化工生产过程智能化控制与自动化改造应用研究

摘要：化工行业属于国民经济支柱产业，工艺繁杂、工况严苛、风险大、能耗高，传统的手工操作以及基本自动化的方式已经不能满足高质量发展的需求。本文以化工生产全流程实操场景为依托，分析智能化控制和自动化改造技术内核，整理出落地的痛点并创建出适应的应用体系，探究精准的实施途径。研究显示，该种改造属于生产管控模式的系统性变革，只有紧贴工艺特性、推进技术同场景深度融合，才有可能冲破转型难题，达成安全、高效、绿色、精益的生产目标。

关键词：化工生产；智能化控制；自动化改造；工艺适配

引言：工业数字化转型和双碳战略双轮驱动下，化工行业由粗放式管控向精细化、智能化的管控方式转变，由单机自动化向全流程闭环自动化转变。传统生产依靠人工经验调参，易造成工艺波动、能耗偏高、安全隐患难以预测等状况，老旧装置自动化水平低、数据孤岛、系统协同差等问题也阻碍了行业的提质增效。智能化控制和自动化改造依靠物联网、大数据这些技术打通整个链条的控制，可以弥补传统模式的不足，释放产能，降低风险，改善资源分配状况，本文针对实操场景开展有针对性的研究，为企业转型给予实践上的参照。

一、化工智能化控制与自动化改造的核心内涵与技术支撑

1.1 构建分层管控体系

化工生产智能化控制与自动化改造，要冲破人工主宰、设备被动执行的旧有模式，创建起感知、控制、改善、维护这四个层级互相联系的管控体系。感知层依靠高精仪表对关键工艺参数实施实时采集并达成数据的实时化、工况可视化，控制层对自动化回路进行升级，使用先进的控制技术来适应工艺特性，从而达到参数精准调节的目标，优化层将算法融入其中以达到多目标动态寻优的效果，运维层搭建起设备健康平台，预警故障、保证生产连续，创建起全流程闭环管控模式。

1.2 适配专属技术方案

化工行业的细分领域众多，工艺差别大，智能化和自动化改造要遵循“一装置一方案”，不能搞技术一刀切。对于连续化生产的石化装置，侧重于全流程自动化联动和负荷智能优化，保证生产平稳率；对间歇式生产的精细化工装置，加强批次控制、参数准确再现、配方自动执行，提高产品一致性；对高风险危化品生产装置，重点部署安全仪表系统和紧急停车自动化系统，实现风险实时监测、异常自动联锁，筑牢安全防线；对高能耗化工装置，建立能源智能管控模块，实时优化水、电、汽、气等资源配比，降低单位产品能耗。该贴合工艺特性技术适配既保证改造效果又不会造成技术重复、资源浪费，是智能化控制实施的前提条件。

二、化工智能化控制与自动化改造的现存痛点

目前化工行业的智能化控制和自动化改造受阻，再加上诸多现实的痛点，老旧装置以及中小企业基础自动化覆盖率低，仪表老化、采集缺失造成数据失真，系统数据不能互通、标准不统一，从而形成了数据孤岛无法支持智能决策的局面，部分企业盲目引进技术，出现技术与工艺两张皮、系统兼容性差的问题，重硬轻软也使得平台更新缓慢，复合型人才短缺，操作人员和技术人员的专业能力欠缺，缺少配套的培养机制，改造前期投入大、回报周期长，企业缺少系统的规划，资金分散，短期内效益不明显，造成投入产出失衡，制约着改造提质增效。

三、化工智能化控制与自动化改造的优化策略

3.1 夯实自动化数据根基

为解决基础自动化水平低、数据支撑缺乏的问题，首先对老旧仪表、阀门等基础设备进行更新换代，对关键工段、高危点位的自动化控制进行全面补齐，使全流程工艺参数无死角自动采集和闭环控制，筑牢智能化改造硬件基础。建立统一的数据标准和全生命周期治理体系，专项开展数据清洗、校准、整合、归档工作，彻底剔除无效冗余数据，保证数据的真实性、完整性、实时性，搭建企业级数据中台，打通DCS、PLC、MES等各个系统的数据通道，消除数据孤岛，实现生产、设备、安全、能耗等各方面的数据全域互通共享，为智能控制模型的搭建提供高质量、高可靠性的数据支持。

3.2 深化技工艺协同适配

为解决技术工艺脱节、系统协同差的问题，坚持工艺先行、技术适配的原则，改造前组织车间工艺骨干、技术服务商、行业专家对装置运行工况、生产痛点、提质需求进行全方位的调研，充分考虑化工反应机理、生产节奏、负荷波动等各方面的特点，制定出一套具体的、可落地的改造方案，使智能控制模型、自动化系统同生产场景相契合。加强新旧设备、新旧系统的兼容性设计，开展多次联动调试和试运行的改进工作，创建一体化集中管控平台，达成感知、控制、优化、运维全流程的无缝对接。创建常态化的后期改良更新机制，紧跟生产工艺改变、市场需求变动、工况起伏，不断对控制算法加以调整，改善系统功能，保证技术同生产长久契合，长效运作。

3.3 健全复合型人才体系

针对人才储备不足、运维管控能力薄弱的缺陷，创建起“内部培育加外部引进、产学研联合”的复合型人才体系。内部开展分层分类专项培训，对一线操作人员加强智能系统、自动化设备实操演练和应急处置培训，打破传统的操控思维，提高日常运维和故障快速处理能力；对技术骨干进行数据建模、算法优化、系统调试的专项深造，弥补数字化技术的不足。外部高薪引进高端智能化技术人才，组建专职运维研发团队，加强同高校、科研院所、技术服务商的合作，实行定向培养、联合攻关。健全配套的考核激励机制，将智能化操作、自动化运维能力作为绩效考核和晋升的标准之一来提高员工的积极性。

3.4 优化投入产出实施路径

针对投入产出失衡、长期推进动力不足的问题，从企业实际情况出发制定分阶段、分重点、可落地的改造规划，摒弃盲目全面铺开的粗放式发展模式，优先选择能耗高、风险大、效益提升空间大的关键装置和核心工段进行试点改造，迅速看到提质、降本、减耗、保安的直接效果，积累成熟的经验后再分批次全域推广。开拓多元化的资金筹措渠道，争取政府技改补贴、税收优惠等扶持资金，合理配置自有资金和融资资金，主要投向核心环节，防止浪费，建立全生命周期投入产出评价机制，对改造过程和效益产出实行实时跟踪，及时调整实施策略和资金安排，实现资金投入与效益产出的精准对接，增强企业长期转型战略的坚定性。

四、结论

化工生产智能化控制和自动化改造是行业冲破瓶颈、达成高质量转型的关键途径，主要价值是将生产管控由经验主导转变为数据引领、被动应答变为主动预判、分散管控转为协同闭环。目前存在的基础薄弱、技工艺脱节、人才缺乏、投入失衡等状况，依靠有针对性的措施可以一一解决，从而充分发挥改造的效果。未来由于数字技术不断更替，改造会向着自主决策、数字孪生、产业链协同方向发展，企业需要根据自身情况做出相应的调整，促使整个行业由低端向高端转变、粗放型向集约型转变、传统制造向智能制造转变、资源消耗型向绿色发展型转变。

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