自动化仪表在冶金行业中的应用现状
近年来，我国冶金行业形势低迷，但冶金工业水平在不断增强，而自动化技术在企业提升工作效率与产量、节能降耗、完善产品质量等方面发挥着重要的促进作用，因此提高企业自动化技术水平也是进一步提升冶金工业科技水平的重要途径之一。
纵观我国冶金企业的发展经营状况，不难看出，其总体呈现自动化技术与装备应用发展不平衡现象，具有一定的发展差异性。自动化仪表在冶金行业应用广泛，是其生产体系中不可缺少的设备之一。而自动化仪表种类繁多，在具体应用过程中也会出现各种不同的问题，因此在冶金这一具有重要意义且体系庞大的代表性行业中，自动化仪表的使用情况非常值得重视。同时，近年来冶金行业安全问题已引起高度重视，解决安全问题需要采用综合性措施，而自动化仪表的安全、稳定运行也是不可忽视的方面之一。
以下是对中国仪器仪表学会自控工程设计委员会常委、昆明仪器仪表学会副理事长方原柏的专访：
问：能为我们简单介绍一下您的工作经历吗？
方原柏：我1964年毕业于贵州工学院有色金属冶炼专业，毕业后分配至昆明有色冶金设计研究院，到院后即改行从事自控专业工程设计。到今年为止，正好是我在这个单位工作了50年。我们在大学读书时，清华大学校长蒋南翔先生有个口号是“为祖国健康工作50年”，我感到欣慰的是：我做到这一点了！当然我也不会停步，至少再多工作三五年。
附带谈一下设计院自控工程师的工作，他们需要与设计院内部各个专业的工程师打交道，比如主体工艺专业、设备专业、电气专业、给排水专业、总图专业、概预算专业等等，与他们密切配合完成工程设计、承包、安装、调试、投运等各项工作。在这个过程中还需要与院外的项目建设甲方、设备安装调试单位、自控产品的制造商供货商打交道，在他们的紧密配合下使工程项目顺利投产并正常运行。所以设计工程师要与很多人共处，相互合作，在合作过程中我们会成为好朋友，可以取长补短，从朋友身上学到很多知识。
问：您在工作中接触比较多的是哪些类型的仪表？这些仪表在应用中会不会有一些常见的问题？现在是否都已能够得到解决？
方原柏：设计院的工作是为工矿企业进行自控设计，工矿企业需要用到哪一些仪器仪表，都得有所了解，所以我们几乎能接触各类仪器仪表和控制系统。
这些仪表在应用中的常见问题，不同时代是不一样的。比如固体物料的料位，早期的电阻式、电容式、重锤式都不太好用，我们一直到八十年代后期都很头疼这个问题，现在使用各类雷达料位计、激光料位计，情况就好多了，大多数固体料位的检测问题得到了解决。还有烟气成分分析，早期不重视取样装置，除尘、除水分、除杂质除不了，再好的气体传感器、二次仪表也要出问题。后来国内各气体分析仪器厂都重视取样装置技术，在引进国外先进分析仪器的同时，也引进了成套取样技术，所以现在烟气成分分析的难题也基本得到解决了。还有一些仪器仪表的问题也随着智能仪表的推出迎刃而解了，早期的显示仪表，分度号、量程都是死的，订错了或现场需要修改时都很难，而现在这些参数都可以现场设定，很多问题就解决了。
当然还是有些仪表检测难题还未得到很好的解决，如温度测量范围1300℃～1500℃高温烟气温度检测、金属熔体（如铜、铝、锌、锡）和金属熔融物（如冰铜、熔渣）温度的检测、熔融金属流量检测、含铁磁性物质的矿浆流量检测、液固两相流（如矿浆）中干矿量流量检测等。
问：有关电子皮带秤的研究工作是您一直在进行的，能否为我们谈一谈中国这一产品技术的发展情况？它在冶金行业中的应用现状如何？
方原柏：我刚参加工作的六七十年代，国产电子皮带秤刚刚问世，设计该怎么选用，现场使用该注意哪些问题，都不清楚，加之当时的国产电子皮带秤秤架是单杠杆单托辊式，二次仪表元件用的是锗晶体管，故障率高，90%以上都用不好，所以我当时就花了很多精力去研究电子皮带秤，慢慢就知道该怎样设计选用，该注意哪些问题，再加上国外产品的引进，国内电子皮带秤产业的飞速发展，应该说电子皮带秤应用的主要问题都大体解决了，包括恶劣现场条件下的高准确度计量等问题，现在都有比较好的解决方案了。由于国内各行各业的使用量非常大，再加上近年来国内主流皮带秤厂家加大科研投入，所以目前有这样一种趋势，中国电子皮带秤正在由一个生产大国向技术强国发展。中国几个主流生产厂家和几个省的计量技术研究院所建设的电子皮带秤试验装置都是世界一流的，在这些试验装置上已经研制出或即将研制出的电子皮带秤产品的水平也是世界一流的。
