| 在工業(yè)生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域，實時檢測工藝參數(shù)的儀器儀表作用至關(guān)重要,?？v觀我國檢測儀器儀表行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)當(dāng)承認(rèn)目前還處于相對低迷時期,。當(dāng)今知識經(jīng)濟時代,，企業(yè)的高生命力可持續(xù)性發(fā)展，首要依靠自主創(chuàng)新能力,，但是從長期以來占據(jù)檢測儀器儀表行業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品的“四大參數(shù)”——溫度,、壓力（含差壓）、流量（含重量）,、物位（含液位）來看,，似乎其發(fā)展的空間不太大。因此筆者認(rèn)為花大力氣和投資應(yīng)著眼于我國目前薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)用科技含量更高的產(chǎn)品研發(fā)方面,，如工業(yè)在線分析儀,。
一在線成分檢測分析的應(yīng)用需求為企業(yè)發(fā)展提供了廣闊市場
化工生產(chǎn)過程中物料的成分變化要檢測的種類很多，工作臺廠家而現(xiàn)在能夠檢測分析的手段少得可憐,，成千上萬種化工物料的成分分析有賴于科學(xué)技術(shù)水平不斷突破才能有效檢測分析,，這種現(xiàn)狀從理論上為企業(yè)充分利用高新技術(shù)發(fā)展新的檢測手段、研發(fā)新產(chǎn)品提供了可能性和必要性,。我們知道流程式的化工過程多為氣體,、液體、管道式傳輸,，反應(yīng)塔,、釜、罐,、池,、槽、泵類設(shè)備的連續(xù)運轉(zhuǎn),，操作人員少,，其自動化的水平相對別的過程高一些，在生產(chǎn)過程的各個階段可能都需分別對溫度,、壓力,、流量、液位進行檢測和控制,，控制好這“四大參數(shù)”的目的歸結(jié)于物料成分質(zhì)量的要求,，生產(chǎn)者直接想了解的是動態(tài)成分質(zhì)量的變化，而成分質(zhì)量的動態(tài)變化,，大多數(shù)企業(yè)還延續(xù)離線的靜態(tài)取樣化驗分析傳統(tǒng)工藝,，甚至有些企業(yè)還停留在做試樣、用試紙,、用人的感官體驗——眼看,、觸摸、品嘗等原始方式憑經(jīng)驗來推測,，其結(jié)果是：
（1）分析化驗的結(jié)果反饋為“時過境遷”的“事后諸葛亮”,，如成分質(zhì)量不合格，往往造成整塔,、整罐的廢品或等外品,，其物料或工時能耗損失飴盡,。
（2）取出的樣液如為有毒,、有害、腐蝕性,、揮發(fā)性氣、液,，將對人對環(huán)境都有危害,，樣液,、樣氣的終處理也會造成污染和損失,。
（3）分析化驗成分異常，已顯露出有爆炸的先兆危險,，全自動干燥箱再通知改變異常的操作,，有時已晚，造成重大事故,，例如去年的吉化硝苯爆炸事故造成污染轟動全國,，據(jù)說與操作有關(guān)系，如果有實時反映成分質(zhì)量異常的檢測,，是不是可把爆炸的先兆預(yù)報警了呢,？
（4）很難想象已用上DCS系統(tǒng)的化工過程，還沿用人工取樣分析,，即不相匹配又難以實現(xiàn)管控一體化,。
在自動化技術(shù)發(fā)展到今天，難道還讓現(xiàn)代大工業(yè)生產(chǎn)延用這傳統(tǒng)落后的檢測工藝嗎,？國外有在線工業(yè)色譜分析儀,，但我們知道，每一次色譜分析少也需要10min左右的分離分析過程才反饋數(shù)據(jù),，而且還需定時更換色譜柱等配件,，特別是整套設(shè)備價格昂貴達數(shù)百萬元，一般化工企業(yè)根本用不起,，也沒有必要用這種高精度,、高成本的檢測設(shè)備。
在市場經(jīng)濟,、商務(wù)的今天,，在國內(nèi)儀器儀表行業(yè)“四大參數(shù)”產(chǎn)品激烈的競爭中，企業(yè)的發(fā)展活力在于創(chuàng)新產(chǎn)品,，而新產(chǎn)品研制的出發(fā)點要以市場需求作為依據(jù),，我們應(yīng)該開發(fā)一些價格適中，簡單一些的能起到實時監(jiān)控成分質(zhì)量要求的在線成分檢測分析儀,。天津市自儀科貿(mào)有限公司一家名不見經(jīng)傳的民營小企業(yè),，正是基于以上市場分析，先從簡單的但緊迫的適應(yīng)強腐蝕性,、有毒有害的物料生產(chǎn)需求的產(chǎn)品起步,，研發(fā)成功了應(yīng)用軟測量技術(shù)的“化工液體成分濃度智能在線檢測儀”。該產(chǎn)品一經(jīng)申報，
因符合國家發(fā)展計劃精神,，立即得到《科技部中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金》的立項無償資助,，2004年該產(chǎn)品研制成功，在科委推薦和成果鑒定時,，受到化工用戶和專家們的*,，認(rèn)為這一基于世界流行的*軟測量技術(shù)的在線濃度檢測儀有多處技術(shù)創(chuàng)新點，能夠利用創(chuàng)新技術(shù)改造延用了幾十年的傳統(tǒng)工藝,，把對工人健康和環(huán)境有害的手工取樣,、離線操作，改為密閉自動連續(xù)檢測,、數(shù)字顯示并輸出控制信號,，達到實時在線控制生產(chǎn)的要求。為以成分質(zhì)量為核心的化工自動化奠定了基礎(chǔ),。該產(chǎn)品適用于多種強腐蝕有毒有害介質(zhì)的工業(yè)現(xiàn)場,，有較高經(jīng)濟和社會效益。終結(jié)論是：該項目的*性,、科學(xué)性和實用性是顯而易見的,，應(yīng)盡快實現(xiàn)目前這項成果僅以應(yīng)用在化工的氯化產(chǎn)品物料中，每年就有數(shù)百臺的市場需求,，而且此類產(chǎn)品還可在其他類似物料生產(chǎn)過程中應(yīng)用,，是個可延伸的系列化長產(chǎn)品線的產(chǎn)業(yè)。
二軟測量技術(shù)是在線成分檢測分析行業(yè)持續(xù)發(fā)展的法寶
隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展而興起的“虛擬儀器”和“嵌入式技術(shù)”正在自動檢測儀器儀表界引起一場變革,，所謂軟測量技術(shù)是把常規(guī)檢測手段與計算機信息處理,、科學(xué)運算結(jié)合起來的一種基于過程辨識、工藝規(guī)律,、控制機理的間接檢測技術(shù),。其包含4方面內(nèi)容：
（1）分析過程機理、確定主導(dǎo)變量和輔助變量,；
（2）計算機的采集,、存儲、數(shù)據(jù)處理,；
（3）建立數(shù)學(xué)模型或經(jīng)驗?zāi)Ｐ停?
