摘要：工业生产的许多方面必须通过自动节能仪器等先进工具来实施，特别是在工艺流程优化方面。这是需要完成的更高级的方法，但是，仪器使用中的节能应用并不常见。事实上，仪表和节能在工业生产过程中密不可分。冶金工业生产在克服能源介质输送阻力损失时必须浪费的能源消耗年均百分比为20％，因此，仪器节能对探索能源效率非常有用。
关键词：工业自动化；仪表；节能措施
引言：从我国开始关注冶金工业的发展，经过几十年的发展，中国冶金工业取得了巨大成就，为改善中国国民经济做出了突出贡献。特别是近年来电子技术的应用进一步推动了冶金工业化的自动化发展，大大提高了生产效率，促进了冶金行业的现代化进一步提高了生产水平。作为自动化发展的重要因素，自动化仪器一直引起人们的关注。为了提高自动化仪器的性能，实现经济生产，技术人员不断优化自动化仪器的结构和运行技术，取得了较好的节能效果。
1 工业自动化仪表的组成
工业自动化仪表通常由变送器，调节器和执行器组成。受控参数的位数必须由各种变送器检测，各种监管机构和逻辑运营商必须执行各种数学运算和逻辑判断。系统中的执行指令必须由各种执行器完成。
变送器将各种过程变量和电信号转换为相应的统一标准信号，包括测量部分（输入转换部分），放大器和反馈部分。变送器分为模拟变送器和数字变送器，数字发射器由传感器部件和电子部件组成，其中电子部件由微处理器，A / D转换器，D / A转换器，通信装置等组成。
调节器收到偏差信号后，按照一定的运行规律输出控制信号，并作用于被控对象，消除干扰对控制量的影响，使控制量返回给定值。监管机构分为模拟监管机构和数字监管机构。模拟调节器使用模拟技术，基于模拟组件，如运算放大器。模拟控制器以连续模拟信号的形式传输信号，其基本结构包括比较部分和反馈环路放大器。比较部分：将受控变量的测量值与设定值进行比较以获得偏差。电气控制器比较输入电路中的电压或电流信号。反馈链接：控制器的PID控制法则通过反馈链接执行。输出电信号通过电阻和电容的无源网络反馈到输入端。放大器：放大器本质上是一个具有较大稳态增益的比例链路。高增益集成运算放大器可用于电气控制器。数字调节器包括主机电路，过程输入通道，过程输出通道，人机界面和通讯组件。
2 工业自动化仪器仪表节能的方法
2.1控制仪器接触阻力
在生产过程中，当仪器与流体直接接触时会产生阻力，阻力的存在会造成不必要的能量消耗，而阻力越大，能量消耗就越高。在管道中各种类型的仪表接头中，流量计和调节器占流体阻力的很大一部分。因此，尽可能降低湿润仪器的阻力势在必行。具体方法如下：
（1）增加节流装置的直径比。节流装置广泛应用于各种流量监测装置中，特别是在流体能源管道中，其中几乎三分之二的节流装置被使用。实际的流体具有一定的粘度。因此，当流体流过节流阀时，会产生涡流，为了克服产生涡流时的摩擦阻力，部分能量损失，然后产生通过节流阀的液体的静压。一定程度的损失，不能完全恢复。因此，直径比与压力损失成反比，直径比增大，压力损失就会变小，利用这个原理我们可以更好地利用能量。
（2）减低调节阀的阀阻比。调节阀的阀阻力比的概念使得在阀的完全打开状态下的压降与管道的总压降之比通常被称为调节阀的阀阻力比 用S表示，能量损失与阀值S成正比。根据以往的经验，S一般不小于0.3，选定比例阀的范围通常为0.3-0.5，且气阀比例较高，一般为0.5以上。调节阀门控制以控制流量的做法已广泛用于冶炼现场热工仪表生产控制过程中，从中不难看出，通过降低阀门阻力比来降低泵的功耗，从而也能取到仪表节能的效果。
2.2优先采用压损率低的仪表的使用
由于节流流量测量装置的使用量高于70％，因此压力损失过大会对节能产生不利影响。随着公众节能减排意识的不断提高，人们开始关注压力损失小或无压力损失的仪器。特别是近年来，出现了涡街流量计和长笛形等速流量计。特别是，由于具有易于安装和使用，成本低，工业生产过程中的压力损失低等优点，笛形等速流量计受到广泛欢迎。
如果工作原理、工作环境上倾向于相同，在选择笛形等速管式流量计与孔板流量计时，前者的节能效果明显超过后者。在正常情况下，当两者同时测量流量时，由笛形等速管流量计产生的压差小于孔板流量计的5％，由此产生的压力损失仅为孔板流量计的百分之二。
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由此可以得出结论，与孔板流量计的流量和压力损失相比，长笛形的等速流量计是最小的，甚至可以忽略不计。在连续能耗控制方面，笛形等速流量计也优于孔板，可将连续能耗降低95％以上。
