化纤行业自动化仪器仪表的发展与现状

1 概述
  
  纺织工业是加工天然纤维和制造、加工化学纤维的工业。纺、织、印、染是对天然纤维进行加工的过程,其连续性较差,自动化水平低,是劳动力密集型的生产过程。化纤生产是制造纤维的生产过程,是一个多机台、长流程、连续性很强的生产过程,具有较高的自动化水平。

 

  2 化纤自动化的发展与现状
  
  从60年代初到70年代中期,在我国化纤生产过程中,主要是电动单元组合仪表和气动单元组合仪表混合使用,以工段为单位设置控制室,进行集中控制。从70年代后期开始,逐步以电动仪表为主,以车间或装置为单位进行集中控制,并在大型化纤项目中开始采用集散型控制系统(DCS)。到80年代后期才开始采用质量流量计、智能变送器和数字式显示调节仪表等,同时更多地采用了在线分析仪表。现在在新建的大、中型化纤项目中,基本上都采用了DCS。
  在引进项目带动下,在化纤生产过程中所有采用的现场仪表和控制系统,从硬件来看基本上达到了世界先进水平。但还存在着两个主要问题:
  1) DCS的应用水平较低,基本上是代替常规仪表的作用。
  2) 在新建的大、中型化纤项目中,所采用的仪表有80%以上是进口的,所采用的DCS和PLC几乎全部是进口的。
  因此,如何提高DCS的应用水平,以提高经济效益;在仪表选取型中,如何提高国产化率,降低投资,并促进我国自动化信笺遥发展,是急待解决的问题。

  3 提高DCS应用水平的途径
  
  在化纤生产过程中,普遍地采用了DCS,但其作用主要是进行简单的PID控制、串级控制、比值控制、参数或状态显示,专用光报警、远方操作和打印报表等,远没有充分发挥DCS应有的作用。今后可从下述几方面提高DCS应用水平。
  1) 利用DCS较强的和开放的通信功能,使全厂DCS组成监控网络,并与以管理为主的信息网络一丐,形成一个管控一体化的综合信息网络,使之能在进行实时控制的同时,为优化高度、经营管理和领导决策提供依据,为实现企业综合自动化创造条件。
  2) 利用DCS强大的运算功能进行软测量。在化纤生产过程中,有些关键的变时无法直接测量,如合成纤维生产中的酯化度、聚全度;粘胶纤维生产中的熟成度等到,都是中间产品质量的重要指标,是直接影响产品质量的,是生产过程中必须加以密切监视和严格控制的工艺参数。现在都是用化验的办法测定出来,很不及时,往往因此造成很多次品。对这些变量采用软测量技术,及时有效地测量出来,对提高产品质量具有重要意义,难点在于如何建立软测量模型。首先要结合生产实际,深入研究生产过程中的化学或物理机理,确定这些不可测变量与可测变量 的数学关系,或用实验统计回归法,建立起软测量模型,再由DCS根据有关可测变量实时地推算出所需要的不可测变量,并显示出来,使操作、监视既直观又方便,进而实现对这些变量的过程控制或优化管理。
  3) 利用DCS强大的运算功能和控制功能进行先进控制和优化控制。化纤生产一般都是流程长、连续性强、控制要求严格的生产过程。产品质量都与物料的组成、设备内的温度、压力以及物料在设备内的停留时间有直接关系,停贸时间性又与液位及物料流量有关。在这种连续的生产过程中,如何使有关的可控变量按一定规律随有可控变量的变化及时地作出响应,以保证产品质量,稳定生产。这就要根据不同的生产特点选择有效的控制方案和先进的控制方法,诸如模糊控制、自适应控制、预估控制和*坐一化控制等,这些在石化行业已取得了较好的效果。有些在学术上很成熟的技术,在化橇生产中也没能得到很好地应用,这就要求自动化工作者,在深入研究工艺机理,吃透工艺的前提下,针对生产实际实施先进控制和优化控制,以取得较好的经济效益。

  4 提高质量,增加品种,促进国产化
  
  在大中型化纤厂中,大部分仪表是进口的。其主要原因是:国产仪表在质量上与进口仪表相比还有一定差距;品种还不能完全满足需求,尤其是一些专用仪表无人生产;市场管理不规范,存在着不平等竟争的因素等。