（4）在線校正,。
在以往的記載中，軟測量技術(shù)并沒有在儀器儀表的研發(fā)上應(yīng)用,，實際應(yīng)用的多在煉油化工常減壓塔,、分餾塔、催化裂化,、煉油裝置方面,，且多在大型計算機控制系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用,，如：InferentialControl公司、Setpoint公司,、DMC公司等都有以商品化軟件形式推出的軟測量技術(shù)產(chǎn)品,，其價格昂貴，國內(nèi)有些軟測量技術(shù),，也多用在計算機控制系統(tǒng)中,，天津市自儀科貿(mào)有限公司創(chuàng)新性地把在大型計算機控制系統(tǒng)中應(yīng)用的軟測量技術(shù)移植到儀器儀表的研發(fā)中，已申報了發(fā)明,，提出一個軟測量技術(shù)儀表化的研發(fā)技術(shù)工藝路線,，并把軟測量技術(shù)作為在線成分檢測分析儀的核心技術(shù),。一種化工物料的生產(chǎn)是要由已知成分的原料,，也許經(jīng)過很復(fù)雜的生產(chǎn)工藝流程，在特定的設(shè)備內(nèi)施以各種外界條件（比如壓力,、溫度等）,，經(jīng)歷從形態(tài)—量變到質(zhì)變的演變，才生成新的物質(zhì),。綜合各種參數(shù)的分析建模計算無疑是很復(fù)雜的和不實時的,，但復(fù)雜的問題在一定范圍、一定條件下可以簡化,，我們可有針對性擇取某一特定階段,、特定范圍的主要決定性變量，舍去那些影響不大的參數(shù)和條件,，簡化成2～4個變量參數(shù)的分析建模,。例如化工生產(chǎn)的成分分析在某一階段上，并不是全面分析各種成分組成,，而是已知主要成分需檢測分析這種主要成分的含量,，多組分分析在這里簡化為單個成分含量或者成分濃度的檢測分析。再比如,，在前道工序已經(jīng)生成,，或提純了的半成品或原料，在后一階段決定成分變化的就是一兩個變量參數(shù),，那么主要決定成分變化的主導(dǎo)變量一個,，主要影響成分變化的輔助變量一兩個，這樣的軟測量模型更適合在智能儀表上實現(xiàn),，（變量參數(shù)多,，模型更復(fù)雜，影響采集運算的實時性）,。在生產(chǎn)實踐中,，常遇到這樣的情形：在某一特定設(shè)備及原料條件下,，到了特定的溫度、壓力條件,，成分質(zhì)量就在合格的范圍內(nèi),，工藝參數(shù)就是這樣制定的。如果條件向某方向變化,，成分質(zhì)量也向某方面變化,，有長期實踐經(jīng)驗的工人們說，按這個溫度,、壓力等條件,，估計的成分結(jié)果八九不離十，不信拿去化驗,，果真很準(zhǔn),。
智能儀表的任務(wù)就簡化為把這種“經(jīng)驗?zāi)Ｐ?rdquo;變成科學(xué)計算、判斷,、推導(dǎo),、分析，把成分質(zhì)量預(yù)測性實時反映出來,。當(dāng)然要形成分析儀器產(chǎn)品,，這在軟測量數(shù)學(xué)模型建立前后，還要伴以提取各種量程階段的樣液及在測量同時取樣的化驗室化驗,、色譜分析進行比對,、校正，后還要在形成固定數(shù)模程序后投運儀表時,，現(xiàn)場用儀表具有的智能在線修正功能消去誤差,。
試想在相對化驗手段健全的化驗室和色譜、光譜分析室條件下,，再有技術(shù)部門應(yīng)用計算機建模仿真工具（目前已有商品化的這類工具譬如NI公司的LabVIEW8.2_DSUM,；還有數(shù)學(xué)工具Mathlab7，MathCAD等）那么,，你只要拿來一種物料,，我們就建一種新的模型，形成一種成分分析儀表品種,，研發(fā)機構(gòu)不斷有新的課題,，企業(yè)不斷推出新的儀表品種，因此說,，軟測量技術(shù)儀表化是成分分析儀行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展的法寶,。 |
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