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我国实验室仪器仪表行业现已得到全面发展

我国实验室仪器仪表行业现已得到全面发展

我国实验室仪器仪表行业现已得到全面发展

我国近段时间对于环境的整治非常重视,足以看出国家对于环境治理的决心,但也同时约束了企业在注重经济发展企业扩大规模的同时,也要将节能减排低碳环保同步作为企业长远发展的核心价值及前提。这也是保证了变频器和PLC及电气自动化行业的可持续长远发展的动力源。但,在目前国内变频器行业及经济高速发展的背后,国内市场电气自动化产业整体规模和实力参差不齐,众多企业规模、资金实力、技术实力及产业模块相比国外品牌严重落后,在很大程度上成为我国变频器行业经济持续高增长模式的最大障碍。

国自动化控制系统及现场仪表和关键精密测试仪器,与国际水平总体上仍有10~15年的差距。我国仪器仪表技术突破仍需要很多关,国家“十二五”规划指出:培育和发展战略性新兴产业对推进产业结构升级、加快经济发展方式转变具有重要意义,必须把突破一批支撑战略性新兴产业发展的关键共性技术作为科技发展的优先任务。

由于实验室仪器种类多、中小企业多,市场竞争激烈,因此建立我

国现代化实验室仪器、应用技术和成套技术基地十分必要,这必将极大地促进我国实验室仪器行业的全面发展,早日赶上和达到世界先进水平,在今年的两会当中环境问题毫无疑问是期间的一个重点话题,如何从技术上实现环境保护也一直是我们工业领域的发展重点。

所谓新型工业化,是不以牺牲资源和环境为代价的工业化进程,而在变频器企业推动产业进程中要做到这一点,就必须依靠不断的技术投入引领科技技术进步,以达到最大限度地提高资源、能源的利用效率,降低资源的耗损情况;同时还要变频器发展趋势中,更加智能化、节约化和环保化,已达到可使用资源的颗粒配置,降低不必要的浪费,此外实施绿色低碳发展战略,还要约束所有企业在工业化进程中降低及减少废弃物、污染物的排放,建设资源节约型、环境友好型企业,这是所有变频器企业应该做到的,也是必须做到的。

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我國實驗室儀器儀表行業現已得到全面發展

我國近段時間對於環境的整治非常重視,足以看出國傢對於環境治理的決心,但也同時約束瞭企業在註重經濟發展企業擴大規模的同時,也要將節能減排低碳環保同步作為企業長遠發展的核心價值及前提。這也是保證瞭變頻器和PLC及電氣自動化行業的可持續長遠發展的動力源。但,在目前國內變頻器行業及經濟高速發展的背後,國內市場電氣自動化產業整體規模和實力參差不齊,眾多企業規模、資金實力、技術實力及產業模塊相比國外品牌嚴重落後,在很大程度上成為我國變頻器行業經濟持續高增長模式的最大障礙。

國自動化控制系統及現場儀表和關鍵精密測試儀器,與國際水平總體上仍有10~15年的差距。我國儀器儀表技術突破仍需要很多關,國傢“十二五”規劃指出:培育和發展戰略性新興產業對推進產業結構升級、加快經濟發展方式轉變具有重要意義,必須把突破一批支撐戰略性新興產業發展的關鍵共性技術作為科技發展的優先任務。

由於實驗室儀器種類多、中小企業多,市場競爭激烈,因此建立我國現代化實驗室儀器、應用技術和成套技術基地十分必要,這必將極

大地促進我國實驗室儀器行業的全面發展,早日趕上和達到世界先進水平,在今年的兩會當中環境問題毫無疑問是期間的一個重點話題,如何從技術上實現環境保護也一直是我們工業領域的發展重點。

所謂新型工業化,是不以犧牲資源和環境為代價的工業化進程,而在變頻器企業推動產業進程中要做到這一點,就必須依靠不斷的技術投入引領科技技術進步,以達到最大限度地提高資源、能源的利用效率,降低資源的耗損情況;同時還要變頻器發展趨勢中,更加智能化、節約化和環保化,已達到可使用資源的顆粒配置,降低不必要的浪費,此外實施綠色低碳發展戰略,還要約束所有企業在工業化進程中降低及減少廢棄物、污染物的排放,建設資源節約型、環境友好型企業,這是所有變頻器企業應該做到的,也是必須做到的。