  4.1 仪表的设计必须为用户着想
  要具有高的可靠性,较好的环境适应性,要便于安装、维护和检修,例如磁翻柱液位计,在某厂罐区使用中,经常出南有一些磁柱不翻转,有的整条磁柱不动作。强果将整条磁柱用有机玻璃密封起来,将会在很大程度 上提高其可靠性和对环境的适应性。又如有的现场仪表无接线盒,而用航空插座或留一根短电缆,有的留两根短电线,给现场接线造成困难,现场仪表的过程连接规格很不统一,给安装造成不便。

  4.2完善质量管理体系,提高产品质量
  自动化仪表是高新技术产品,必须具有先进的制造工艺装备,严格的检测手段,必要的特种工技术、完善的生产管理体系,才能保证产品质量。目前国内仪表行业生产秩序较乱,有的地方一个城市有十几家,甚至几十家厂生产同一品种仪表。有的小厂生产条件很差,既没有先进的生产设备,更没有严格的管理措施,不注重产品质量。只注重销售。对这些小厂要进行整顿,条件太差的实生关、停;条件较好的实行联合,他工协作。国家要集中国量重点支持一批基础好的企业,改善生产条件,完善质量管理体系,提高产品质量。

  4.3引进行我进技术,开发研制专用仪表
  随着科学技术的飞速民展,各生业对自动化仪表的要求越来越高,所要求的专用仪表也越来越多。目前我国仪表的品种、规格还不能满足用户需求,尤其是各生业专用的特殊仪表,由于技术要求高、用量少,一般都不愿意开发研制。例如在纺织行业,用于粘胶纤维生产中的浆粥浓度仪、纤维湿度仪(测纤维含水率),凝固浴浓度仪、漂白液浓度仪、油剂浓度仪和空气中微量二硫化碳分析信等;用于合成纤维生产中的聚合物粘度仪、射线式液位计、隔膜式压力变送器、高速旋转的热辊辊温度检测仪、风送系统中的固体物料切换阀等;还有用于纺织过程中的毛丝检测仪、纺物疵点检测仪、染料浓度仪等。这些仪表在国内均很难找到合适的产品。其它行业也有类似的情况。期望仪表研制单位,能在吸收世界先进技术的基础上,密切结合实际进行开发研制,以满足各行业的需要。

  4.4规范市场竟争机制,净化国内仪表市场
  有些国产仪表尽管在技术上、产品质量上都已和进口仪表相当,价格比进口仪表便宜,而且服务质量远在进口仪表之上,但由于个别外商或代理商采取一些不正当的推销手段,使一些用户不异损害国家利益,而仍然花大量外汇购买进口仪表。因此要进一步完善招标机制,净化不平等竟争环境,鼓励采用国产仪表,用先进的国较仪表,装备我国自动化生产线。

  5 对化纤自动化发展的几点建议
  
  随着化纤自动化的飞速发展,对自控提出了更高的要求,现场仪表逐步向数字化、智能化方向了展,DCS逐步向现场总线控制系统发展,单一的实施控制逐步向管控一体的综合自动化发展。根据我国化橇自动化的发展情况,当前要注意下述几点:
  1) 首先要用好现有DCS,在消化吸收杨进先进技术的基础上,推广应用较成熟的先进控制技术,并结合实际组织开发、研制优化控制软。
  2) 近来国内研制的DCS,其功能,或靠性和开放性已与国外的DCS大体相当,其价格仅相当于进口DCS的三分之二,在国办已逐步得到推广应用。如北京和利时公司的HS2000和浙江威盛自动化公司的FB2000等均已售出近百套。我们应先在中型化纤项目中采用,以节约外汇降低投资。
  3) 在纺织和后加工的生产过程中,根据其离散点多、顺序性强的工艺特点,应主要采用PLC。
  4) 在空调、罐区和公用工程(包括空压、空分、冷冻、热力、废处理等)和一些中小型项目的自控设计中、应广泛采用工业PC机。这是实现低成本自动化的有效措施。都市
  5) 要密切注视现场总线的发展动向。现场总线是当前自动化领域技术发展的热点,据估计到2000年将会形成完整的现场总线控制系统。我们必须及时了解国内外现场总路线的发展动向和使用情况,以适应自动化技术迅速发展的需要。

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