自动化仪表在化工行业中的应用
Instrument & Automation Application in Chemical Industry
——访上海吴泾化工有限公司仪表总工程师 张以民先生
Talk with Chief Engineer Zhang Yimin from Shanghai WUJING Chemical Co., Ltd.
文_谢小珍 《仪表世界》编辑部
By Xiaozhen, Xie Instrument World Magazine Editorial Dept.
张以民（先生）
上海吴泾化工有限公司仪表总工程师 教授级高工
1967年毕业于清华大学热工测量及自动控制专业，后被分配到江西氨厂工作，历任技术员、技术组长、车间主任、电仪厂厂长、副总工程师等职。1995年3月调上海吴泾化工总厂，先后担任计控中心负责人、实业公司副总经理，仪表总工程师；现受聘上海吴泾化工有限公司总仪表师。
参加工作以来，先后在专业刊物上发表过论文20余篇，著有《常用测量仪表实用指南》一书。1985年被评为化工部劳模；1992年起享受国务院颁发的政府特殊津贴。
企业背景:
遵照国家第二个五年计划的部署，1958年，上海吴泾化工厂（上海吴泾化工有限公司的前身）选址动工。1963年9月26日，吴泾化工厂一期氮肥工程建成投产，顺利通过验收。1974年11月，吴泾化工厂建成了国内第一套轻油转化年产8万吨的甲醇装置，取得了当时国内甲醇生产的历史性突破。1979年12月30日，我国自行设计、制造、安装的第一套年产30万吨大型合成氨装置在吴泾化工厂试车成功，为大型化肥装置国产化迈出了坚实的一步。1995年，吴泾化工引进羰基化合成生产醋酸先进技术，建成了国内第一套年产10万吨的大型醋酸装置。2007年6月，上海吴泾化工有限公司自主开发、自行设计、自己制造、自行安装，又建设了一套40万吨/年大型醋酸生产装置，技术性能和规模等级达到了目前的世界先进水平。
随着流程工业过程中工艺复杂性程度的越来越高以及工业自动化技术的快速发展，化工行业的过程控制越来越精细化和智能化，那么作为过程控制“眼睛”的自动化仪表产品，在化工厂中的应用情况和前景如何？面对繁多复杂的仪表品牌，应该如何选用更切合化工实际？化工用户对国内仪表制造行业有些什么样的期盼？
《仪表世界》编辑部记者带着这些问题采访了上海吴泾化工有限公司仪表总工程师张以民先生。
吴泾化工淘汰落后工艺、调整产品结构，关停了原有的新、老合成氨和甲醇等生产装置，积极引进国外羰基化醋酸生产先进技术，不断扩大醋酸生产能力，发展醋酸下游产品。
WUJING Chemical abandons outmoded production process, adjustments products structure, stops synthetic ammonia and methyl alcohol product installations and introduces the foreign advanced technology of acetic acid production so that to enlarge the capability of production and develop the downstream products.
《仪表世界》：请您简单介绍一下目前上海吴泾化工的情况？
Q: Would you please introduce about the present status of Shanghai WUJING chemical?
