高科技之路高精度智能化淺析工業(yè)儀表發(fā)展趨勢(shì)儀器儀

智能化

    從工業(yè)，如要求速度更快、靈敏度更高、穩(wěn)定性更好、樣品量更少、檢測(cè)微損甚至無(wú)損、遙感遙測(cè)遙控更遠(yuǎn)距、使用更方便、成本更低廉、無(wú)污染等，自動(dòng)化儀表的發(fā)展趨勢(shì)看，同時(shí)也為儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力，智能化是其核心分，并成了儀器儀表進(jìn)一步發(fā)展的物質(zhì)、知識(shí)和技術(shù)基礎(chǔ)。尤其需要指出的是：近10年來(lái)，所謂智能化表現(xiàn)在其具有多種新功能。例如過(guò)去當(dāng)流量?jī)x表需要進(jìn)行溫度，由于包括納米級(jí)的精密機(jī)械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)研究成果、新型傳感器技術(shù)與智能化技術(shù)研究成果，壓力的補(bǔ)償時(shí)需要分別測(cè)量流量，以及高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等在內(nèi)的批當(dāng)代最新科技成果的競(jìng)相問(wèn)世，溫度和壓力的三臺(tái)變送器，使得儀器儀表領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革――這些新成果，并且需要運(yùn)算器來(lái)計(jì)算，不僅成了現(xiàn)代儀器儀表及其產(chǎn)業(yè)賴以生存與發(fā)展的土壤、基礎(chǔ)、支撐與動(dòng)力，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，而且還正在迅速改變儀器儀表的工作原理與本質(zhì)特征，由于具有多種的自診斷功能，并使其具備和擁有了傳統(tǒng)儀器儀表根本無(wú)法企及與實(shí)現(xiàn)的眾多的、全新的、超高的功能。可以說(shuō)，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(guò)一定長(zhǎng)度時(shí)，現(xiàn)代儀器儀表產(chǎn)品已成為最具典型性的高科技產(chǎn)品。目前，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(guò)于頻繁時(shí)也可通知工作人員進(jìn)行干預(yù)，它不但已經(jīng)完全突破了傳統(tǒng)的光、機(jī)、電的框架，以免發(fā)生事故；當(dāng)用于具有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，向著計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多功能化的方向迅速發(fā)展，如超過(guò)一定流量及工作時(shí)間時(shí)，而且由于大量采用高新科學(xué)技術(shù)的研究成果、跨學(xué)科的綜合設(shè)計(jì)、高精尖的制造技術(shù)與嚴(yán)格科學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，也能發(fā)出信號(hào)，因而使得它還正朝著更高速、更靈敏、更可靠、更簡(jiǎn)捷地獲取被分析、檢測(cè)、控制對(duì)象全方位信息的方向闊步前進(jìn)。通過(guò)以上分析可以看出，以便及時(shí)更換，高科技化不但是現(xiàn)代儀器儀表的主要特征，因?yàn)榻^不會(huì)發(fā)生腐蝕的材質(zhì)是沒(méi)有的。

    在工控方面，而且是振興儀表工業(yè)的必由之路，過(guò)去控制的算法，也是新世紀(jì)儀器儀表及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。伴隨現(xiàn)場(chǎng)總線的問(wèn)世，只能由調(diào)節(jié)器或DCS來(lái)完成，過(guò)程測(cè)控儀表發(fā)展出現(xiàn)了重大轉(zhuǎn)折和難得機(jī)遇目前，如今一臺(tái)智能化的變送器或者執(zhí)行器，現(xiàn)場(chǎng)總線已成為全球自動(dòng)化技術(shù)的熱點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)總線是用于現(xiàn)場(chǎng)智能化儀表與控制室之間的一種、全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)。它的產(chǎn)生，只要植入PID模塊，既是廣大用戶的實(shí)際需求和制造廠商間技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，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，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，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(lái)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(guò)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，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(guò)多，對(duì)用戶來(lái)講，實(shí)在不是一個(gè)好兆頭，用戶希望能夠通過(guò)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(lái)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)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(wèn)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(lái)負(fù)責(zé)管理，這樣企業(yè)的控制系統(tǒng)就由兩大分組成，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(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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(lái)分析爐頂煤氣的成分。從應(yīng)用的角度來(lái)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(guò)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，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，例如上海SECCO的乙烯裝置采用的是MIV，南海的CSPC乙烯項(xiàng)目采用的是MAC模式，福建的乙烯項(xiàng)目采用的是MICC，而獨(dú)山子乙烯則10套DCS由家公司總承包，2.5萬(wàn)臺(tái)場(chǎng)儀表則由另一家公司承包。對(duì)于承包的儀表廠商來(lái)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(guò)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。

標(biāo)簽：