自動(dòng)化控制及安全聯(lián)鎖在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

齊峰

[摘? ? 要 ]隨著社會(huì)生產(chǎn)力水平的提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的持續(xù)更迭，化工工業(yè)在我國(guó)建設(shè)發(fā)展中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。與此同時(shí)，需要引起我們注意的是，化工工業(yè)雖然能給我們帶來(lái)巨大的效益，能夠幫助我們實(shí)現(xiàn)好的發(fā)展，但是化工工業(yè)本身是具有非常大的危險(xiǎn)性的，易燃易爆易腐蝕等問題在化工原料中普遍存在，因而保證化工生產(chǎn)的安全性也是發(fā)展化工產(chǎn)業(yè)一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。在這樣的背景下，自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在大幅提高生產(chǎn)安全性的同時(shí)也使得化工生產(chǎn)的質(zhì)量和效率有了明顯的改善。文章就相關(guān)的技術(shù)詳細(xì)介紹以及對(duì)應(yīng)的應(yīng)用策略做出部分探究思考，可供借鑒使用。

[關(guān)鍵詞]安全生產(chǎn);化工產(chǎn)業(yè);自動(dòng)化控制;技術(shù)應(yīng)用

[中圖分類號(hào)]TQ086 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）08–00–03

Explore the Application of Automatic Control and Safety Interlocking in

Safe Production of Chemical Industry

Qi Feng

[Abstract]With the improvement of the level of social productivity， the rapid development of social economy， and the continuous change of science and technology， the chemical industry is occupying an increasingly important position in my country's construction and development. At the same time， what needs our attention is that although the chemical industry can bring us huge benefits and help us achieve good development， the chemical industry itself is very dangerous， flammable， explosive and corrosive. Such problems are common in chemical raw materials， so ensuring the safety of chemical production is also an important part of the development of the chemical industry. In this context， automated control technology came into being， which not only greatly improved production safety， but also significantly improved the quality and efficiency of chemical production. Part of the inquiring and thinking about the detailed introduction of related technologies and corresponding application strategies can be used for reference.

[Keywords]production safety; chemical industry; automation control; technology application

化工企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)流程上多涉及易燃易爆物質(zhì)甚至是有毒有害的化學(xué)品，一旦使用不當(dāng)，就容易導(dǎo)致安全問題的發(fā)生。此外。化工生產(chǎn)的工藝流程往往也與高溫高壓相掛鉤，如何保證生產(chǎn)過程的安全性是一個(gè)非常重要的問題。近年來(lái)隨著社會(huì)生產(chǎn)力水平的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的提高，自動(dòng)化控制技術(shù)和安全聯(lián)鎖被發(fā)明出來(lái)并應(yīng)用于化工安全生產(chǎn)中，可以肯定的是，自動(dòng)化控制技術(shù)以及安全聯(lián)鎖在化工安全生產(chǎn)中能發(fā)揮的作用非常有效和明顯。

1 化工行業(yè)的四大特點(diǎn)

（1）生產(chǎn)規(guī)模大且連續(xù)性強(qiáng)。

（2）生產(chǎn)工藝條件苛刻，對(duì)于生產(chǎn)的環(huán)境要求高，一般具有高溫高壓或低溫真空或易燃易爆或有毒有害等極端的環(huán)境特點(diǎn)，生產(chǎn)時(shí)所需要的輔助介質(zhì)也具有復(fù)雜且多變的特點(diǎn)。

（3）因生產(chǎn)規(guī)模大、連續(xù)性強(qiáng)進(jìn)而能夠得出的化工設(shè)備運(yùn)行周期長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步也能夠得出在設(shè)備運(yùn)行過程中對(duì)于工藝穩(wěn)定、安全的要求高。

（4）因工藝條件苛刻，對(duì)于生產(chǎn)環(huán)境要求高得出的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的惡劣性，包括但不限于易燃易爆環(huán)境、高粉塵性作業(yè)場(chǎng)所等。

