高精度 智能化 淺析工業儀表發展趨勢

智能化
　　從工業，自動化儀表的發展趨勢看，智能化是其核心部分，所謂智能化表現在其具有多種新功能。例如過去當流量儀表需要進行溫度，壓力的補償時需要分別測量流量，溫度和壓力的三臺變送器，并且需要運算器來計算，而現在一臺智能化的流量變送器就可以包攬這一任務；又如一臺智能化執行器，由于具有多種的自診斷功能，使維修預報成為可能。如當執行器調節閥的閥桿行程累計超過一定長度時，就會發出信號通知維修人員進行密封填料的更換；又當閥門的動作過于頻繁時也可通知工作人員進行干預，以免發生事故；當用于具有腐蝕介質時，如超過一定流量及工作時間時，也能發出信號，以便及時更換，因為絕不會發生腐蝕的材質是沒有的。
　　在工控方面，過去控制的算法，只能由調節器或DCS來完成，如今一臺智能化的變送器或者執行器，只要植入PID模塊，就可以與有關的現場儀表在一起，在現場實現自主調節；從而實現控制的徹底分散，從而減輕了DCS主機的負擔，使調節更加及時，并提高了整個系統的可靠性。
高精度化
　　由于工業生產對成品質量的要求日益提高，國家的政策和法令對節能減排也有具體的要求和規定，因此提高測量儀表與控制系統的精度就被提上了議事日程。例如變送器的精度，普遍從百分之零點七五提高到百分之零點零四。用于貿易交換計量的科氏質量流量計，精度已達到百分之零點零五，部分氣體超聲波流量計的準確度已達到百分之零點五，同時新一的DCS也以此作為一個重要的指標。
　　當前一些新建的大型項目，在招標時，對有關產品的精度已提出明確的要求，這既是一個門檻，也是一種對制造廠商的資源要求。
無線化
　　現場總線本來是一種非常有前途的技術，理應得到迅速的發展和推廣，但由于國際標準的過多，影響了推廣，例如第一代總線型的現場總線的國際標準已達到10多種，加上第二代的實時工業以太網，其國際標準可能會有20多種，而第三代的總線通信方案又在興起，而且各大跨國公司和有關組織都在制定各自的標準，目前知道的就有HART無線，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線標準。標準過多，對用戶來講，實在不是一個好兆頭，用戶希望能夠通過努力，制訂出單一的國際的標準。
　　工業生產要求高產，穩定，優質，低耗，安全，環保。隨著生產規模越來越大，如火電機組已有100萬KW的超臨界機組；煉油企業達到了1000萬噸級，乙烯裝置也達到了100萬噸的規模，測量和控制的點數不斷增加，一般已達萬點以上。如果現場儀表能夠實現通信無線化，電纜和維護的工人量都會大大減少，施工設計部門和最終用戶都是會歡迎的，因此研發近距離，低功耗可靠的無線通信是當前的一個亮點。
　　隨著生產規模的日益擴大，一旦發生事故，不但在經濟上會造成巨大的損失，而且人員傷亡和對環境的影響均非同小可，因此生產的安全問題日益受重視。
　　目前，一些化工企業或石化企業的安全系統，如ESD緊急停車是由專門的PLC如TRICONES來負責管理，這樣企業的控制系統就由兩大部分組成，即DCS與專門的PLC。
　　由于新型DCS的功能不斷擴大，已經有了安全儀表系統（SIS），因此也可以用一套具有SIS功能的DCS來統一管理，這樣業主當然歡迎。但保險公司需要第三方的認證，而認證就要有量化的概念，因此IEC制定了標準，將安全等能分為四級，所謂SIL全名為安全完整性等級。根據目前的制造水平，變送器的安全等級僅為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認證，達到了SIL3。按照目前的社會的生產水平，只要符合SIL3的標準就可以滿足化工及重石化行業的安全要求了。
　　因此越來越多的儀表制造廠商使其產品具有SIS的功能，這是當前的一個熱點。
科學儀器的在線化
　　隨著科技的進步，科學儀器的結構，日益簡化，體積縮小，重量減輕，操作也更方便，價格也逐步降低，而且能在工業條件下操作。因此在過去只能在實驗室內進行離線操作的科學儀器，現在可以在生產現場進行在線運行了。例如質譜儀居武鋼的高爐上試用，用來分析爐頂煤氣的成分。從應用的角度來看，這種儀器也可看成工業自動化儀表中的一員了。今后這種趨勢還會加速發展。
　　新型儀表不斷涌現過去認為不能檢測的禁區，現在有了突破。如二相流的測量已有產品處于實用階段，如德國SWR公司的微波氣，固二相流量計，英國SOLARTRON公司的DUALSTR-EAMMKI氣液二相流量計，美國MALFIAID公司的LP多相流量計等。而SWR公司的氣，固二相流量計已在武鋼高爐噴煤粉系統上試用。
軟測量技術正在發展。
　　由于生產工藝的復雜性：工業環境的惡劣性，使得有些重要的或者關鍵性的參數不能進行直接測量，只能借助計算機技術，依靠其他相關能測得的參數進行推導。用這樣間接測量的方法，有人稱之為虛擬儀表。
　　實現軟測量技術的關鍵在于研發人員首先要了解工藝生產，熟悉工藝操作，同時還要掌握測量和計算機的技術，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，保證項目順利按時投產，如百萬噸級的乙烯項目，其下產品很多，一般有十幾個裝置，需要同時投產。否則誤工一天，就會上億元的損失。為了便于管理，工程公司和企業都愿意這樣做。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乙烯項目采用的是NAC模式，福建的乙烯項目采用的是NICC，而新疆獨山子乙烯則10套DCS由家公司總承包，2.5萬臺場儀表則由另一家公司承包。對于承包的儀表廠商來講這是一種增值的服務。作為MIV的公司也需要一定的資源質，即除了能提供一定水平的DCS外，還要有較廣泛的，質量過硬的現場儀表，而且還要熟悉工藝或有這個方面的業績。
　　國內的一些大型DCS制造廠，也應向該方向努力。以上就是工業自動化儀表行業一些主要發展趨勢。隨著科技的發展，生產的進步，還會有新的需求對發展的趨勢產生影響。
 

2007-12-15