张以民：上海吴泾化工有限公司的前身是上海吴泾化工厂。始建于1958年，已有50多年的悠久历史，是新中国成立后自主建设的最早的化工企业之一。
建厂初期，吴泾化工厂主要以生产合成氨为主。上世纪七十年代中期，工厂通过自主开发，建设了国内第一套轻油转化年产8万吨的甲醇装置。到了七十年代末，我国自行设计、制造、安装的年产30万吨合成氨和24万吨尿素装置在吴泾化工厂试车成功，实现了由中型氮肥企业向大型氮肥企业的规模跨越。
然而，随着生产规模的扩大，那些传统的化工生产工艺在能源消耗、安全环保方面存在的问题明显地暴露出来。吴泾化工公司自上世纪九十年代以来，就在淘汰落后工艺、调整产品结构等方面做了不懈的努力。一方面，公司在这期间陆续关停了原有新、老合成氨和甲醇等生产装置；另一方面，积极引进国外羰基化醋酸生产先进技术，在建成国内第一套年产10万吨醋酸生产装置的基础上，通过消化吸收，依靠自身力量，不断扩大醋酸生产能力，发展醋酸下游产品。目前吴泾化工公司拥有两套醋酸生产装置和一套醋酸乙酯生产装置，年产醋酸能力已达70万吨，在产品产量和质量上均位居全国前列。
仪表品牌的选择总的原则是产品的性价比要高。当工艺要求仪表的量程比大，稳定性好，耐腐蚀能力强，防护防爆等级高时，国外仪表品牌有可能成为首选。
Favourable price performance ratio is the general principle of instrument selection. Foreign brands would be better when higher requirement on the measurement range, stability, corrosion resistance and explosion proof grade are demanded.
《仪表世界》：上海吴泾化工在实现工厂自动化的过程中，面对众多的仪表品牌是如何选择的，特别是对国内外仪表品牌上的选择是如何考虑的？
Q: How does WUJING do the instrument selection among so many brands, especially about the domestic brands?
张以民：就化工仪表行业而言，仪表的选择空间很大，在众多的仪表品牌中，如何挑选合适的产品，总的原则当然是选择性价比高的。具体地说：第一，以满足工艺参数的测量要求为根本；第二，参考产品使用的成熟经验和业绩情况；第三，考察供应商售后服务的能力；第四，选取一个合理的价格。我们在选择仪表产品时，尤其是对工艺过程有特殊测量要求的仪表，一般都从以上四个方面去作比较和考虑。
现在，国内仪表制造引进了许多国外先进的技术，有些采用中外合资方式生产，仪表的质量在不断的提高。在满足测量要求的前提下，吴泾化工会优先考虑选用那些有一定价格优势的国内仪表产品。但如果有些测量对仪表提出量程比要大，稳定性要好，耐腐蚀能力要强，防护防爆等级要高等要求时，国外品牌的仪表往往会成为我们的首选。例如用作贸易结算的流量计量仪表、在线气体液体成份分析仪表等等，多数情况下，我们还是考虑采用一些国外的知名品牌。在控制系统方面，我们有霍尼韦尔的DCS控制系统、艾默生的现场总线控制系统等一些国外公司的系统。不过，现在国产的一些控制系统也已经很不错了，在我们吴泾化工，如浙大中控的DCS也早已被大量的、成功的应用。
维修中心负责日常的仪表维护工作，把维护情况上报生产技术管理部门，生产技术管理部门了解情况解决问题，并提出年度检修计划和设备更新改造工作计划，日常维修备品、备件等交由采购部统一采购。
In charge of daily maintenance and hand in the situations to the production and technical management department so that the department puts forward examination and modification plans. In addition, the procurement department is responsible for the maintenance spare parts.
《仪表世界》：在吴泾化工工厂里，各类仪表的维护、技术管理和采购等各个环节是如何协作以确保工厂仪表的正常运行？
Q: How does your plant to balance the maintenance, management and procurement departments to ensure the instrument & automation operating normally?
张以民：在我们工厂里，仪表的维护现在由一个维修中心承担，维修中心员工掌握着仪表设备运行的第一手资料，他们积累了丰富的仪表维修经验，能基本处理仪表运行中出现的大部分问题，并提出日常维修所需的备品备件计划。当有重大疑难故障出现或因备品备件欠缺依靠维修自身力量处理不了时，他们就会向工厂的生产技术管理部门汇报，相关专业人员则深入到现场了解情况，并与维修人员商讨解决方案共同处理。生产技术管理部门还会根据日常仪表运行情况的汇总和工厂生产总进度安排，提出相应的年度检修计划和设备更新改造计划，交维修部门实施。
所有日常维修备品、备件和年度大检修需更新改造的仪表设备都会上报计划给采购部门进行统一的采购。这样就在公司内部形成一个完整的仪表维修、管理、采购运营体系，确保了工厂仪表的正常运行。
在具腐蚀性、易结晶等的化学介质中使用，以及操作工况常有变化的情况下，仪表设计和应用人员还是要根据具体情况，从实际出发，尽量借鉴一些成熟的经验，完善仪表的测量功能。
During applying in corrosive, easy-crystallized chemical media and in the case of constantly changing working conditions, the designers and operators have to proceed from the reality and utilize some experience to perfect the measuring function of instrument.
