化工安全生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制探究

耿 聰

(淄博市臨淄區(qū)應(yīng)急管理局，山東 淄博 255400)

化工生產(chǎn)，相比于一般產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，具有顯著的特殊性。由于化工原料和加工過(guò)程具有易燃易爆和毒性，因此導(dǎo)致化工生產(chǎn)的危險(xiǎn)系數(shù)較高。為保障工作人員的生命安全和身體健康，則需要加強(qiáng)安全管控。結(jié)合當(dāng)前信息化時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，建立化工安全生產(chǎn)自動(dòng)化控制是至關(guān)重要的，不僅有助于簡(jiǎn)化繁瑣的安全控制環(huán)節(jié)，還能夠最大限度地保證操作人員的人身安全，從而確?；どa(chǎn)整體安全水平得到提升。

1 化工安全生產(chǎn)自動(dòng)化控制概述

1.1 化工安全生產(chǎn)自動(dòng)化控制概念

化工生產(chǎn)的特點(diǎn)包括高溫、高壓、易燃、易爆，并且在生產(chǎn)過(guò)程中所使用的原料以及設(shè)備等，均存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，所以化工生產(chǎn)自身的危險(xiǎn)系數(shù)較高。一旦發(fā)生原料泄漏、設(shè)備操作不當(dāng)?shù)?，均?huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，威脅工作人員的生命安全和身體健康。因此化工企業(yè)必須要重視安全生產(chǎn)管控。自動(dòng)化控制是現(xiàn)階段工業(yè)化生產(chǎn)的主要發(fā)展方向，其是基于控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及儀器儀表技術(shù)等，對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的檢測(cè)、管理、調(diào)節(jié)、控制以及決策等發(fā)揮支持作用[1]。一般情況下，在化工生產(chǎn)流程中，通過(guò)化工安全生產(chǎn)自動(dòng)化軟件、硬件以及系統(tǒng)等途徑，可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)控制、全自動(dòng)控制。結(jié)合人工遠(yuǎn)程監(jiān)控和指令操作，有助于連續(xù)、重復(fù)開展化工產(chǎn)品生產(chǎn)活動(dòng)。

1.2 常用化工安全生產(chǎn)自動(dòng)化控制技術(shù)

就目前而言，化工企業(yè)中為實(shí)現(xiàn)安全控制目標(biāo)，常用的自動(dòng)化技術(shù)包括DCS分散控制系統(tǒng)、SIS安全儀表系統(tǒng)等。其中，DCS是多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要應(yīng)用，在目前工業(yè)企業(yè)中發(fā)展較為成熟，尤其是在運(yùn)行階段有助于輔助控制決策、制定生產(chǎn)執(zhí)行計(jì)劃、推動(dòng)單元執(zhí)行等，也在化工生產(chǎn)的催化裂化、常減壓、加氫裂化等環(huán)節(jié)具有良好應(yīng)用效果。SIS系統(tǒng)則是通過(guò)利用獨(dú)立傳感器、邏輯解讀器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，通過(guò)結(jié)合分散控制提高機(jī)組運(yùn)行效率，并基于專業(yè)計(jì)算反復(fù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和管理，并且該系統(tǒng)可發(fā)揮較強(qiáng)的綜合性能，對(duì)化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理評(píng)估，有助于輔助生產(chǎn)決策，有助于推動(dòng)現(xiàn)代化生產(chǎn)進(jìn)程。

2 化工安全生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制應(yīng)用

2.1 監(jiān)控及故障診斷

自動(dòng)化控制系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用，主要是起到監(jiān)控和故障診斷等功能，有助于解決生產(chǎn)過(guò)程中的安全問(wèn)題以及可靠性問(wèn)題，切實(shí)提高設(shè)備維護(hù)效果。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，利用自動(dòng)化控制可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，并進(jìn)行全面、深入的數(shù)據(jù)分析。不過(guò),由于監(jiān)控過(guò)程具有精細(xì)化和復(fù)雜化特點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)模型監(jiān)控覆蓋各個(gè)領(lǐng)域。因此在實(shí)踐操作中需運(yùn)用科學(xué)方法開展化工生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控，即運(yùn)用自動(dòng)化控制系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確檢測(cè)和定位故障，并推斷故障發(fā)生時(shí)間，進(jìn)而高效診斷故障發(fā)生原因[2]。然后將處理分析后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)中，激活診斷模塊后，提出相應(yīng)的解決措施。另一方面，自動(dòng)化控制可針對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的儀表進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)判斷生產(chǎn)狀況，預(yù)防事故發(fā)生，為化工生產(chǎn)決策提供有效的參考價(jià)值。所以自動(dòng)化控制應(yīng)用在化工安全生產(chǎn)中，有助于提高生產(chǎn)安全系數(shù)，選擇性控制不同對(duì)象，推動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步。

2.2 緊急停車系統(tǒng)

