天津仪控科技有限公司天津市200280
摘要：我国自改革开放以来，工业生产规模日益扩大，各种大容量、高效率和高参数的新型设备越来越多地在工业生产中应用，我国的工业生产正以一种蓬勃发展的趋势迈向自动化时代。工业自动化水平的高低，是衡量一个国家科学水平与生产技术先进程度的重要标志之一。事实上，仪表和节能在工业生产的过程中是密不可分的。文章分析了工业自动化仪表的简单结构，并阐述了3种工业自动化仪表的节能方法，以降低工业自动化仪表在应用中的能耗。
关键词：自动化仪表；工业；节能方式
在传统的环境下，工业节能的有机组成部分就是工业自动化仪表节能，因为工业生产的各个方面都要用到仪表，能耗的产生为企业带来巨大的压力，例如社会压力和经济压力等。特别是在石油化工中，仪表设备和流体的接触阻力的安装现象不恰当会造成大量的资源浪费。因此，对于工业企业来说，要积极转变发展观念，不断进行技术更新，快速寻找新的节能方法，从而有效降低自动化仪表的电力消耗，实现节能降耗的重要任务。
1工业自动化仪表
工业自动化仪表通常由变送器、调节器及执行器构成。被控参数的数位，必须用各种变送器来检测；各种数学运算和逻辑判断，必须用各种调节器和逻辑运算器来进行；系统中的执行指令，则必须由各种执行器来完成。
变送器是将各种工艺变量和电气信号转换成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。数字变送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、通信器件等组成。
调节器是接收偏差信号后，按照一定的运算规律输出控制信号，作用于被控对象，以消除扰动对被控变量的影响，从而使被控变量回到给定值上来。调节器分为模拟调节器和数字调节器。模拟调节器采用模拟技术，以运算放大器等模拟器件为基本部件。模拟式控制器所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基本结构包括比较环节、反馈环节放大器等。比较环节：将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制器是在输入电路中进行电压或电流信号的比较。反馈环节：控制器的PID控制规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通过电阻和电容构成的无源网络反馈到输入端。放大器：放大器实质上是一个稳态增益很大的比例环节。在电动控制器中可采用高增益的集成运算放大器。数字调节器包括主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人机联系部分和通信部件等。
执行器是由执行机构和调节机构组成，执行机构产生推力或位移的装置，调节机构直接改变能量或物料输送量的装置，通常称调节阀。执行器分成电动执行器（角行程和直行程）、气动执行器（薄膜式和活塞式）、液动执行器，液动执行器的电液伺服控制系统。
2工业自动化仪器仪表节能的方法
在化工生产过程中，由于仪器和液体直接接触会产生一定的阻力，由于这种阻力会加速能源消耗，并且阻力越大，消耗的能源越多。由于阻力不断加大，可能会使自动化仪表产生损坏或者失灵。由此可见，需要降低流体与仪表之间产生的阻力，这是实现节能降耗的关键。
2.1增加节流装置的直径比
节流装置是流量中的关键部分之一，节流装置在各种流量监测装置中应用十分广泛。实际流体具有一定的黏度，当流体通过节流件时会产生一定的涡流，产生涡流时为了克服摩擦阻力会消耗部分能量，因而通过节流件之后液体的静压力会产生一定的损失，并且不能完全恢复，由于压力损失和直径比成反比，要想降低压力损失就必须增大直径比，利用这一原理可以降低能量损耗，从而实现节能减排的最终目的。但需要注意的是，直径比不能太大，否则也会造成不必要的电能浪费。
2.2降低调节阀的阀阻比
调节阀的阀组比概念如下：当阀在全开状态时，压降与管路总压降之比被称作调节阀的阀组比，通常阀组比用S表示，根据以往的经验值可知，S通常不小于0.3，燃气阀S的取值一般在0.5以上，比例阀S的取值一般在0.3~0.5。阀门值S和能量损失成正比，通过降低阀组比S可以降低工业自动化仪表的能量损耗。
2.3使用新型交流变频调速装置
变频调速技术是一种以改变电机频率来达到电机调速目的的技术，其基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1－s）/p（式中n，f，s，p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数），通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。该技术主要具备以下优势：调速比均匀并且调节的范围很大，调速过高发生的概率较低，提高了运行效率，并且降低了调节阀的使用成本；需要的启动电流较小，不会因为电流较大而对系统造成冲击，显著节省了用电量；具有安装阻力小、占用空间小、装置体积小等优点，显著降低了安装和调试过程中的能耗；电动机运行过程中保持低转差率，可以显著降低转子损耗。将交流变频器与原有的调节器、截止阀并用的方法可知，使用交流变频器可以减少1/3的电量损失，节能效果较好。此外，在应用交流变频器时，机组的运载负荷可以显著降低，降低机组故障的发生率，确保机组的长久运行，相应地降低维修成本的投入。由此可知，新型交流变频调速器的应用可以降低仪表的能耗，它的应用范围将逐步扩大替代旧有的工作设备。
2.4使用压力损失较低的自动化仪表
一般情况下，在装置中，流体能够形成一个死水区或者漩涡区，由于流体粘度较高，导致设备压力的损失加大，高压力的状态下容易造成不必要的资源浪费。一旦发生压损过大的现象，设备系统的正常运转就会受到干扰。因此，我们必须积极地探索具备压力损失较小的自动化仪表。科学技术的不断发展和低压损智能涡街流量计的出现，为实现节能降耗的现象提供了设备支持。以旋涡流量计为例，该技术的发展正处于国际的前沿，对传统流量计而言，它具备有很多优势，例如该流量计的运行功耗比较低，无需对电池进行频繁更换，这就在很大程度上实现课节能降耗的理念；二是该流量计的内部是无机械传动构件，这些内部构件中的机械摩擦从根本上得到了大大的减少，使功率得到了降低，同时也使设备后期维护的频率得到了降低。所以，随着高新技术的推进，压力损失小的自动化仪表拥有良好的性能和优势，能耗较低，安装高效便捷，使得该类设备被广泛应用于石油化工领域内，利用技术使整个工业行业向前发展，使该类企业实现由粗放型向低能耗的升级和转型。
2.5合理布局
调节阀的安装位置从宏观的角度来说，需要对设备的安装位置进行科学合理的安排和规划，其中，调节阀要安装在换热器之前，调节阀产生的压损能减小换热器的压力，以此来实现能耗的减少。此外，就经验而言，仪表安装若不合理，会对整个生产装置体系产生不良影响，甚至会造成意外事故的发生。因此，合理地布局调节阀的安装位置，充分地利用其设备空间，至关重要，也有着深远的现实意义。
3结语
由于当前的信息技术、计算机技术及自动化技术的发展十分迅速，因此，工业自动化仪表技术的应用领域也将不断扩大，其性能也将不断提升。由于当前能源节约已经成为我国的基本国策，因此，也要重视自动化仪表的节能研究，快速更新工业自动化仪表的使用方法和技术，不断提高降低企业的能源损耗，提高企业的经济效益。
参考文献：
[1]王幼鹏.试论自动控制系统的现代特征[J].网络财富，2010.
[2]王少勇.自动化仪表维护工作程序化实践[J].中国石油和化工，2009.
[3]祝鑫.工业自动化仪表节能方法探讨[J].信息化建设，2016.