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摘要：中间试验是从小试过滤到工业装置的一个重要环节，然而现今，在中试装置的设计方面国内外均无权威、专业的规范标准，常常按照常规标准或是内部标准进行设计，使得中试装置设计领域非常混乱。中试装置设计经验就是在不断自我探索过程中积累起来的，本文主要从中试装置检测仪表的选型、DCS优化控制、参数整定、仪表安装这四个方面阐述了化工中试装置的自控设计过程。
关键词：化工；中试装置；自控
引言：现今，中试装置已经成为从小型试验过渡到工业生产的一个重要步骤，但是中式装置的设计依然处于“标准真空”状态，仅仅依据常规标准或是内部标准加上实践经验进行设计，设计流程并不科学。
检测仪表选型、DCS优化控制、参数整定及仪表安装这四个方面设计的科学与否决定着该装置是否能够平稳运行，决定着该设计运行结果是否能够达到与其目标。检测仪表是中试装置的眼睛，及时记录运行装置内相关数据，为判断中试装置运行情况提供依据。优化控制是为了保证中试装置平稳运行。参数整定是在试验中确定标准数据，为之后的中试试验提供参考，液位之后的工业化生产奠定了基础。下文主要阐述检测仪表选型、DCS优化控制以及参数整定以及仪表安装这几个方面的控制要点，希望能够为之后的中试装置设计提供参考。
一、检测仪表选型
中试装置的处理能力较弱，所以要选用精度较高的流量检测仪器，最重要的是选择的仪表要与实际工程情况相吻合，保证中试装置稳定运行。使用电磁流量计时，要考虑某些反应生成的软化水对其电导率的影响。使用蒸汽流量計的时候，为了方便以后的参数整定工作，配合使用节流装置以及差压变送器。使用远程液位测量仪表进行流量测定时，为了方便调试装置，采用差压变送器进行测量。尽管流量检测仪是中试装置必备的检测仪表，但是其他参数的测定也不可缺少，例如温度和压力的检测，能够为远程指示提供参考，同时也是判断现场中试装置的操作合理性的依据。
二、优化控制
众所周知，工业的发展程度取决于多种因素，工业自动化水平是其中一个非常重要的方面。现在很多企业都配备了自动化管理系统，为了使系统控制过程更加规范，一般由分散型控制系统（DCS）、先进控制技术和优化控制技术共同组成控制系统，该系统具有质量闭环控制和卡边操作的效果。
在中试装置运行过程中，基于其处理能力较弱，处理量较小，精确的优化控制显得更加重要。在中试装置运行过程中，任何一点小的波动都会造成装置的连锁震荡，所以必须尽量选择单回路设置，及时有效地进行调节和控制。另外，能够用DCS解决的问题就尽量不用ESD，所以在中试装置中必须尽量减少ESD设置点数，这是保证系统平稳运行的关键之一。在实际操作过程中，可以运用远程手动控制部分回路。温度和压力作为控制反应器的主要变量，一般都是定量进料，然后通过控制温度和压力优化控制。塔器类则以液位为主要控制变量，温度和压力控制为辅。
三、参数整定
中试装置的基础数据本身就不具备科学性、完整性，加上其设备小、种类多、流程复杂，所以其参数整定难度较大。为了做好参数整定工作，一方面要检查各类仪表指示的准确性，另一方面要在置满负荷的时间进行整定。之所以要在置满负荷的时间进行整定，是因为不同的流量仪表的工作原理不同，若是装置不是处在满负荷生产的状态，就会增大参数误差，其中以气体流量参数整定表现最为突出。例如，利用节流装置和差压变送器进行参数整定时，装置达到满负荷生产时，节流装置差压处于百分之六十到百分之八十的量程之间，若是处在其他量程段，就会表现出非线性关系，误差明显增大，但是实际操作过程中进行参数整定时，还必须结合化验数据、进料量等因素，提高参数整定准确度。需要重点说明的是，若是利用节流装置和差压变送器实施蒸汽流量计量，在实际生产操作中，会频繁出现满量程现象。基于中试装置的处理能力较弱，处理量小，所用热负荷相对会低于工业生产装置中的热负荷，加上蒸汽介质的特殊性，想实现准确测量的难度就比较大，首先要依据给定参数进行设置，一旦指示值超出满量程，要立即查找原因，仔细查看蒸汽工艺和实际工艺操作过程是否存在异常情况。譬如，在塔器类设备中进行操作，控制液位是关键，一旦塔底液位控制过高，再沸器、热盘管里的蒸汽都会立即转化为液体，增大压力降，导致DCS显示超标，影响分馏塔的稳定操作，由于气体转化成液体的速度过快会极易造成干锅现象。进料类流量计的参数整定离不开计量泵，离不开容积标定。