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21世纪的仪表、仪器在线案例分析及先进控制技术

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40年过去了,我们今天的流程控制技术总体规模越来越大,效率和效益指标越来越高,并且随着市场的激烈竞争,从原材料到品牌都要求能具有一定的柔性生产适应性,节约能源和保护环境也引起社会极大的关注。所以,应运而生的先进控制技术(APC)、实时优化(RT-OPT)用于提高装置操作、控制、管理水平,来追求更大的经济效益,已成为当今(特别是石化企业)迫切需要解决的热门手段。可是在这样大的热潮下,在线分析仪器却成了一个难题。我想应该再次呼吁从事分析仪器和自动化技术工作的同志们携起手来,重视并积极参与在线分析仪器的开发和生产。

回想在1963年时,由于工作关系使我有较多机会学习并接触到许多有关成分分析仪表、仪器的发展和可能应用课题。那时我曾提出"分析技术仪表化与分析仪器自动化乃是解决科学技术与生产现代化的重要手段",并且,还提出"仅仅掌握了热工参数并不可能探知随着生产过程而出现的原料成分变化、触媒性能衰减和杂质积聚等现象。"我当时的这些话,既有推理成分,也有鼓气因素,不过今天看来似乎也还有些道理。

回顾半个世纪以来我国自动控制技术的发展,我们曾经忙忙碌碌地从研制简单的机械式指示仪表到气动和电动单元组合仪表,从单机自动化到成套控制系统,取得了很大成功。但是在检测参量上则比较偏重于温度、压力、液位、流量等热工参数,直到20世纪50年代后期也只有很少的几种工业用的热导式CO和CO2气体分析仪器

可作为锅炉燃烧效率的参考。1959年,北京分析仪器厂开始筹建(算是苏联援助的156项国家重点建设项目中最后的补充项目),它的主导产品是用于原子能核材料分析用的同位素质谱计和化学分析用的

色谱仪以及核磁共振波谱仪等实验室用分析仪器。值得一提的是在它的产品大纲中除上述产品外还有工业用红外线气体分析仪(即苏联型号OA,但并未投产)、磁氧分析器以及标准气体配气站的概念设计等新内容,而这些项目为我们进入连续在线成分量检测奠定了基础。与此同时,通过质谱仪和气相色谱仪的研制,我们开始领悟到在成分量检测技术中最令人烦心的事,即样品的预处理以及如何排除共生物质的干扰的定性定量的校正和数据处理。而恰在这时,通过对色谱和质谱技术的探索,我们已意识到想要解决成分分析技术中的难点,可以将"分离与分析"解析为两个技术系统来考虑。同样,对自动化过程中有关成分量的分析,应将"全谱"分析和计算技术相结合。于是我们又提出"为了满足大型化工、石油工厂高度自动化的控制要求,把样品进行全面分离和分析,然后进行综合运算加工处理"的设想。

这些都是40年前通过工作实践和理论结合想到的一些思路和

可能走的途径。可惜,由于历史的原因,使我们浪费了许多年的时间。同样可惜的是,改革开放后引进大型成套工程所带的流程分析仪器与国产仪器之间的差距越来越大;出现了工厂规模化整为零、投资不足、技术骨干流失等现象。若再谈振兴,真得从长计议。

这几年由于参与分析仪器学会的学术活动以及学习现场总线技

术,不断地与自动化学术界与工程设计的专家们交往,使我眼界大开。如在诺大的一个石化工程中,除了中央控制室里和现场若干成分量分析仪的专用柜外,还大量出现"分析系统集成小屋"。据我以前搜集到的信息,仅仅以广东茂名的30万吨乙烯工厂为例,便有10多个分析系统集成小屋,分布在各生产装置现场,总设备投资约500万美元。

他们所用的在线分析仪器已有150台之多。

他们所用的在线分析仪器已有150台之多。

二案例分析

1.美好的设想

目前,由于经济全球化的影响,国内外石化企业正在大规模地进行生产装置的提升改造和/或控制系统的更新,特别是通信网络和计算机软件技术发展神速,于是便产生了三大热点问题:

(1)以多变量预估控制为代表的先进控制技术;

(2)以在线实时优化为核心的过程优化技术;

