化工装置仪表线路的设计与敷设

引言

化工自动化仪表是化工生产中的关键设备，其稳定性和可靠性对于保障生产的安全和效率至关重要。为了保证化工仪表线路能够长期平稳地运行，必须加强对电缆的研究和保护，提高电缆的抗干扰性和使用寿命。而电缆敷设作为仪器仪表设计中的关键部分，是非常复杂且繁琐的阶段，对后续施工和运维都有重大的影响。电缆敷设的工作繁琐、数量多、施工时间长，尽管现场人员经验丰富，但仍有考虑不周的情况，这使得电缆敷设已然成为亟待解决的问题。

1化工自动化仪表的基本概念和工作原理

化工自动化仪表是指在化工生产中，用来测量、控制和调节物理量和化学量的一种自动化设备，包括传感器、信号转换器、信号处理器以及控制器等部件。传感器是化工自动化仪表的核心部件，其作用是将被测量的物理量转化为电信号，并将其传输到信号处理器进行处理和分析。化工自动化仪表的工作原理是基于控制理论和信号处理技术，通过测量被控制对象的参数，将测量结果转化为电信号，经过信号处理器和控制器的处理后，对被控制对象进行控制和调节，以达到预期的控制效果。常见的化工自动化仪表包括温度计、压力计、液位计、流量计等。

2化工自控仪表安装的步骤

2.1仪表支架和支撑系统的安装

在化工自控仪表安装过程中，首先需要安装仪表支架和支撑系

统。这一步骤旨在为仪表提供稳固的支撑和固定，确保其能够安全地运行。具体步骤如下：①定位和标记：根据设计要求和仪表定位确认的结果，确定仪表支架和支撑系统的位置。使用标尺、水平仪等工具进行准确的测量和标记。②安装支架：根据标记的位置，在墙壁或其他支撑结构上安装支架。确保支架牢固固定，并使用合适的螺栓和紧固件进行固定。③安装支撑系统：根据需要，在支架上安装支撑系统，如支撑杆、支撑板等。根据设计要求和安装手册，按照正确的顺序和方式进行组装和安装。④校正和调整：安装完成后，进行支架和支撑系统的校正和调整。使用水平仪和测量工具检查水平度和垂直度，并进行必要的调整，以确保仪表安装的准确性和稳定性。

2.2电缆敷设和连接

化工自控仪表通常需要与控制系统进行电缆连接，以实现数据传输和信号交互。电缆敷设和连接的正确进行是确保自控仪表正常运行的重要保障。以下是具体步骤：①敷设电缆：根据设计要求和仪表位置，敷设电缆并保持良好的布线。确保电缆路径避免与其他设备和管道发生干扰，并保持电缆的整齐和整体布线的美观。②进行连接：根据电缆连接图和仪表的接线要求，进行电缆连接。使用正确的工具和连接器，确保连接的可靠性和电气性能。③进行标识：在完成电缆连接后，对连接点进行标识。使用适当的标识方法，如贴标签或使用彩色绝缘套管，以便于日后的维护和故障排除。

2.3仪表设备的固定安装

①确定安装位置：根据设计要求和仪表定位的确认，确定仪表设备的安装位置。注意确保设备与支架和支撑系统的对齐。②进行固定：使用适当的紧固件和固定方法，将仪表设备安装在支架或支撑系统上。确保固定牢固，并避免使用过紧的螺栓，以免损坏设备。③进行校正：安装完成后，进行仪表设备的校正。使用水平仪、角度测量器等工具进行校正，以确保设备安装达到水平、垂直或要求的角度。

