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儀器儀表中小型企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑

來源:南京沃得分析儀器制造有限公司 瀏覽數(shù):
責任編輯:站長
時間:2011-07-30 09:48

[導讀]儀器儀表中小企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑

  儀器儀表中小企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑
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。縱觀我國檢測儀器儀表行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,應(yīng)當承認目前還處于相對低迷時期。當今知識經(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,而現(xiàn)在能夠精確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)者最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:
 ?。?)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。
 ?。?)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、樣氣的最終處理也會造成污染和損失。
 ?。?)分析化驗成分異常,已顯露出有爆炸的先兆危險,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報警了呢?
 ?。?)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,即不相匹配又難以高效實現(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,每一次色譜分析最少也需要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、全球商務(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,先從簡單的但最緊迫的適應(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一致好評,認為這一基于世界流行的先進軟測量技術(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。最終結(jié)論是:該項目的先進性、科學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:
 ?。?)分析過程機理、確定主導變量和輔助變量;
  (2)計算機的采集、存儲、數(shù)據(jù)處理;
  (3)建立數(shù)學模型或經(jīng)驗模型;
  (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:Inferential Control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)明專利,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雜的和不實時的,但復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。智能儀表的任務(wù)就簡化為把這種“經(jīng)驗模型”變成科學計算、判斷、推導、分析,把成分質(zhì)量預測性實時反映出來。當然要形成分析儀器產(chǎn)品,這在軟測量數(shù)學模型建立前后,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,最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。

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