(3)以信息管理和工业控制集成为中心的CIMS技术。

我个人思想上比较保守,总认为硬件(指工艺和装备检测与控制)和软件(科技与管理)在不同时期不同条件下都有一定的比例协调关系,弄不好就会失调以至失控。特别是目前社会上有部分人把推理计算和建模摆在唯一和必然的途径,这往往就掩盖了物化过程中产生的本质问题。所以,我对APC在这次改造工程中的作用非常感兴趣,因为它的确能取得良好的经济效益,但同时也表明如果我们能使用高性

能的在线分析仪器,那么整个控制系统的效果便会好很多。

2.14万吨/年聚丙烯装置实例

14万吨/年聚丙烯装置由A、B两条生产线组成,它使用高效催化剂,是液、气两相结合的本体法聚合工艺,可以生产均聚物、无规共聚物和嵌段共聚物等10多种牌号的产品。自1987年投产以来,装置运行基本正常。由于聚合反应机理复杂,对关系到产品质量的熔融指数(Melt

Flow

Rate-MFR)、浆液浓度、反应器产导等重要工艺参数(实质上就是成分量参数)不能进行在线测量,在一定程度上影响了生产的稳定性和产品质量的提高。具体说就是:

(1)因浆液浓度不好测控,影响聚合反应器的稳定性;

(2)因最直接的质量指标熔融指数难以严格测控,带来一系列的质量问题;

(3)由于市场需求不同,不可避免地在不同产品生产切换过程中会带来损失(包括过渡时间长,单体和催化剂等用料多,优级品率低,甚至产生因堵塞而造成的非计划停车等)。

针对上述因素,该装置的APC软件系统分为3个部分,即:

(1)APC推理计算(APCInferentialCalculation)

从表面上看,推理计算过程也是建立反应器数学模型的过程,它的机理是要正确反应过程的质量平衡和能量平衡。其基本算式为:MassIN=MassOUT(1)

各组分的总质量平衡算式为

dM/dt=Mi-Mo+生成的M

式中M反应器中反应物的质量

Mi注入质量

Mo流动质量

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40年過去瞭,我們今天的流程控制技術總體規模越來越大,效率和效益指標越來越高,並且隨著市場的激烈競爭,從原材料到品牌都要求能具有一定的柔性生產適應性,節約能源和保護環境也引起社會極大的關註。所以,應運而生的先進控制技術(APC)、實時優化(RT-OPT)用於提高裝置操作、控制、管理水平,來追求更大的經濟效益,已成為當今(特別是石化企業)迫切需要解決的熱門手段。可是在這樣大的熱潮下,在線分析儀器卻成瞭一個難題。我想應該再次呼籲從事分析儀器和自動化技術工作的同志們攜起手來,重視並積極參與在線分析儀器的開發和生產。

回想在1963年時,由於工作關系使我有較多機會學習並接觸到許多有關成分分析儀表、儀器的發展和可能應用課題。那時我曾提出"分析技術儀表化與分析儀器自動化乃是解決科學技術與生產現代化

的重要手段",並且,還提出"僅僅掌握瞭熱工參數並不可能探知隨著生產過程而出現的原料成分變化、觸媒性能衰減和雜質積聚等現象。"我當時的這些話,既有推理成分,也有鼓氣因素,不過今天看來似乎也還有些道理。

回顧半個世紀以來我國自動控制技術的發展,我們曾經忙忙碌碌地從研制簡單的機械式指示儀表到氣動和電動單元組合儀表,從單機自動化到成套控制系統,取得瞭很大成功。但是在檢測參量上則比較偏重於溫度、壓力、液位、流量等熱工參數,直到20世紀50年代後期也隻有很少的幾種工業用的熱導式CO和CO2氣體分析儀器可作為鍋爐燃燒效率的參考。1959年,北京分析儀器廠開始籌建(算是蘇聯援助的156項國傢重點建設項目中最後的補充項目),它的主導產品是用於原子能核材料分析用的同位素質譜計和化學分析用的色譜儀以及核磁共振波譜儀等實驗室用分析儀器。值得一提的是在它的產品大綱中除上述產品外還有工業用紅外線氣體分析儀(即蘇聯型號OA,但並未投產)、磁氧分析器以及標準氣體配氣站的概念設計等新內容,而這些項目為我們進入連續在線成分量檢測奠定瞭基礎。與此同時,通過質譜儀和氣相色譜儀的研制,我們開始領悟到在成分量檢測技術中最令人煩心的事,即樣品的預處理以及如何排除共生物質的幹擾的定性定量的校正和數據處理。而恰在這時,通過對色譜和質譜技術的探索,我們已意識到想要解決成分分析技術中的難點,可以將"分離與分析"解析為兩個技術系統來考慮。同樣,對自動化過程中有關成分量的分析,應將"全譜"分析和計算技