2.4管道和气路的连接

化工自控仪表通常需要与管道和气路进行连接，以实现流体的输入和输出。正确连接管道和气路对于自控仪表的正常运行相当重要。以下是具体步骤：①准备连接部件：根据设计要求，准备好所需的连接部件，如管接头、法兰、密封件等。确保这些部件符合设计要求，并具备良好的密封性。②进行连接：将管道和气路与仪表设备进行连接。根据连接部件的要求，使用正确的方法和工具进行连接。确保连接紧固，并检查密封性。③进行测试：完成连接后，进行压力测试或气路测试，以确保连接的可靠性和密封性。检查是否存在泄漏，并进行必要的调整和修复。

3化工装置仪表线路的设计与敷设

3.1仪表电缆的敷设流程

电缆敷设指的是沿着化工装置线路布放、安装电缆。在此之前，必须要将桥架、电缆沟等辅助配套设施安装好，敷设方式有排管敷设、直埋敷设、垂直敷设等。在敷设开始之前，要对绝缘电阻和耐压等多种测试进行测试，在施工过程中要对周围环境及电缆长度等因素进行综合考虑，在敷设完成，要挂上标识牌，并将其他的检查验收工作做好。

3.2新型蚁群算法的电缆敷设的设计和应用

3.2.1新型蚁群算法

蚁群算法它是一种联想式智能算法，其分布式计算、信息反馈强等特点，还可以与其他算法进行融合。如果把传统的蚁群算法用于电缆铺设中，选择下一节点的概率是随机的，需要很长的时间才能形成正反馈，这就造成了它的收敛速度缓慢。如果在对初始信息素进行更新时，它正反馈于次优解，那么就很容易出现早收敛的现象，从而陷入局部最优。新型蚁群算法利用电脑将化工设备电缆敷设路径进行优化，解决传统人工设计方式存在的误差大、效率较低等问题并通过Gompertz函数对信息素限制以及挥发因子进行相应调节，从而提高蚁群算法的收敛速度以及全局性。将该方法用于电缆铺设时，不仅可以在较短的时间内获取最短的敷设长度，还可以增加算法的迭代准确率，降低算法运行中出现的停顿问题，从而提升电缆铺设的效率与标准，节约人力与材料，提高了设计精度。

3.2.2建立敷设数学模型

将优化后的蚁群法应用于化工装置的电缆敷设中，首选要将电缆通道进行抽象的转化，将与缆道相连的线路，如屏蔽箱、配电装置等，与缆线相连的交叉点等效为一个点，两点之间的边表示缆道，边权重表示缆道的长度，两点之间的距离分为欧式距离和曼哈顿距离两种。以计算机为基础，构建3D数字辅助的电缆铺设平台，将优化的蚁群算法运用到其中，从而准确地规划出了电缆铺设的路线。结果显示，新的蚂蚁算法能够达到全局最优，而且其收敛速度也加快，从而提高了电缆铺设的实效性。

3.3仪表线路在设计中应考虑的问题

将防护管道导入配线盒，宜由下而上，可由上而下，不可由上而下。在电缆槽口与镀锌管的接合位置，可使用锁定螺母进行锁定和防护。按照信号类型，在现场布线时应区别设置，避免在模拟信号、开关信号和电源之间共用布线；本地安全与非本地安全信号也应区分开来。另外，为防止相互间的干扰，对本安和非本安的信号线缆，应分别设置不同的线槽。若有必要共用一条线槽时，应用一块金属隔断接地。

结束语

在化工设备仪表线路的设计和敷设中，有许多可供选择的方案。在保证设备安全性的前提下，降低设备仪器的建设和采购费用，并需要考虑今后的生产管理及升级改造工作。设计需求的不同和现场环境情况的危险程度，都会影响到仪表布线的设计和敷设。所以设计人员要对仪表线路设计的要点和注意事项有深入的理解，并利用智能平台技术对其进行优化和改造，从而为化工工程的顺利完成奠定坚实的基础。

参考文献

[1]万鑫.电力电缆桥架技术在石油化工中的应用.现代化工杂志，2021（8）：1974~1977.

[2]陈晓,王明,刘志军.石油化工自控仪表安装质量控制研究[J].现代化工,2018,38(10):10-13.