隨著對石油化工領(lǐng)域研究的不斷深入，對儀器設(shè)備功能的智能化、集成化、綜合化、遠(yuǎn)程化及網(wǎng)絡(luò)化等要求也越來越高，傳統(tǒng)儀器設(shè)備已難以滿足這樣的需求。所以將虛擬儀器技術(shù)與化工儀器的測控技術(shù)相結(jié)合以及用軟件來逐漸代替硬件的理念共同促使著新一代儀器—石油化工虛擬儀器的產(chǎn)生。
1 虛擬儀器技術(shù)簡介
虛擬儀器技術(shù)是以軟件為核心借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲、加工處理功能和極高的精確度，能迅速準(zhǔn)確地完成實(shí)際生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的自動采集、實(shí)時顯示、深層次分析與處理及多個測試結(jié)果同一面板顯示等功能，實(shí)現(xiàn)自動化測試與控制，避免了諸多人為因素的影響，很大程度地提高了測試的精確度和控制的自動化程度。同時虛擬儀器的功能主要是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的，在硬件基本確定后，通過編寫不同的軟件程序就能實(shí)現(xiàn)不同的測試和控制功能，從而最大限度地降低了儀器的開發(fā)成本和維護(hù)升級費(fèi)用。
2 虛擬儀器技術(shù)在石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用
在石油化工的生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的儀器設(shè)備是由廠家預(yù)先設(shè)定好的硬件組合，功能比較單一，具有很強(qiáng)的專用性，難以滿足用戶的特殊需求; 生產(chǎn)過程中，需要對大量的敏感參數(shù)( 如溫度、壓力、液位等) 進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和報(bào)警，測試結(jié)果只能人工記錄后才能對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析和評估，一方面人工讀取數(shù)據(jù)會造成人為誤差，另一方面不能實(shí)時處理數(shù)據(jù)、繪制實(shí)時圖; 對一些需要多參數(shù)同時測試的過程，即使用多臺儀器同時測定，卻往往很難保證各臺儀器間的兼容性，同時也增大了設(shè)備的投資成本，且多參數(shù)同時測試的結(jié)果不能集中到同一面板上進(jìn)行顯示，不方便用戶對多個參數(shù)變化的綜合比較和分析; 對有些設(shè)備的操作，由于條件的苛刻( 尤其是易燃易爆有毒的測試現(xiàn)場) ，不能進(jìn)行人工直接操作，需要遠(yuǎn)程測控，傳統(tǒng)儀器很難滿足這一迫切需求; 若傳統(tǒng)儀器設(shè)備的部分器件出現(xiàn)故障，將可能導(dǎo)致整個測試系統(tǒng)的癱瘓甚至報(bào)廢，造成資源的極大浪費(fèi)。
基于LabVIEW開發(fā)了虛擬－1286電化學(xué)接口軟件，通過測試黃銅在自來水中的耐腐蝕性和不銹鋼鈍化膜的穩(wěn)定性，證明該接口軟件兼?zhèn)淞遂`活性、實(shí)用性與可靠性;基于LabVIEW開發(fā)了換熱器試驗(yàn)裝置測控系統(tǒng)，在保證系統(tǒng)安全可靠性的基礎(chǔ)上，同時實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)測量、記錄和分析等多種功能，具有較高的自動化程度與控制精度; 研發(fā)了一套全混流反應(yīng)器的仿真系統(tǒng)，通過模擬計(jì)算驗(yàn)證了該仿真系統(tǒng)可應(yīng)用于不同反應(yīng)類型的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)模擬，既方便于用戶進(jìn)行反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，又可用作穩(wěn)態(tài)、動態(tài)反應(yīng)器的演示或培訓(xùn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。Schlumberger在阿拉斯加石油鉆井作業(yè)中使用NIFieldPoint和LabVIEW實(shí)現(xiàn)了冗余鉆井控制，創(chuàng)建了一個帶有控制和遠(yuǎn)程關(guān)機(jī)功能的監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，防止了泵機(jī)系統(tǒng)的損壞和環(huán)境污染，提高了安全性; 勝利油田和華東輸油管理局利用LabVIEW軟件開發(fā)的原油管道實(shí)時性泄漏監(jiān)測系統(tǒng)已成功應(yīng)用于集輸管網(wǎng)和長輸管線，能及時精確地定位突發(fā)原油泄漏的泄漏點(diǎn)，有效地防止造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染; Shell( 殼牌) 利用LabVIEW軟件實(shí)時模塊與FieldPoint分布式 I/O，研制開發(fā)的段塞流抑制系統(tǒng)，成功地控制了因操作變化( 如開關(guān)車、增加產(chǎn)量等) 而引起的在長距離的流線 － 升管系統(tǒng)中形成的大規(guī)模段塞流。
4 展 望
由于石油化工實(shí)際生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和多樣性，也由于虛擬儀器技術(shù)涉及多個學(xué)科和多個領(lǐng)域，如何將虛擬儀器技術(shù)更好地應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域中去，以及如何利用LabVIEW強(qiáng)大的圖形化軟件編程實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場儀器設(shè)備的更多功能的測試和控制，仍然需要更加深入的研究，例如: 將LabVIEW軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能應(yīng)用到化工儀器的測試中去，使數(shù)據(jù)的采集、加工處理更加精確化; 通過LabVIEW實(shí)現(xiàn)多種控制算法，設(shè)計(jì)各種控制器，針對實(shí)際生產(chǎn)過程中的敏感參數(shù)進(jìn)行自動化控制，提高石油化工生產(chǎn)過程的自動化控制程度和安全性; 基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控，為數(shù)據(jù)共享、高危現(xiàn)場的自動化測控提供有利條件等。所以本著以“軟件逐漸代替硬件”這一理念，開發(fā)性能更高的石油化工虛擬儀器，對提高儀器開發(fā)的效率和減少開發(fā)維護(hù)的成本，具有更大的學(xué)術(shù)意義和實(shí)用價值。
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