2.3使用交流变频器。
在生产过程中，为达到控制离心调节阀出口流量和改变调节阀开度流量控制的目的，必须按照一定的规则实施。然而，在调节器的使用中存在一些问题，具体而言：离心调节器是可变电阻元件，因此会存在一定量的能量损失；它的经济性是不合理和有缺陷的，而且我们经常在泵上出口。因此，为了满足负荷要求的变化，放置截止阀的一侧要求选择具有一定裕度的泵，因此使用调节器并不经济。
近年来，随着变频技术的飞速发展，高性能变频器已经得到了广泛的应用；在电动调节阀中设置变频电机，不仅能实现是理想的、经济型调节控制回路，还改变了阀体进出口的结构方式。高性能变频器具有三个特点：由于变频器直接控制电机的转速，因此可以轻松达到控制流量的目的；它具有非接触式，无阻力特性：这种高性能变频器可以进行广泛的无级调速；使用变频器组成控制回路，可以节省至少30％的能源消耗，特别是对于那些已经进入在低负载条件下生产。盈余过剩的企业将发挥更大的节能效果。
变频调速技术是一种改变电机频率的技术，以达到电机调速的目的。其基本原理是基于电机转速与工作电源输入频率的关系：n = 60.f（1-s）/ p（式中n，f，s和p分别代表转速，输入频率，电机滑差率，电机磁极对数。该技术主要有以下优点：均匀转速调节范围广，调节范围广，过冲概率低，提高了工作效率，降低了调节阀的使用成本；从1550冷轧水处理站电动调节阀改造实际生产效果来看，使用交流变频器电动调节阀可以减少1/3的功率损耗，节能效果更好。另外，当使用交流变频器时，可以显着降低设备的负荷，减少设备故障的发生，保证设备的长期运行，并降低维护成本的投资因此。
3 优化调节方案，节约能源
除上述几种方法外，我们还可以优化调整方案，以实现现场自动化仪表过程中的节能效益。例如，在安装调节阀时，可以采用一定的技术手段或创新的设计方法来改变调节阀的设定位置，达到节能的效果，或者您可以使用可变限制流量来实现设备的喘振控制。具体优化方案如下：
3.1重新确定调节阀的安装位置。
预热材料后，将其送至闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸罐进口管道上的蒸汽流量控制阀如果安装靠近闪蒸罐的外部，并且要保持热交换系统的压力，对于进口压力来说，这将极大地抑制换热器中材料的蒸发。改变该调节器安装在热交换器中内部，由于调节阀自身的压力损失减小，进入热交换器的蒸汽压力稳定，可以保证热交换器中的冷材料在相对较低的温度下汽化，蒸汽用量的减少非常明显。
3.2采用可变极限流量的喘振控制
通常，离心式压缩机的喘振流量控制采用固定极限流量法。然而，这种方法有一个很大的局限性，即当转速降低时，大量的气体被抽空并且能量被浪费；在可变限制流量方法中，由于调节器的设定值可能会随着转速而变化，因此排出的气体量是可控的，这将节约了能源消耗。
3.3更换使用压力损失较低的自动化仪表
管道装置中的流体将形成涡流区域，死水区域或过度粘度，导致压力损失，这浪费了能量。如果压力损失过高，系统将干扰整个生产系统的运行。因此，在实际生产过程中优先使用压力损失小或无压力损失的自动化仪表。目前，涡街流量计由于不需要随时更换电池，具有极低的功耗，从而减少了电能的损耗；它们没有机械传动部件，降低功率，减少机械摩擦，并大大降低更换和维护的频率。在许多场合，已经代替传统的孔板式、电磁式流量计。
结束语
随着计算机技术和自动化技术的发展非常迅速，工业自动化仪表技术的应用领域也将不断扩大，其性能将不断提高。由于目前的节能已成为中国的基本国策，不断降低企业能耗和提高企业经济效益，大力发展自动化仪表的节能探究，迅速更新工业自动化仪表设备及技术已经得到各个行业生产领域的高度推崇和应用。
参考文献：
[1]秦海珊.浅析工业自动化仪表与自动化控制技术[J].轻工科技，2013，05：99-100.
[2]于杰.工业自动化仪表与自动化的控制技术[J].科技资讯，2013，26：88.
论文作者:李成新
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
标签：损失论文; 节能论文; 流量计论文; 压力论文; 调节器论文; 阻力论文; 流量论文; 《基层建设》2018年第22期论文;