化工機械設計的智能化探析

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1．化工生產中機械智能化應用

控制要求貫穿于各個工藝生產的過程中，因此，可以說在生產的過程中，工藝變量對產品的質量以及數量起著關鍵性作用。例如：為了達到效率指標，應保持平衡化學反應器中的反應溫度；為了不使下一步工段的效果受到影響，應在允許范圍內控制加熱爐出口溫度；為了獲得符合標準的產品，在操作壓力不變的條件下，應將精餾塔塔釜或塔頂的溫度保持一定等等。將生產控制來良好的范圍內，可通過保持工藝變量平穩的方法來實現。

1.1控制鍋爐汽包水位

在工業生產中不可或缺的設備之一就是鍋爐汽包，，在規定的范圍內，維持鍋爐汽包的液位是很關鍵的，如果水位偏高，會對蒸汽質量造成影響，生產蒸汽含水量升高；而如果水位偏低，鍋爐容易發生燒干的現象，同時也會對產氣量造成一定影響。所以，嚴格控制汽包液位是杜絕危險發生的有效手段，也是確保鍋爐正常生產的重要前提。

1.1.1雙沖量控制系統

沖量指的是變?？刂破粫r，蒸汽負荷的變化就是最主要的擾動。在進行校正時，根據蒸汽流量來進行操作，可以顯著改善控制品質，減少水位的波動，給水位控制閥動作迅速、靈敏，而且還對誤動作進行有效補償。雙沖量系統可通過引入蒸汽流量信號而構成。單回路反饋控制加蒸汽流量控制的復合控制系統為雙沖量控制系統。值得注意的是雙重量控制系統的不足之處在于：不能很好克服給水系統的擾動；難于對非線性特性進行靜態補償，而控制法的工作特性未必成為線性特性。

1.1.2單沖量控制系統

單沖量控制系統是典型的簡單控制系統，由于假水位現象的存在，當增加蒸汽負荷后，控制器會將控制閥的開度關小，將給水量減少，起到維持鍋爐物料的平衡的作用。當假水位現象消除后，增加了蒸汽量的緣故，水位嚴重降低，減小了送水量，在程度強烈的波動下，會引發事故。因此，系統不能確保水位。但是，該情況對于小型鍋爐而言，假水位現象不大明顯，但為了確保操作的安全性，單沖量控制系統配備連鎖報警裝置后依然能夠達到生產所需要求。

1.2.3三沖量控制系統

三沖量控制系統中，與一般串級控制系統相同，整定流量控制器與水位控制器參數的方法也是如此。三沖量控制系統在某些裝置中采用，其為一臺加法器和一臺控制器所構成。在控制器的前、后，都可連接加法器。

1.2對冷卻劑的流量進行控制

1.2.1氣氨排量

對氣氨排量進行控制，控制工藝物料出口溫度，可通過將傳熱速率方程中平均溫度進行改變來實現。但是，該方法會造成壓縮機入口壓力波動。因此，為了確保其具有足夠的安全性，防止氨管路中進入液氨，損害壓縮機，還需要另外設置一個液位控制系統。

1.2.2冷卻劑流量控制

通過將傳熱速率方程中傳熱面積改變而實現。該方案對不會影響壓縮機入口壓力，可充分利用冷量，且控制較為平穩。但是，值得注意的是，該方案容易造成壓縮機的損壞，且不能確保蒸發空間，在控制上也缺乏靈活性。

2.機械智能化效益

與傳統電產品相比較，機械智能化給用戶以及生產者帶來更多的經濟效益和社會效益。

2.1節約能源

化工機械設計智能化可顯著達到節能目的，提高設備能源利用率，通過低能耗驅動機構，機械化智能產品可以實現最佳的控制調節。另一方面，機械智能化減少了材料的消耗，使機械智能化產品向小型發展，也從原先的硬件系統向軟件系統轉移，體現在計算機系統，微電子等方面。

2.2使勞動條件得以改善

機械智能化產品家督了農業自動化、辦公自動化、工廠自動化，它將人從繁重的勞動中解放出來，它是技術密集型和知識秘境性的產品，其具有很高的自動化程度。

2.3廣泛的適用面

機械智能化產品具有符合功能和符合技術，該技術和功能也提高了自動化程度和產品的功能水平。智能化、自動保護、自動調節、自動校驗、自動補償、自動化控制等是一般機械智能化產品所具有的功能，智能化產品應變能力強、易滿足用戶需求、并能夠很好適應不同領域和不同場合的使用。

2.4便于維修和調整

為了適應現場參數的變化以及不同用戶對象的需要，要改變工作方式可通過控制程序的改變來實現。通過多種手段將這些控制程序輸入到機械智能化產品控制系統中，而不需要對產品的任何零件以及部件進行改動。可以激昂若干套各不相同的程序實現存入具有貯存功能的機械智能化產品中，將代碼信號給予不同的工作對象，智能工作就可按照預先制定的程序開展。自動化監視和自動化檢驗功能會自動采取措施處理工作過程中產生的故障，從而達到恢復正常工作的目的。機械智能化產品大大簡化了人工操作，使操作更為簡單和便捷，其主要減少了手柄數量和操作按鈕數量，且智能化產品還普遍采用數字顯示和程序控制。高級的化工機械智能化產品可實現自動化最優操作，可通過外界參數的變化以及被控對象數學模型來對最佳工作程序進行隨機查找。

3.結束語

系統總體技術、精密機械技術、接口技術、自動化控制技術、伺服驅動技術、信息處理技術、傳感檢測技術等共同構成了機械智能化技術。通俗來講，機械智能化就是機電一體化，設計人員在重視技術引進的同時，也不能忽略了機電一體化技術的創新。

本文作者:劉龍興工作單位:河南晉開化工投資控股集團有限責任公司