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虚拟仪器技术在石油化工领域的应用展望

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-04-29 18:59【
随着对石油化工领域研究的不断深入,对仪器设备功能的智能化、集成化、综合化、远程化及网络化等要求也越来越高,传统仪器设备已难以满足这样的需求。所以将虚拟仪器技术与化工仪器的测控技术相结合以及用软件来逐渐代替硬件的理念共同促使着新一代仪器—石油化工虚拟仪器的产生。
 
1 虚拟仪器技术简介
虚拟仪器技术是以软件为核心借助计算机强大的数据存储、加工处理功能和极高的精确度,能迅速准确地完成实际生产过程中数据的自动采集、实时显示、深层次分析与处理及多个测试结果同一面板显示等功能,实现自动化测试与控制,避免了诸多人为因素的影响,很大程度地提高了测试的精确度和控制的自动化程度。同时虚拟仪器的功能主要是通过软件编程来实现的,在硬件基本确定后,通过编写不同的软件程序就能实现不同的测试和控制功能,从而最大限度地降低了仪器的开发成本和维护升级费用。
 
2 虚拟仪器技术在石油化工领域的应用
      在石油化工的生产过程中,传统的仪器设备是由厂家预先设定好的硬件组合,功能比较单一,具有很强的专用性,难以满足用户的特殊需求; 生产过程中,需要对大量的敏感参数( 如温度、压力、液位等) 进行实时监控和报警,测试结果只能人工记录后才能对数据进行计算、分析和评估,一方面人工读取数据会造成人为误差,另一方面不能实时处理数据、绘制实时图; 对一些需要多参数同时测试的过程,即使用多台仪器同时测定,却往往很难保证各台仪器间的兼容性,同时也增大了设备的投资成本,且多参数同时测试的结果不能集中到同一面板上进行显示,不方便用户对多个参数变化的综合比较和分析; 对有些设备的操作,由于条件的苛刻( 尤其是易燃易爆有毒的测试现场) ,不能进行人工直接操作,需要远程测控,传统仪器很难满足这一迫切需求; 若传统仪器设备的部分器件出现故障,将可能导致整个测试系统的瘫痪甚至报废,造成资源的极大浪费。
     基于LabVIEW开发了虚拟-1286电化学接口软件,通过测试黄铜在自来水中的耐腐蚀性和不锈钢钝化膜的稳定性,证明该接口软件兼备了灵活性、实用性与可靠性;基于LabVIEW开发了换热器试验装置测控系统,在保证系统安全可靠性的基础上,同时实现了数据测量、记录和分析等多种功能,具有较高的自动化程度与控制精度; 研发了一套全混流反应器的仿真系统,通过模拟计算验证了该仿真系统可应用于不同反应类型的稳态和动态模拟,既方便于用户进行反应器的设计,又可用作稳态、动态反应器的演示或培训,具有较强的实用性。Schlumberger在阿拉斯加石油钻井作业中使用NIFieldPoint和LabVIEW实现了冗余钻井控制,创建了一个带有控制和远程关机功能的监控报警系统,防止了泵机系统的损坏和环境污染,提高了安全性; 胜利油田和华东输油管理局利用LabVIEW软件开发的原油管道实时性泄漏监测系统已成功应用于集输管网和长输管线,能及时精确地定位突发原油泄漏的泄漏点,有效地防止造成巨大的经济损失和环境污染; Shell( 壳牌) 利用LabVIEW软件实时模块与FieldPoint分布式 I/O,研制开发的段塞流抑制系统,成功地控制了因操作变化( 如开关车、增加产量等) 而引起的在长距离的流线 - 升管系统中形成的大规模段塞流。

4 展 望
由于石油化工实际生产过程的复杂性和多样性,也由于虚拟仪器技术涉及多个学科和多个领域,如何将虚拟仪器技术更好地应用于石油化工领域中去,以及如何利用LabVIEW强大的图形化软件编程实现对现场仪器设备的更多功能的测试和控制,仍然需要更加深入的研究,例如: 将LabVIEW软件强大的数据处理功能应用到化工仪器的测试中去,使数据的采集、加工处理更加精确化; 通过LabVIEW实现多种控制算法,设计各种控制器,针对实际生产过程中的敏感参数进行自动化控制,提高石油化工生产过程的自动化控制程度和安全性; 基于网络实现远程测控,为数据共享、高危现场的自动化测控提供有利条件等。所以本着以“软件逐渐代替硬件”这一理念,开发性能更高的石油化工虚拟仪器,对提高仪器开发的效率和减少开发维护的成本,具有更大的学术意义和实用价值。