在化工安全生產(chǎn)環(huán)節(jié)，緊急停車系統(tǒng)是其重要的組成部分。作為對(duì)連續(xù)監(jiān)控以及故障診斷進(jìn)行監(jiān)視的系統(tǒng)部分，有助于監(jiān)控化工安全生產(chǎn)操作的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)化工生產(chǎn)出現(xiàn)異常情況時(shí)，可按照事先預(yù)定的操作順序進(jìn)行緊急停車，從而充分保障化工作業(yè)安全，維護(hù)生產(chǎn)活動(dòng)的有序、正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步降低事故率。

2.3 自動(dòng)化安全裝置

近年來(lái)，在化工生產(chǎn)中逐漸引進(jìn)大量自動(dòng)化技術(shù)。根據(jù)化工生產(chǎn)的特點(diǎn)，自動(dòng)化安全裝置備受關(guān)注，其在實(shí)際應(yīng)用中可發(fā)揮良好的安全保障作用。比如，現(xiàn)場(chǎng)操作人員沒(méi)有及時(shí)到達(dá)故障發(fā)生處時(shí)，自動(dòng)化裝置可預(yù)先進(jìn)行緊急處理?；蛘?，設(shè)備起火時(shí)，自動(dòng)化安全裝置可第一時(shí)間啟動(dòng)噴淋滅火裝置，并及時(shí)發(fā)出自動(dòng)報(bào)警信號(hào)，充分確保工藝設(shè)備的安全狀態(tài)，從而保證后續(xù)工作人員進(jìn)行科學(xué)處理。另一方面，如果自動(dòng)化安全裝置可在遠(yuǎn)程操控下處理事故點(diǎn)，可以避免工作人員進(jìn)入到危險(xiǎn)區(qū)域，減少不必要的傷害和人員傷亡[3]。

3 化工安全生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制優(yōu)化措施

3.1 定期開展檢驗(yàn)及測(cè)量工作

為保障當(dāng)前化工生產(chǎn)活動(dòng)的安全性，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)的原則，進(jìn)一步推動(dòng)自動(dòng)化控制得到優(yōu)化。因此首先應(yīng)當(dāng)開展定期檢驗(yàn)和測(cè)量，及時(shí)進(jìn)行故障掃除。針對(duì)化工生產(chǎn)的流線型特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)注重優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程中的潛在漏洞以及故障維修等活動(dòng)，預(yù)防出現(xiàn)突發(fā)事故，確保生產(chǎn)設(shè)備正常工作，進(jìn)而提高化工企業(yè)的生產(chǎn)效率以及經(jīng)濟(jì)收益。同時(shí)能夠凸顯化工生產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量和使用價(jià)值。因此在實(shí)際操作作業(yè)中，需要定期對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化檢查，準(zhǔn)確判斷設(shè)備潛在的隱患，精確評(píng)估事故發(fā)生危害、發(fā)生時(shí)間、后續(xù)影響等，按照自動(dòng)化控制系統(tǒng)的分析結(jié)果，制定針對(duì)性的預(yù)防措施和方案，盡量排除故障。在實(shí)踐操作中，需要根據(jù)不同對(duì)象明確檢測(cè)方式，基于自動(dòng)化系統(tǒng)分析結(jié)果，優(yōu)化自動(dòng)化控制實(shí)效。

3.2 檢測(cè)和記錄儀表數(shù)據(jù)

為營(yíng)造安全的化工生產(chǎn)環(huán)境，應(yīng)當(dāng)采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)檢測(cè)和記錄儀表數(shù)據(jù)，以便于更加直觀地了解和掌握整個(gè)生產(chǎn)流程，準(zhǔn)確把握設(shè)備故障及潛在隱患，做好安全事故防范。在實(shí)際操作環(huán)節(jié)，為盡可能優(yōu)化自動(dòng)化控制，可引進(jìn)DCS系統(tǒng)，改善原有的落后儀表設(shè)備，通過(guò)微處理器以及通訊信息技術(shù)等，提高自動(dòng)化控制功能的發(fā)揮水平。即將DCS與PG平臺(tái)相結(jié)合，其一方用于提供原件資源，另一方提供技術(shù)流程，實(shí)現(xiàn)共同促進(jìn)和發(fā)展。在儀表數(shù)據(jù)檢測(cè)和記錄的基礎(chǔ)上，可對(duì)設(shè)備安全性進(jìn)行檢查，即通過(guò)觀察儀表數(shù)據(jù)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的安全問(wèn)題，采取預(yù)防性檢修手段，保證自動(dòng)化生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。而且基于儀表數(shù)據(jù)，可對(duì)生產(chǎn)模型進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，按照儀表數(shù)據(jù)變化情況了解實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)，進(jìn)而調(diào)節(jié)各項(xiàng)工藝和流程，完善化工生產(chǎn)模式。除此之外，在可編程邏輯控制器與分布式控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，采用現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，能夠有效地檢測(cè)和記錄各項(xiàng)儀表數(shù)據(jù)，并在良好開放協(xié)議的支持下，提高智能化和自動(dòng)化水平，擴(kuò)大儀表數(shù)據(jù)的掌握范圍，并實(shí)時(shí)進(jìn)行通信，保證化工生產(chǎn)的安全性得到顯著提高。