四、仪表安装
随着国家自动化设备的普遍应用，我的电气仪表主要应用于自动化设备、高压供气系统、锅炉供汽供热系统等方面，仪表安装的工作量日益加大。为了保证电气仪表安装工程的质量，必须严格按照有关标准和规范的要求进行设计和施工。目前总结出来的仪表安装准则包括：（1）仪表安放位置与设计要求一致，若是设计中未明确规定，则放置在干燥、明亮的地方。（2）安装仪表之前，核对好仪表的型号、规格、附件等。（3）需要安装在管道上时，在管道吹灰完成之后，直接安装仪表。（4）如果仪表需要安装在封闭的环境中，需要对其进行密封处理。（5）需要特别注意检测仪表的安装。
以上是仪表安装需要遵守的常规准则，中试装置中的仪表安装注意事项除上述之外，最重要的是压力变送器以及差压变送器的安装过程，引压管的安装方式随着变送器和取压点的位置而改变，此外，在引压管的高低点处均需设置排气阀及排污阀，具体采取以下方案进行设置：气体以及蒸汽类的压力变送器和差压变送器安装在取压点上方，引压管向取压点倾斜。液体的安装要求则与之相反，引压管向变送器入口倾斜。
五、中试装置自控探讨
下面主要就某一具体的化工中试装置进行自控探讨。该中试装置中装有300吨/年醋酸加氢制乙醇，装备有两种流量检测仪：检测液体流量的电磁流量计和检测气体的节流装置+差压变送器。由电磁流量器的检测原理可知，电磁流量器无法检测太低的电导率（醋酸、反应生成的介质），所以最后不得不将部分电磁流量器更换为金属浮子流量计。此外，随着化学反应的进行，装置内部的环境也随之改变，改变了之前的氢气以及蒸汽节流装置的差压范围，让测量处于超量程状态。为了保证测量值处于百分之三十到百分之九十之间，必须调整差压变送器，将测量值控制在百分之七十左右，再结合氢气的消耗量调整DSC的流量测量范围，让获得的参数与装置内的实际数值相吻合。为了保证参数整定的精确度，还必须对蒸汽流量进行调节。在仪表安装方面，将气体以及蒸汽类的压力变送器安装在取压点上方，并将取压管向测量点倾斜，防止测量管中产生积液影响到测量结果，造成测量误差。这样一来，不仅保证了测量的精确度，而且大大减少了操作维护的工作量。参数整定的过程中可以发现，尽管对蒸汽流量计进行了参数整定，但是超量程的现象依旧频繁发生，经过后期检查发现，主要是因为蒸馏塔底液位设置过高（80%），蒸汽过快转化成液体，调整塔底液位（30%）可以大大降低蒸汽消耗量（50%），既稳定了中试装置内反应又达到了节能的目的。作为气体反应类装置，必须严格控制物料进料量比例，原设计准备以流量控制为主，可是，在实际运行过程中发现该反应器内部压力极其不稳定，后经过细致分析，决定重新调整控制回路，以保证物料进量的恒定性，同时以压力控制为主要控制点。实践证明，反应器内压力稳定，反应过程也十分稳定。正如前面提到的，塔类反应器主要以控制液位为主，其他控制要素为辅，所以该中试装置中蒸馏塔的流量与液位串级调节也应以液位调节为主，以维持塔内的液位恒定。经过各项考核发现，该中试装置各项指标均合格。
六、结语
总结全文可知，化工中试装置自控能力的大小与其仪表的选型、优化控制、参数整定、仪表安装四个方面密切相关。从测量原理和安装技术等多方面考虑，选择出合适的流量仪表。此外，还必须根据实际工艺流程进行优化控制，在中试装置处于满负载情况下进行参数整定，依据仪表安装准则合理安装仪表。
参考文献：
[1]白辛民.化工中试装置工艺设计方案的确认[J].现代化工.2013（09）
[2]邱红磊，赵东风，孟亦飞.化工中试装置性能化设计思路探讨[J].化工科技.2013（05）
