儀表，和電動調節(jié)儀表，以及集散型儀表控制系統(tǒng)也皆屬于儀器儀表。一、工業(yè)過程檢測

1、溫度檢測儀表1）熱電阻2)熱電偶2、壓力檢測儀表表壓和絕壓及相互關系3、液位測量儀表差壓式測量儀表；浮力式測量儀表；輻射式測量儀表；

4、流量測量儀表差壓式測量儀表；容積式測量儀表；漩渦式測量儀表；電磁式測量儀表；轉子測量儀表；超聲波測量儀表；科氏力質量測量儀表。5、過程分析測量儀表在線色譜、PH分析儀、電導分析儀、水表、氧表。6、特殊儀表狀態(tài)監(jiān)測儀表、轉速測量儀表等

二、工業(yè)過程控制

1、電動1）電動閥2)變頻器3）電機（數字量）2、液動電液轉換器→各類閥門3、氣動電氣轉換器→各類閥門三、過程控制策略

1、調節(jié)器（電動和氣動）2、DCS系統(tǒng)3、PLC系統(tǒng)4、CCS機組控制系統(tǒng)

四、保證工業(yè)過程安全

1、TRICON的SIS系統(tǒng)2、黑馬的SIS系統(tǒng)3、DeltaVSIS系統(tǒng)4、橫河的SIS系統(tǒng)5、ABB的SIS系統(tǒng)

五、離心式壓壓縮機的防喘喘振控制1、

離心心式壓縮機的的特性曲線與與喘振離心式壓縮機機的特性曲線線通常指：出出口絕對壓力力p2與人口口絕對壓力p1之比(或或稱壓縮比)和入口體積積流量的關系系曲線；效率率和流量或功功率和流量之之間的關系曲曲線。對于控控制系統(tǒng)的設設計而言，則則主要用到壓壓縮比和入口口體積流量的的特性曲線，，見圖6—20中實線。。離心式壓縮機機在運行過程程中，有可能能會出現這樣樣一種現象，，即當負荷降降低到一定程程度時，氣體體的排出量會會出現強烈振振蕩，同時機機身也會劇烈烈振動，并發(fā)發(fā)出“哮喘””或吼叫聲，，這種現象就就叫做離心式式壓縮機的““喘振”。喘振是離心式式壓縮機的固固有特性，而而事實上少數數離心泵也可可能喘振。離離心泵工作中中產生不穩(wěn)定定工況需要兩兩個條件：一一是泵的P——Q特性曲線線呈駝峰狀；；二是管路系系統(tǒng)中要有能能自由升降的的液位或其他他能貯存和放放出能量的部部分。因此，對離心心泵的情況，，當遇到具有有這種特點的的管路裝置時時，則應避免免選用具有駝駝峰型特性的的泵。對離心壓縮機機，由于它的的性能曲線大大多呈駝峰型型，并且輸送送的介質是可可壓縮的氣體體，因此，只只要串聯著的的管路容積較較大，就能起起到貯放能量量的作用，故故發(fā)生不穩(wěn)定定跳動的工作作情況便更為為容易。連接接離心式壓縮縮機不同轉速速下的特性曲曲線的最高點點，所得曲線線稱喘振極限限線。其左側部分稱稱為喘振區(qū)，，如圖6—20中陰影部部分。喘振情況與管管網特性有關關。管網容量量越大，喘振振的振幅越大大，而頻率越越低；管網容容量越小，則則相反。2、引起喘振的的因素當離心式壓縮縮機的負荷減減小到一定程程度時，會造造成壓縮機的的喘振，這是是引起喘振的的最常見因素素。除此之外外，被壓縮氣氣體的吸入狀狀態(tài)，如分子子量、溫度、、壓力等的變變化，也是造造成壓縮機喘喘振的因素。。吸入壓力的變變化，會影響響壓縮機的實實際壓縮比。。當吸入壓力P1>l降低，所需需壓縮比增大大，壓縮機易易進入喘振區(qū)區(qū)。對于吸入氣體的分子量量變化，壓縮縮機特性曲線線的改變情況況如圖6—21所示。圖中清楚地表表明，在同樣樣的吸入氣體體流量QA下下，分子量大大，壓縮機易易進入喘振區(qū)區(qū)。當吸入氣體溫度變化化時，它的特特性曲線將如如圖6—22所示。顯然然，當溫度降降低，壓縮機機易出現喘振振。在實際生產過過程中，被壓壓縮的氣體往往往來自上一一工序，該工工序的操作情情況會影響分分子量和溫度度的變化，從從而可能引起起壓縮機的喘喘振。鑒于目目前的防喘振振控制系統(tǒng)一一般只是為了了防止負荷的的減小，且分分子量的變化化也無法進行行在線測量，，所以，在上上述情況下，，防喘振控制制系統(tǒng)會“失失靈”。對此此需要特別加加以重視。3、喘振的極極限方程及安安全操作線(1)經驗公公式