3.3 優(yōu)化緊急停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

緊急停車系統(tǒng)在化工安全生產(chǎn)中具有不可替代的作用，其能夠?qū)^(guò)程檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題采取及時(shí)有效的應(yīng)急處理措施。如掐斷事故線路，避免損失和影響進(jìn)一步擴(kuò)大，良好補(bǔ)救突發(fā)緊急事故。因此采用化工安全生產(chǎn)自動(dòng)化控制時(shí)，應(yīng)當(dāng)注重優(yōu)化緊急停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保證在事故狀態(tài)無(wú)法控制的情況下，在過(guò)程檢測(cè)基礎(chǔ)上做出相應(yīng)處理動(dòng)作，充分體現(xiàn)自動(dòng)化控制的優(yōu)勢(shì)。另一方面，化工生產(chǎn)的緊急停車方式并非是單一化的，可分為程序規(guī)定的正常停車、遭遇突發(fā)事故的局部停車或者水電、汽等無(wú)法正常供應(yīng)情況下做出的緊急停車措施。應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同生產(chǎn)場(chǎng)景，優(yōu)化系統(tǒng)效能，簡(jiǎn)化不必要的繁瑣環(huán)節(jié)，保證停車及時(shí)、可靠。對(duì)化工安全生產(chǎn)的自動(dòng)化控制進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)目的，則是保障人身安全免受威脅，盡可能降低緊急事故所造成的財(cái)產(chǎn)損失、降低企業(yè)效益等。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要注重將緊急停車系統(tǒng)與自動(dòng)連鎖報(bào)警裝置合理銜接，以提高化工生產(chǎn)的整體安全性能。

4 化工生產(chǎn)中自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 智能化趨勢(shì)

綜合化工安全生產(chǎn)中對(duì)自動(dòng)化控制的應(yīng)用，即體現(xiàn)在儀表系統(tǒng)運(yùn)行中。在未來(lái)發(fā)展階段中，自動(dòng)化儀表以及控制技術(shù)將會(huì)趨向智能化，進(jìn)一步豐富和拓展儀表的功能，從而為控制提供科學(xué)的參數(shù)數(shù)據(jù)支持，從而提高自動(dòng)化運(yùn)行水平。比如，對(duì)于工控儀表來(lái)說(shuō)，改善傳統(tǒng)控制算法以及DCS控制儀表的方式，是在具有智能化特點(diǎn)的執(zhí)行器或變送器中安裝PID模塊，可實(shí)現(xiàn)對(duì)化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，高效完成分散性工作，有效降低DCS主機(jī)運(yùn)行負(fù)擔(dān)。同時(shí)智能化儀表調(diào)節(jié)具有及時(shí)性，能有效提高化工生產(chǎn)系統(tǒng)整體安全性和可靠性。

4.2 高精度化趨勢(shì)

在化工生產(chǎn)對(duì)安全性要求不斷提升的背景下，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建設(shè)研發(fā)，將會(huì)越來(lái)越注重控制精度的提升，最大限度地解放人工操作，實(shí)現(xiàn)人機(jī)遠(yuǎn)程互動(dòng)，保障化工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化。同時(shí)根據(jù)節(jié)能減排等政策文件要求，應(yīng)盡量轉(zhuǎn)型生產(chǎn)方式，通過(guò)高精度自動(dòng)化儀表及控制系統(tǒng)進(jìn)行化工資源高效利用，減少事故及污染現(xiàn)象。

4.3 網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)

未來(lái)發(fā)展中，將數(shù)字技術(shù)引入到化工生產(chǎn)中，能夠輔助現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備與自動(dòng)化控制系統(tǒng)的連接。通過(guò)統(tǒng)一工廠信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)集中管控。利用計(jì)算機(jī)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)，匯總化工生產(chǎn)參數(shù)，提前預(yù)判安全隱患，并自動(dòng)采取處理措施，維護(hù)生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行，降低不良安全事件的發(fā)生率。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在化工生產(chǎn)過(guò)程中合理運(yùn)用自動(dòng)化控制，有助于保障生產(chǎn)安全性，推動(dòng)企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。因此針對(duì)當(dāng)前化工企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)以及生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際需求，應(yīng)當(dāng)將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用在監(jiān)控與故障診斷、緊急停車系統(tǒng)和安全裝置等方面，并通過(guò)定期開展檢驗(yàn)及測(cè)量工作、檢測(cè)和記錄儀表數(shù)據(jù)、優(yōu)化緊急停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)等措施，進(jìn)而提高化工生產(chǎn)的安全性水平，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故、降低生命財(cái)產(chǎn)損失。同時(shí)盡可能推動(dòng)化工企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)能力，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流。