今年2月份，我参加了国内一家公司皮带秤“OIML认证”现场物料试验，该公司向英国国家计量局（NMO）申请即将颁布的OIMLR50最高等级（0.2级）的认证证书，申请工作的模拟试验部分2013年已在英国完成。现场物料试验是认证过程工作未完成的一部分，也是最关键的一部分测试工作。测试按照OIMLR50皮带秤国际建议的指标及检测方法进行测试，测试按三个带速，每个带速又按最大、中等、最小各三种流量每2次一组进行物料的重复性及准确度误差试验，一共要进行18次物料试验，每次物料量为22t左右，每一次的测试误差都不能超过千分之一，而试验结果18次实物试验均符合要求，因此，中国这家公司的皮带秤产品将是世界上第一个通过OIMLR50最高等级（0.2级）认证的产品。
电子皮带秤在冶金行业应用非常普遍，大型钢铁企业的用量都在二三百台以上，目前用的情况大体是可以的。目前虽然新投产的项目很少了，但作为节能降耗的改造投资还是有的，其中对厂际之间的物料准确计量要求非常迫切，一上就是十台、二十台。
问：我们了解到近阶段您一直在进行无线通信技术的研究工作，从市场和应用等方面来看，目前国内无线通信技术与国外无线通信技术的现状是怎样的？它的发展前景如何？
方原柏：流程行业无线通信技术近年来发展迅猛，如Wireless HART的中国用户应用的网络数量已超过1000个，全球超过10000个，以One Wireless为代表的ISA100.11a和中国具有自主知识产权的WIA-PA也得到用户的青睐，应用面遍及各行各业。我们设计院的同事闲聊时，很多人都认为流程行业无线通信技术是一个热点技术，它应该是像七十年代的DCS、八十年代的PLC、九十年代的现场总线等自控技术一样的革新性技术，会给设计院的自控设计工作、给生产现场的自控人员的维护工作带来巨大的变革。我们可以设想一下，有线仪表与系统改成无线通信技术，就像使用座机改成手机一样，其方便、灵活的特点会使用户的感觉完全不一样。所以当一项革新性技术来到你面前的时候，你所应该做的是尽快学习这项技术的知识，了解它的实际应用情况，探索如何将这项技术与你的工作结合好。
说到这里，我对喜欢钻研技术、喜爱学习的朋友提个小建议，在他们学习的过程中，可以尝试寻找某项技术作为自己深入钻研的课题，假以时日，说不定这一课题就会成为自己所具有的某一方面的专长了。
问：无线通信技术在冶金行业的应用如何？
方原柏：目前冶金行业的无线通信技术应用落后于石油化工行业，但是中国具有自主知识产权的WIA-PA无线标准的应用，可以说是从冶金行业开始的，如WIA-PA工业无线网络最早的应用项目就有鞍钢冷轧厂连续退火生产线故障诊断系统、22km长矿浆输送管线泄漏监测系统、焦炉温度/压力监测系统、焦化厂水井参数及运行集中监测和控制系统等等，特别是鞍钢冷轧厂连续退火生产线故障诊断系统，无线测点总数达到416个，是一个应用了多年的比较大的无线网络。
最近在云南驰宏锌锗公司会泽冶炼厂多膛炉焙烧车间投运的Wireless HART智能无线网络共有63（台）无线现场设备、4台网关，在呼伦贝尔驰宏矿业有限公司14万t/a电锌氧压浸出系统项目中Wireless HART智能无线网络也即将投运，它们都是作为新建企业无线应用的试点，它们的成功投运也将推动流程行业无线通信技术在冶金行业的应用。
问：冶金行业在自动化仪表的设计选型方面有没有什么特殊要求？
方原柏：冶金行业在自动化仪表的设计选型方面有很多特殊要求，与石油、化工、轻工、烟草等行业差别较大。首先主要的原材料是固体物料，如矿石、精矿、煤炭，生产流程长，一般要经历采矿、选矿、冶炼、加工等大的生产工序，不同工序或同一工序不同流程对自动化仪表的设计选型差别很大，比如选矿过程物料主要是以固液两相流的矿浆出现，所以生产过程的一部分自动化仪表其他行业很少用到，比如矿浆粒度计（矿浆中干矿的磨碎程度）、矿浆载流分析仪（矿浆中干矿的各种金属元素成分分析）、矿浆泡沫图像分析仪等等。再如冶炼过程的火法冶金，涉及到炉膛或熔体1300℃或更高温度的检测，这对测温元件、测温保护管等都有特殊的要求；而冶炼过程的湿法冶金，则更多的是与酸碱等腐蚀性介质打交道，自动化仪表的设计选型则要求耐腐蚀、耐冲刷磨损等。
问：对于用户来说，自动化仪表的选型是很重要的，从设计者的角度出发，您认为应该着重考虑哪些方面，能否为我们分享一下您的经验？