《仪表世界》：在化工仪表选型方面，很多用户存在诸多困惑，您对他们的建议是什么？
Q: Many users are confused about the selection of instrument & automation in chemical industry, do you have any suggestions for them?
张以民：在化工仪表选型方面，有几个问题是值得注意的。首先是介质的腐蚀性，除非是非接触性测量，一般测量仪表都有接触介质的部分，这就要求针对不同化学介质，选用对应合适的仪表接触部件。因此，在仪表选型时，仪表专业人员应多与现场工艺人员和供应商交流沟通，确保选用仪表具有很好的耐腐蚀性能。对于强腐蚀性的介质，有些仪表采用非金属膜片作为隔离，这时应考虑膜片的耐温范围、敷贴工艺、老化变形、精度影响等有关问题，使之既能达到防腐的目的，也能满足测量要求。
其次是介质产生结晶、凝固和沉淀的可能性，是否会严重到引起管道堵塞、出现死区的情况。当有这种情况发生时，要把仪表与相应的导压管、连接法兰等作为整体一并考虑，不宜采用较长的导压管线和面积较小的接触部件。如果与温度有关，则需完善保温措施。可以选用法兰式变送器、非接触式传感器应用于这些场合中。对于分析仪表来说，则需在选用分析仪的同时，针对性地解决分析取样的预处理问题。
再者，就是需适应操作工况的变化。仪表都有一定的测量范围和较合适的量程比，可是往往工艺生产过程有不同负荷状态下的多种运行方式。随之对应的就会出现大流量、正常流量、小流量等不同流速；介质的物理参数，如压力、成份、密度等等也会在不同负荷状态下有相应的变化。仪表要满足不同工况下准确测量实际上是很困难的。这就要求在测量方法和仪表选型上根据测量回路的要求，选择量程比合适的仪表和采用适当的补偿措施。如通常采用的气体和液体流量测量中的温压补偿，差压法测量液位时的密度修正等等，都是有效的、可行的辅助手段，选型时可以结合在一起考虑。最近有报道推出的双变送器差压式大量程比流量计，它在化工生产过程中流量变化明显的场合中应用的成功案例，也是值得借鉴的。
总之，化工生产的门类很多，各种工艺各不相同，仪表设计和应用人员还是要根据具体情况，从工艺实际出发，在有可能的条件下，尽量借鉴一些成熟的经验，完善仪表的测量功能。而在没有先例可参照的情况下，就需要依靠自己，总结教训，不断探索，在实践中解决遇到的实际问题。
国内仪表厂商在产品的品种和质量上要有所突破和创新，多生产高质量的仪表产品以满足用户的需要。
Domestic instrument & automation manufacturers should ensure and innovate the products’ quality and sorts to satisfy the users’ demands.
《仪表世界》：现阶段，国内外仪表差距较大，然而国内用户对仪表国产化的需求日益增强，您对国内仪表厂商有怎样的期待呢？
Q: At present, domestic users need the home-made instrument & automation urgently though there’s still a long way to go for us. What is your expectation about domestic manufacturers?