術相結合。於是我們又提出"為瞭滿足大型化工、石油工廠高度自動化的控制要求,把樣品進行全面分離和分析,然後進行綜合運算加工處理"的設想。

這些都是40年前通過工作實踐和理論結合想到的一些思路和

可能走的途徑。可惜,由於歷史的原因,使我們浪費瞭許多年的時間。同樣可惜的是,改革開放後引進大型成套工程所帶的流程分析儀器與國產儀器之間的差距越來越大;出現瞭工廠規模化整為零、投資不足、技術骨幹流失等現象。若再談振興,真得從長計議。

這幾年由於參與分析儀器學會的學術活動以及學習現場總線技術,不斷地與自動化學術界與工程設計的專傢們交往,使我眼界大開。如在諾大的一個石化工程中,除瞭中央控制室裡和現場若幹成分量分析儀的專用櫃外,還大量出現"分析系統集成小屋"。據我以前搜集到的信息,僅僅以廣東茂名的30萬噸乙烯工廠為例,便有10多個分析系統集成小屋,分佈在各生產裝置現場,總設備投資約500萬美元。

他們所用的在線分析儀器已有150臺之多。

他們所用的在線分析儀器已有150臺之多。

二案例分析

1.美好的設想

目前,由於經濟全球化的影響,國內外石化企業正在大規模地進行生產裝置的提升改造和/或控制系統的更新,特別是通信網絡和計算機軟件技術發展神速,於是便產生瞭三大熱點問題:

(1)以多變量預估控制為代表的先進控制技術;

(2)以在線實時優化為核心的過程優化技術;

(3)以信息管理和工業控制集成為中心的CIMS技術。

我個人思想上比較保守,總認為硬件(指工藝和裝備檢測與控制)和軟件(科技與管理)在不同時期不同條件下都有一定的比例協調關系,弄不好就會失調以至失控。特別是目前社會上有部分人把推理計算和建模擺在唯一和必然的途徑,這往往就掩蓋瞭物化過程中產生的本質問題。所以,我對APC在這次改造工程中的作用非常感興趣,因為它的確能取得良好的經濟效益,但同時也表明如果我們能使用高性能的在線分析儀器,那麼整個控制系統的效果便會好很多。

2.14萬噸/年聚丙烯裝置實例

14萬噸/年聚丙烯裝置由A、B兩條生產線組成,它使用高效催化劑,是液、氣兩相結合的本體法聚合工藝,可以生產均聚物、無規共聚物和嵌段共聚物等10多種牌號的產品。自1987年投產以來,裝置運行基本正常。由於聚合反應機理復雜,對關系到產品質量的熔融指數(Melt

Flow

Rate-MFR)、漿液濃度、反應器產導等重要工藝參數(實質上就是成分量參數)不能進行在線測量,在一定程度上影響瞭生產的穩定性和產品質量的提高。具體說就是:

(1)因漿液濃度不好測控,影響聚合反應器的穩定性;

(2)因最直接的質量指標熔融指數難以嚴格測控,帶來一系列的

質量問題;

(3)由於市場需求不同,不可避免地在不同產品生產切換過程中會帶來損失(包括過渡時間長,單體和催化劑等用料多,優級品率低,甚至產生因堵塞而造成的非計劃停車等)。

針對上述因素,該裝置的APC軟件系統分為3個部分,即:

(1)APC推理計算(APCInferentialCalculation)

從表面上看,推理計算過程也是建立反應器數學模型的過程,它的機理是要正確反應過程的質量平衡和能量平衡。其基本算式為:MassIN=MassOUT(1)

各組分的總質量平衡算式為

dM/dt=Mi-Mo+生成的M

式中M反應器中反應物的質量

Mi註入質量

Mo流動質量

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