方原柏：从设计者的角度出发，自动化仪表的选型是至关重要的。作为设计人员，最尴尬的局面就是在生产现场你所设计的仪表不能满足要求，那时你会感到无地自容。所以我们需要不断收集生产现场自动化仪表的使用经验，收集各类仪表的使用信息，了解各类厂商新产品的特性，及时总结经验，以便指导我们下一个工程设计项目的设计选型工作。
我也希望仪表选型的经验不仅仅存储在某个设计师的大脑里，而是能有更多的人分享，有些选型存在争论，更需要大家讨论来明辨优劣。所以我写了很多涉及自动化仪表选型的文章，比如发表的“无线HART技术”、“定量皮带秤的设计选用”、“WirelessHART无线网关数量计算”、“怎样尝试使用工业无线网络通信技术”、“横河电机无线系统传输可靠性的现场试验”等文章，抛砖引玉，期盼能引起大家关注。但是由于了解范围的限制，可能有些地方说得不对，也希望读者能指正。
问：在自动化仪表的选择上，用户多倾向于国外品牌，您认为这是什么原因造成的？
方原柏：这个问题一直存在，虽然不能一概而论，但总的来说，一些国外知名品牌的自动化仪表产品质量好、可靠性高，进入市场比较早，而有相当多的国内品牌在性能、质量上确实与其存在差距，用户倾向于国外品牌是对的，也是可以理解的。从我们的设计工作来看，大型企业、对自动化仪表可靠性要求高的、资金充裕的，也许我们是以选用国外品牌为主的思路，其余的情况则可能有另外一些思路。这里有一些特例，比如一般的温度仪表，如热电偶、热电阻就很少有哪个工程直接选用国外产品的。
自动化仪表选型倾向于国外品牌的状况正在逐步转变，国内一些发展比较快的产品，比如国产DCS系统，在冶金、化工、轻工、水泥等行业已经由中小型企业扩展到大型企业，由技术含量低的企业扩展到高技术含量的企业，特别是在电力行业，国产DCS系统经过多年的打拼，已经在新增60万千瓦以下机组市场份额中居首。据电力行业专家估算，国产DCS系统设备建设投资比进口设备低30%，运行维护费用仅为外国品牌的1/10，因此采用国产DCS产品，可以大大降低工程建设及运行维护费用。例如某国产DCS品牌2012年数据是在60万千瓦超临界及亚临界等级火电机组应用36台套，100万千瓦超超临界等级火电机组应用10台套，该品牌DCS系统还成功出口至印度、印度尼西亚。火电特大型机组自动化控制是工业自动化控制中最复杂的，DCS系统功能需覆盖机、炉、电、辅机等工艺过程及电气、热控等专业，技术本身的复杂性和对运行可靠性的要求应该不低于大型冶金、化工、石化企业，所以目前国产DCS系统还不能在更多行业的顶级企业得到应用，看来主要原因还不在于技术水平，可能更多的是对国内产品缺乏深入了解和信任。
还是说说电子皮带秤，国内的高端市场如高准确性的计量皮带秤及定量皮带秤一直被国外产品垄断，但最近有个国外品牌的销售经理问我：“为什么他们的产品卖十几万用户不买，而要去买一种国内产的比他们贵一倍的产品，而据称能达到0.2%准确度，是这样吗？”我说：“国内是有这样的产品，在多个工厂已经运行多年，性能一直很稳定，用户已经有信任感了，所以成本虽然高一些，用户还是要买他的，这不奇怪。”
问：面对激烈的市场竞争，国内自动化仪表企业势必要努力转变不利地位，增强竞争优势，对此，您有怎样的建议和意见？
方原柏：对国内自动化仪表厂家而言，一要把自己的产品做好，做到世界一流甚至是顶级产品；二要用实际的应用来证明自己；三还要靠时间积累，时间长了，宣传到家了，用户就了解你了。
我对中国电子皮带秤的发展是比较了解的。上世纪六十年代到七十年代，中国产的皮带秤产品水平低、误差大、性能不稳定，当时国外产品还未进入中国，没有竞争，皮带秤企业的日子不是很好过，但也还过得去；八十年代到九十年代，大量国外产品涌入中国，中国产的皮带秤除了在中低端市场上还有一定的份额外，高端市场根本挤不进去，于是只有拼低价勉强生存；进入新世纪，一些有识之士开始担忧前途了，也认识到只有产品创新才是根本出路，于是投入巨资，建电子皮带秤试验装置，在试验装置上可以模拟皮带秤现场运行条件进行各种试验，也就有条件开发新产品，新产品开发成功后也有条件向用户展示其良好性能，也容易让用户接受新产品。正是因为有了新产品，在当前国内电子皮带秤市场萎缩的情况下，这些厂的销售额反而逆市而上，新产品大受用户的欢迎。