將在在不同轉速下下的壓縮機特特性曲線最高高點連接起來來所得的一條條曲線，稱為為壓縮機喘振振的極限線，，如圖6—23所示。對于喘振極限限線，可以通通過理論推導導獲得數學表表達式。在工工程上，為了了安全上的原原因，在喘振振極限線右邊邊，建立一條條“安全操作作線”，作為為壓縮機允許許工作的界限限。這條安全全操作線可與與一個拋物線線方向近似，，其經驗公式式為式中，Q1為為吸人口氣體體的體積流量量；T1為吸吸人口氣體的的絕對溫度；；p1、p2分別為吸入入口、排出口口的絕對壓力力；K，a均均為常數，一一般由壓縮機機制造廠家給給出，a有等等于0、大于于0和小于0三種情況。。式(6—7)由于式(6——7)中的吸吸入口氣體的的體積流量Q1、絕對壓壓力>p1和絕對溫度T1有一定關系，，而且還可以以依照不同的的測量方法和和儀表，將經經驗公式表達達成更加實用用的公式。式(6—7)(2)用差壓壓計測量流量量時的安全操操作線表達式式

假如在在壓縮機人口口處用差壓計計測量流量Q1，測得的的差壓為p1d，由標準準節(jié)流裝置流流量測量公式式式中，α為常常數；ε為氣氣體壓縮系數數；ρ1為人人口處氣體的的密度。根據據氣體方程式(6—8)根據氣體方程程式中，z為氣氣體壓縮修正正系數；R及及為氣體常數數；M為氣體體分子量。將將式(6—9)代入式(6—8)并并簡化后，得得式(6—10)式(6—9)式(6—10)將式(6—10)代入式式(6—7)，得式中，式(6—11)式中，式(6—12)或式(6—13)由式6-11）可得：式(6—12)和式(6—13)就就是用差壓計計測量入口處處氣體流量時時喘振安全操操作線的表達達式。4、