[3]敖晨虹，胡海兰，周丽君.先进控制与优化控制在过程工业应用中若干问题探讨[J].石油化工自动化.2012（5）
[4]陈泰安.浅谈工业仪表安装流程及控制方法[J].同济大学学报.2013（17）
[5]李劲松.电气仪表安装与调试问题探讨[J].石油化工.2013（18）
关键词：化工；中试装置；自控
引言：现今，中试装置已经成为从小型试验过渡到工业生产的一个重要步骤，但是中式装置的设计依然处于“标准真空”状态，仅仅依据常规标准或是内部标准加上实践经验进行设计，设计流程并不科学。
检测仪表选型、DCS优化控制、参数整定及仪表安装这四个方面设计的科学与否决定着该装置是否能够平稳运行，决定着该设计运行结果是否能够达到与其目标。检测仪表是中试装置的眼睛，及时记录运行装置内相关数据，为判断中试装置运行情况提供依据。优化控制是为了保证中试装置平稳运行。参数整定是在试验中确定标准数据，为之后的中试试验提供参考，液位之后的工业化生产奠定了基础。下文主要阐述检测仪表选型、DCS优化控制以及参数整定以及仪表安装这几个方面的控制要点，希望能够为之后的中试装置设计提供参考。
一、检测仪表选型
中试装置的处理能力较弱，所以要选用精度较高的流量检测仪器，最重要的是选择的仪表要与实际工程情况相吻合，保证中试装置稳定运行。使用电磁流量计时，要考虑某些反应生成的软化水对其电导率的影响。使用蒸汽流量計的时候，为了方便以后的参数整定工作，配合使用节流装置以及差压变送器。使用远程液位测量仪表进行流量测定时，为了方便调试装置，采用差压变送器进行测量。尽管流量检测仪是中试装置必备的检测仪表，但是其他参数的测定也不可缺少，例如温度和压力的检测，能够为远程指示提供参考，同时也是判断现场中试装置的操作合理性的依据。
二、优化控制
众所周知，工业的发展程度取决于多种因素，工业自动化水平是其中一个非常重要的方面。现在很多企业都配备了自动化管理系统，为了使系统控制过程更加规范，一般由分散型控制系统（DCS）、先进控制技术和优化控制技术共同组成控制系统，该系统具有质量闭环控制和卡边操作的效果。
在中试装置运行过程中，基于其处理能力较弱，处理量较小，精确的优化控制显得更加重要。在中试装置运行过程中，任何一点小的波动都会造成装置的连锁震荡，所以必须尽量选择单回路设置，及时有效地进行调节和控制。另外，能够用DCS解决的问题就尽量不用ESD，所以在中试装置中必须尽量减少ESD设置点数，这是保证系统平稳运行的关键之一。在实际操作过程中，可以运用远程手动控制部分回路。温度和压力作为控制反应器的主要变量，一般都是定量进料，然后通过控制温度和压力优化控制。塔器类则以液位为主要控制变量，温度和压力控制为辅。
三、参数整定
中试装置的基础数据本身就不具备科学性、完整性，加上其设备小、种类多、流程复杂，所以其参数整定难度较大。为了做好参数整定工作，一方面要检查各类仪表指示的准确性，另一方面要在置满负荷的时间进行整定。之所以要在置满负荷的时间进行整定，是因为不同的流量仪表的工作原理不同，若是装置不是处在满负荷生产的状态，就会增大参数误差，其中以气体流量参数整定表现最为突出。例如，利用节流装置和差压变送器进行参数整定时，装置达到满负荷生产时，节流装置差压处于百分之六十到百分之八十的量程之间，若是处在其他量程段，就会表现出非线性关系，误差明显增大，但是实际操作过程中进行参数整定时，还必须结合化验数据、进料量等因素，提高参数整定准确度。需要重点说明的是，若是利用节流装置和差压变送器实施蒸汽流量计量，在实际生产操作中，会频繁出现满量程现象。基于中试装置的处理能力较弱，处理量小，所用热负荷相对会低于工业生产装置中的热负荷，加上蒸汽介质的特殊性，想实现准确测量的难度就比较大，首先要依据给定参数进行设置，一旦指示值超出满量程，要立即查找原因，仔细查看蒸汽工艺和实际工艺操作过程是否存在异常情况。譬如，在塔器类设备中进行操作，控制液位是关键，一旦塔底液位控制过高，再沸器、热盘管里的蒸汽都会立即转化为液体，增大压力降，导致DCS显示超标，影响分馏塔的稳定操作，由于气体转化成液体的速度过快会极易造成干锅现象。进料类流量计的参数整定离不开计量泵，离不开容积标定。