张以民：目前，国内仪表虽有一定的发展，但国内仪表厂商鲜有突破、创新，所以在掌握关键技术，追赶国外仪表产品的品种和质量方面确实还需要继续努力。如拿国内外同类型的仪表作比较，其实差距还是体现在仪表的稳定性和可靠性上。这与仪表制造过程的部件质量（如膜片、波纹管等弹性元件的材料和加工工艺）、电子器件稳定性（如集成电路的筛选、老化情况）、装配过程的精密程度（如流水线自动化水平和作业人员的技术水准）等等都有密切关系。某一个细小环节的失误都会导致一台仪表的精度降低，稳定性变差，总体质量就比不上原装进口的仪表了。
我希望国内仪表厂商在质量上继续多下功夫，不要在成本上算计小利，多生产高质量的仪表以满足国内用户的需求，从而开拓市场，获得更高的市场信誉。
未来化工仪表将可能向着安全可靠性更高、自诊断功能更强、信号无线传输以及新材料新原理被广泛采用的方向发展。
High safety and reliability, stronger self-diagnostic function, unlimited transferring signals and widely applying the new material and principal would be the trend of the chemical instrument in the new future.
《仪表世界》：根据您多年的从业经验以及对化工行业的了解，您认为未来化工仪表的发展趋势会是怎样的呢？
Q: According to your experience, what’s your opinion about the developing trend of chemical instrument?
张以民：化工仪表的发展趋势和整个仪表行业的发展息息相关，对于未来应用在化工行业的仪表，以下几个方面的发展也许值得我们关注：
第一，仪表的安全功能
这是创建安全仪表系统的主要保证之一。随着安全在化工生产中越来越显得重要，用于过程测量和控制的仪表的可靠性也就应当符合相应的安全等级。预计在今后化工仪表的设计和使用中，将会更加注重仪表的安全功能，对仪表的安全等级认证提出更高的要求。
第二，具有强大自诊断功能的智能仪表开发
今后更多具有诊断信息的智能化仪表的需求量在化工行业中将大大增加。依赖于生产自动化程度的提高，为节省人工成本，包括一线仪表维修人员在内的化工企业雇员数量会有所缩减，这就要求在提高岗位作业人员技术素质的同时，还希望增强仪表的自诊断能力，提高仪表的智能化，以保证生产过程中仪表信息的全面，为故障的及时诊断和排除提供有力的依据。
第三，无线仪表的推广应用
化工装置的测控点多，分布区域广，仪表信号电缆敷设的工作量大，运行中还会经常因线路原因引入干扰、产生故障。取代传统的信号传输方式，将线缆传送演变为无线通讯，优越性是可想而知的。不过，目前无线仪表在化工行业的应用还远未普及，因为无线仪表本身确实还有不少的问题需待解决。一旦无线仪表的研发有了更大的进展，那么它在化工行业的应用前景一定是很广阔的。
第四，仪表制造不断采用新的材料、应用新的原理
伴随化工新工艺新产品的层出不穷，化工过程的测量与控制对仪表自动化势必也会有新的要求不断提出。例如对防腐仪表的需求，不但数量增加，而且还要求采用更能适应工况变化的新材料。当接触式仪表寿命过短，难以满足腐蚀场合使用要求时，利用新原理（如激光、振动原理等）开发出一些非接触式传感器或变送器，将更适用于复杂的现场工艺情况。
■ 编者后记 / CONCLUSION
此次采访是在吴泾化工厂张以民先生的办公室进行的。虽是初次见面，但他热情配合我们采访，坦诚回答所问，说出了一位长期在化工企业从事仪表专业工作的科技人员的亲身感受，给记者留下了深刻的印象。随着国内外化工行业的竞争加剧，政府环保政策力度的加大，以及城市产业结构的调整，位于国际大都市上海近郊的吴泾化工目前正面临着转型发展的严峻考验。张以民先生对吴泾化工有着非常深厚的感情，他表示要正视当前困难，继续做好工作，让自动化仪表在化工生产中发挥更好的作用，从而为企业经济运行、安全生产、节能环保等作出自己应有的贡献。