防喘喘振控制系統(tǒng)統(tǒng)在通常情況下下，壓縮機的的喘振主要是是負荷減少所所致，而負荷荷的升降則是是由工藝所決決定的。為使使壓縮機不出出現喘振，需需要確保任何何轉速下，通通過壓縮機的的實際流量都都不小于喘振振極限線所對對應的最小流流量QB。根據這一思路路，可采取如如圖6—24所示的循環(huán)環(huán)流量法，來來設計固定極極限流量法和和可變極限流流量法等兩種種防喘振控制制系統(tǒng)。(1)固定極極限流量法采采用部分分循環(huán)法，始始終使壓縮機機流量保持大大于某一定值值流量，從而而避免進入喘喘振區(qū)運行，，這種方法叫叫做固定極限限流量防喘振振控制。圖6—25中QB即為固定定極限流量值值。顯然，壓縮機機不論運行在在哪一檔轉速速下，只要滿滿足Q≥QB的條件，壓壓縮機就不會會出現喘振。。用固定極限限法所設計的的控制方案結結構簡單，如如圖6—26所示。圖中中的流量控制制器，即以QB值作為其其固定設定值值的防喘振控控制器。QB的取值應應以現場壓縮縮機能達到的的最高轉速所所對應的喘振振極限流量為為好。壓縮機機正常運行時時，控制器的的測量值恒大大于設定值，，而旁路控制制閥是氣關閥閥，此時控制制器具有正向向作用和PI特性，輸出出達最大值時時使閥關閉。。當壓縮機吸吸氣量小于設設定值時，旁旁路閥打開，，壓縮機出口口氣體經旁路路返回至壓縮縮機人口，氣氣量又增大到到大于QB值值。這時雖然然壓縮機向外外供氣量減少少了，但防止止了喘振的發(fā)發(fā)生。這種固定極限限流量法不足足之處在于當當壓縮機低速速運行時(如如圖6—25中的n1，，n2轉速情情況下)，壓壓縮機的能耗耗過大，這對對壓縮機負荷荷需經常改變變的生產裝置置就不夠經濟濟；但從另一一方面講，則則有控制方案案簡單、系統(tǒng)統(tǒng)可靠性高、、投資少等優(yōu)優(yōu)點。(2)可變變極限限流量量法為為了減減少壓壓縮機機的能能量消消耗，，在壓壓縮機機負荷荷有可可能經經常波波動的的場合合，可可以采采用調調節(jié)轉轉速的的辦法法來保保證壓壓縮機機的負負荷滿滿足工工藝上上的要要求。。因為為在不不同轉轉速下下，其其喘振振極限限流量量是一一個變變數，，它隨隨轉速速的下下降而而變小小。所所以最最合理理的防防喘振振控制制方案案應是是在整整個壓壓縮機機負荷荷變化化范圍圍內，，使它它的工工作點點沿著著如圖圖6——23所示示的喘喘振安安全操操作線線而變變化，，根據這這一思思路設設計的的防喘喘振控控制系系統(tǒng)，，就稱稱為可可變極極限流流量法法防喘喘振控控制系系統(tǒng)，，它的的原理理如圖圖6——27所示示。在設計計防喘喘振控控制系系統(tǒng)時時，尚尚需注注意如如下幾幾點：：①旁路路控制制閥在在壓縮縮機正正常運運行的的整個個過程程中，，測量量值始始終大大于設設定值值，因因此必必須考考慮防防喘振振控制制器的的防積積分飽飽和問問題。。否則則就會會造成成防喘喘振控控制系系統(tǒng)的的動作作不及及時而而引起起事故故。②在實實際的的工業(yè)業(yè)設備備上，，有時時不能能在壓壓縮機機入口口處測測量流流量，，而必必須改改為在在出口口處，，但壓壓縮機機制造造廠所所給的的特性性曲線線往往往是規(guī)規(guī)定測測量人人口流流量的的，這這時就就需要要將喘喘振安安全操操作線線方程程進行行改寫寫?？煽梢詮膹娜丝诳?、出出口質質量流流量相相等這這一等等式出出發(fā)，，寫出出pld與出口口流量量的差差壓值值p2d之間的的關系系式，，然后后把安安全操操作線線方程程式中中p1d替換掉掉，再再以此此方程程進行行防喘喘振控控制系系統(tǒng)的的設計計。③喘振振安全全操作作線方方程式式中的的壓縮縮機出出、人人口處處的壓壓力p1、、p2均指指絕對對壓力力。因因此，，若所所用的的壓力力變送送器不不是絕絕壓變變送器器，則則必須須考慮慮相對對壓力力和絕絕對壓壓力的的轉換換問題題。④防止壓壓縮機機喘振振的工況：防止進進氣壓壓力低低、進進氣溫溫度高高、和和氣體體分子子量小小等。。防止管管網堵堵塞使使管網網特性性改變變。要堅持持在開開、停停車過過程中中，升升降速速不可可太快，并并且先先升速速后升升壓和和先降降壓后后降速速。開、關關防喘喘閥時時平穩(wěn)穩(wěn)緩慢慢。關關防喘喘閥時時要先先低壓壓后高高壓，，開防防喘時時要先先高壓壓后低低壓。。如萬一一出現現“旋旋轉失失速””和““喘振振”時時，首首先應應全部部打開開防喘喘閥，，增加加壓縮縮機的的流量量，然然后再再根據據具體體情況況進行行處理理。由于現現代科科學技技術的的不斷斷發(fā)展展進步步使得得對自自動化化儀表表提出出了更更高更更新的的要求求，而而以此此滿足足現代代化建建設的的發(fā)展展的要要求。。其儀儀表的的發(fā)展展趨勢勢的最最核心心的理理念就就是不不斷利利用新新的工工作原原理和和采用用新材材料來來制作作新的的自動動化儀儀表的的元器器件，，例如如利用用超聲聲波、、微波波、射射線、、紅外外線、、核磁磁共振振、超超導、、激光光等原原理和和采用用各種種新型型半導導體敏敏感元元件、、集成成電路路、集集成光光路、、光導導纖維維等元元器件件。其其目的的是實實現儀儀器通通過微微型計計算機機的使使用來來提高高儀器器儀表表的性性能，，提高高儀器器儀表表本身身自動動化、、智能能化程程度和和數據據處