四、仪表安装
随着国家自动化设备的普遍应用，我的电气仪表主要应用于自动化设备、高压供气系统、锅炉供汽供热系统等方面，仪表安装的工作量日益加大。为了保证电气仪表安装工程的质量，必须严格按照有关标准和规范的要求进行设计和施工。目前总结出来的仪表安装准则包括：（1）仪表安放位置与设计要求一致，若是设计中未明确规定，则放置在干燥、明亮的地方。（2）安装仪表之前，核对好仪表的型号、规格、附件等。（3）需要安装在管道上时，在管道吹灰完成之后，直接安装仪表。（4）如果仪表需要安装在封闭的环境中，需要对其进行密封处理。（5）需要特别注意检测仪表的安装。
以上是仪表安装需要遵守的常规准则，中试装置中的仪表安装注意事项除上述之外，最重要的是压力变送器以及差压变送器的安装过程，引压管的安装方式随着变送器和取压点的位置而改变，此外，在引压管的高低点处均需设置排气阀及排污阀，具体采取以下方案进行设置：气体以及蒸汽类的压力变送器和差压变送器安装在取压点上方，引压管向取压点倾斜。液体的安装要求则与之相反，引压管向变送器入口倾斜。
五、中试装置自控探讨
下面主要就某一具体的化工中试装置进行自控探讨。该中试装置中装有300吨/年醋酸加氢制乙醇，装备有两种流量检测仪：检测液体流量的电磁流量计和检测气体的节流装置+差压变送器。由电磁流量器的检测原理可知，电磁流量器无法检测太低的电导率（醋酸、反应生成的介质），所以最后不得不将部分电磁流量器更换为金属浮子流量计。此外，随着化学反应的进行，装置内部的环境也随之改变，改变了之前的氢气以及蒸汽节流装置的差压范围，让测量处于超量程状态。为了保证测量值处于百分之三十到百分之九十之间，必须调整差压变送器，将测量值控制在百分之七十左右，再结合氢气的消耗量调整DSC的流量测量范围，让获得的参数与装置内的实际数值相吻合。为了保证参数整定的精确度，还必须对蒸汽流量进行调节。在仪表安装方面，将气体以及蒸汽类的压力变送器安装在取压点上方，并将取压管向测量点倾斜，防止测量管中产生积液影响到测量结果，造成测量误差。这样一来，不仅保证了测量的精确度，而且大大减少了操作维护的工作量。参数整定的过程中可以发现，尽管对蒸汽流量计进行了参数整定，但是超量程的现象依旧频繁发生，经过后期检查发现，主要是因为蒸馏塔底液位设置过高（80%），蒸汽过快转化成液体，调整塔底液位（30%）可以大大降低蒸汽消耗量（50%），既稳定了中试装置内反应又达到了节能的目的。作为气体反应类装置，必须严格控制物料进料量比例，原设计准备以流量控制为主，可是，在实际运行过程中发现该反应器内部压力极其不稳定，后经过细致分析，决定重新调整控制回路，以保证物料进量的恒定性，同时以压力控制为主要控制点。实践证明，反应器内压力稳定，反应过程也十分稳定。正如前面提到的，塔类反应器主要以控制液位为主，其他控制要素为辅，所以该中试装置中蒸馏塔的流量与液位串级调节也应以液位调节为主，以维持塔内的液位恒定。经过各项考核发现，该中试装置各项指标均合格。
六、结语
总结全文可知，化工中试装置自控能力的大小与其仪表的选型、优化控制、参数整定、仪表安装四个方面密切相关。从测量原理和安装技术等多方面考虑，选择出合适的流量仪表。此外，还必须根据实际工艺流程进行优化控制，在中试装置处于满负载情况下进行参数整定，依据仪表安装准则合理安装仪表。
参考文献：
[1]白辛民.化工中试装置工艺设计方案的确认[J].现代化工.2013（09）
[2]邱红磊，赵东风，孟亦飞.化工中试装置性能化设计思路探讨[J].化工科技.2013（05）
[3]敖晨虹，胡海兰，周丽君.先进控制与优化控制在过程工业应用中若干问题探讨[J].石油化工自动化.2012（5）
[4]陈泰安.浅谈工业仪表安装流程及控制方法[J].同济大学学报.2013（17）
[5]李劲松.电气仪表安装与调试问题探讨[J].石油化工.2013（18）