摘要：自控仪表系统在化工生产中肩负着数据采集、分析、存档、控制以及监视等多方面任务，而自控仪表又分为两部分，即自动化控制系统与自动化仪表。其中，自动化仪表的选择与使用直接影响化工生产的安全与稳定。安全生产是化工行业赖以生存的基石，因此，本文探讨了化工行业中自动化仪表的种类、选型及应用，以供参考。
在化工行业中，无论是流程工业还是间歇性生产，都不可避免地要用到自动化生产装置或者系统。在科技高速发展的今天，仪表已和以前不太一样，变得更加精确，更加稳定，合理选型、科学应用仪表有助于化工企业的稳定发展；反之，如果选型不当，会出现计量不准或者系统跳车等现象，严重时甚至会危及工作人员生命安全。
1 自动化仪表行业背景
在 20 世纪 50 年代之前，技术不够发达，工业仪表主要以液动式、机械式这两种类型存在。由于这两种类型的体积庞大且功能单一，只能进行简单的指示和记录。随着电子技术的发展，集成电路与嵌入式芯片的革新，系统总线技术的兴起，自动化仪表日渐朝着标准化、智能化、集成化方向推进。时至今日，单从外观已很难分辨测量原理，但是万变不离其宗，仪表仍然由传感器和变送器组成，有些仪表嵌入了控制器的部分功能。
2 自动化仪表的种类
2.1 压力仪表
压力仪表分为就地压力表、低温液氮液位计、磁性浮子液位计三大类。就地压力表一般为弹簧管压力表，在小压力情况下可选择膜盒压力表。低温液氮液位计与磁性浮子液位计主要是使用硅谐振传感器，比如，EJA 的单晶硅谐振传感器。压力仪表的一般安装方式分为引压管安装和螺纹安装，测量腐蚀性介质也可使用隔膜安装。
2.2 温度仪表
温度仪表分为就地温度计、温度变送器两大类。就地温度计一般为双金属温度计，也有电子式数显温度计。温度变送器一般由感温元件和变送单元组成。感温元件一般为热电阻或热电偶，也有采用数字式传感器，如18B20等。变送单元主要将感温元件的输出信号转换成DDZ Ⅲ型仪表标准信号。针对温度仪表的安装，一般配温度计保护套管。
2.3 流量仪表
流量仪表分为就地流量计和流量变送器两大类。就地流量计一般为浮子流量计、叶轮式流量计、容积式流量计，这几种流量计在没有供电的情况下仍然可以工作。流量变送器种类丰富，按照原理分为体积流量计和质量流量计，最常见的是节流差压式流量计，如孔板流量计、文丘里管流量计、楔形流量计等，还有电磁流量计、涡街流量计、金属转子流量计、靶式流量计以及超声波流量计等。以上流量计测量值均为体积流量，要转换成质量流量，需引入温压补偿或者密度系数换算。另外还有一些流量计可直接获得质量流量，如科里奥利质量流量计、热式质量流量计等。
2.4 液位仪表
液位仪表分为就地液位计和磁性液位计两大类。就地液位计一般为石英玻璃管液位计和低温液氮液位计。液位变送器可分为接触式和非接触式两部分，一般有远传低温液氮液位计、浮筒液位计、磁致伸缩液位计、差压式液位计、雷达液位计、射频导纳液位计以及超声波液位计等。
2.5 其他仪表
除了上述仪表，还有一些其他仪表，如PH计、电导率仪、在线分析仪表以及化验室分析仪表等。其一般起到监测作用，为控制结果提供反馈。
3 自动化仪表的选型
从以上分析可以看出，仪表的测量原理非常多样，不同的工况应选择不同的仪表，如果使用不当，可能造成严重的后果。
3.1 工艺目标
由于化工企业被测变量物料性质不同要综合考量，使用仪表的原理、材质、测量方式。选型时应着重考虑物料的工艺性质，包括并不仅限于状态、密度、操作温度、操作压力、正常工况数据、最大值以及最小值、物料组成、相对分子质量、电导率、黏度、酸碱性以及腐蚀性等数据。通过分析以上数据，首先要确定测量形式，再进行材质选型，最后根据其他要求确定附件规格。另外，还要分析工艺介质的变动性。由于批次不同，介质物理特性与化学特性也会有所变化，要综合分析选择。在高温、高压或重度危险源处使用的仪表，也要特殊考虑。
3.2 经济性
仪表选型应合理考虑经济性，仪表材质的选择并不是越高越好，常规仪表的接液部分材质一般选择比管道材质高一个等级的材质，若材质价格较高也可与管道同等级配置。在工艺允许的情况下，可通过膜片镀金、衬聚四氟乙烯等工艺替代钽、铂、哈氏合金等贵金属。此外，对价格影响较大的是精度，精度越高，价格越贵，建议选择合理的精度，没有必要盲目追求高精度。
3.3 智能化
自动化仪表的智能化一般指两方面：①仪表本身测量的多样性和数据处理能力；②仪表自我诊断能力和通信能力。当代仪表智能程度已经很高，一台电磁流量计，内部可能集成了温度传感器、压力传感器、密度传感器以及电导率传感器等多个传感器。经过内部运算，这些数据通过总线可全部上传到上位机，可实现一表多用，准确性也较高。
3.4 安装方式
安装方式对仪表测量的影响非常大，即使同一种测量原理的仪表，不同厂家的安装要求也会不同，所以在安装过程中，要综合考虑安装方式，比如：水平、竖直安装。此外，要满足直管段要求、满管要求、法兰要求以及震动要求。安装位置要便于检修、维护、更换。
4 自动化仪表的应用
自动化仪表的合理选型对其稳定性、寿命有很大的影响，在石油化工、煤化工、精细化工中，信号采集是控制的龙头。以下列示例对仪表选型的影响进行说明。
在某项目改造的过程中，主反应装置已就位，但是工艺要求在某物料滴加管道上加一台质量流量计，由于管道不长，且靠重力把物料压下去，因此，仪表选型时受到管道长度、空间、操作压力不足等多方面的影响，安装后试车时仪表运行异常，显示流量与实际流量不符。后经分析，判断是由于物料不满管、表前压力不足导致流量未达到设计流量。因为已经试车，无法动火变更管线，后来经过工艺研究后决定将仪表前所有阀门全开，用表后的一个手阀控制物料要求，方能满足要求。
5 结论
自动化仪表的选型与应用，对化工行业生产的安全与稳定至关重要。一代代的自控仪表人将时间和精力花费在仪表选型之中，促使当前仪表的智能化程度越来越高，安装的要求越来越低，使材质的选择更具有经验传承性，安装方式也具有指导性。相关人员要根据工艺指标、经济性、智能化以及安装方式的要求，合理选择仪表，合理使用仪表，保证化工装置生产稳定有序长久。