2 自動(dòng)化控制技術(shù)在化工生產(chǎn)中的具體應(yīng)用

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行故障診斷

化工生產(chǎn)的規(guī)模大、環(huán)節(jié)多，因而對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠?qū)γ總€(gè)環(huán)節(jié)的工作情況有一個(gè)科學(xué)的評(píng)估，使得工作人員更好地掌握運(yùn)行進(jìn)度，并及時(shí)處理可能存在的故障，避免重大安全事故的發(fā)生。這在一定程度上提高了化工生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定可靠性。過程控制系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)化工生產(chǎn)過程中發(fā)生故障的具體環(huán)節(jié)、故障的程度以及推斷發(fā)生故障的具體時(shí)間和發(fā)展趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)的智能化特征突出，相應(yīng)的對(duì)于監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度要求也偏高，對(duì)于一般的小企業(yè)來(lái)說，應(yīng)用這種技術(shù)需要投入較大的成本，且技術(shù)背后涉及的一系列設(shè)備包括技術(shù)本身難度都比較高，因而尚未得到普遍應(yīng)用。此外，過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還可以結(jié)合人工同時(shí)發(fā)揮作用。相關(guān)的技術(shù)人員在已有知識(shí)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)下對(duì)系列數(shù)據(jù)做出科學(xué)的分析診斷，能夠組成新的化工安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，即化工過程監(jiān)測(cè)與模糊診斷系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)的作用，能夠快速將有關(guān)故障的信息以及主元分析結(jié)果發(fā)送至中央處理計(jì)算機(jī)中，幫助有關(guān)專家更為直觀地了解設(shè)備信息，從而給出準(zhǔn)確的決策結(jié)果。

2.2 實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的全面監(jiān)控

多環(huán)節(jié)多設(shè)備的生產(chǎn)過程同時(shí)也意味著需要監(jiān)測(cè)的各類儀表數(shù)量眾多，化工生產(chǎn)中的很多環(huán)節(jié)都需要通過儀表進(jìn)行控制，因而監(jiān)控儀表的具體工作情況也是提高生產(chǎn)安全性的重要舉措之一。隨著科技的發(fā)展、人們需求的擴(kuò)大，傳統(tǒng)的儀表設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)需求。在這樣的大環(huán)境背景下，可編程的邏輯控制器與分布式控制系統(tǒng)被研發(fā)并廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)過程中的各類儀表監(jiān)控環(huán)節(jié)，有效地幫助提高監(jiān)控效率和準(zhǔn)確度，從而提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全性。在這里引入一個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)FCS，F(xiàn)CS是一個(gè)綜合的應(yīng)用系統(tǒng)，它基于可編程的邏輯控制器和分布式控制系統(tǒng)而被建立。使用時(shí)與電腦端相配合并延伸出更多更實(shí)用的功能，由于其應(yīng)用的先進(jìn)性和廣泛性特征，在世界范圍內(nèi)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)排行中名列前茅。它的主要特征表現(xiàn)在3個(gè)方面。

（1）核心是總線標(biāo)準(zhǔn)，也就是說設(shè)備的確定以及關(guān)鍵技術(shù)都和總線協(xié)議緊密聯(lián)系著，總線協(xié)議的確定直接影響設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)。

（2）可操作性與開放性成正相關(guān)關(guān)系，因而在遵循總線協(xié)議的基礎(chǔ)上還會(huì)就具體的不同產(chǎn)品做出不同選擇。

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散特征明顯，這個(gè)問題可以從總線入手解決，現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)總線的科學(xué)設(shè)定能夠幫助減少其余接線量，既使得通信過程多變化，也簡(jiǎn)化了整個(gè)系統(tǒng)，有利于后期的維護(hù)工作的開展，另外還使得企業(yè)受廠家的約束小，可發(fā)揮的空間大。

2.3 柔性自動(dòng)化的生產(chǎn)系統(tǒng)

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)也是自動(dòng)化控制技術(shù)之一，它以生產(chǎn)信息為基礎(chǔ)，配合上信息儲(chǔ)存系統(tǒng)以及數(shù)字加工設(shè)備，智能而科學(xué)地控制生產(chǎn)中的具體環(huán)節(jié)內(nèi)容。在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用中，成組技術(shù)占有非常重要的地位，成組技術(shù)指的是在分析加工對(duì)象的加工需求的基礎(chǔ)上，對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行排列和成組的操作，為技術(shù)人員提供可選擇的系統(tǒng)以及對(duì)應(yīng)的設(shè)備，有效地提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。成組技術(shù)的核心是主計(jì)算機(jī)，主計(jì)算機(jī)能夠全面監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中的具體信息，并傳輸至各分計(jì)算機(jī)中，幫助計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的科學(xué)控制，推動(dòng)生產(chǎn)工藝的發(fā)展的完善。柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)和過程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有的一個(gè)缺點(diǎn)是，要求的技術(shù)高、要求的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)高，因而在當(dāng)前我國(guó)的化工企業(yè)中并沒有得到普遍使用。

3 安全聯(lián)鎖在化工安全生產(chǎn)中的具體應(yīng)用

3.1 排除安全隱患

安全聯(lián)鎖是作為一種使設(shè)備運(yùn)行處于安全范圍內(nèi)的技術(shù)措施而存在使用，具體的工作表現(xiàn)可以從幾方面進(jìn)行具體闡述。

（1）當(dāng)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障，存在安全隱患但尚未排除出來(lái)時(shí)，安全聯(lián)鎖的作用就是阻止人員接觸危險(xiǎn)區(qū)，保護(hù)技術(shù)人員遠(yuǎn)離可能發(fā)生的重大安全事故。

（2）是從接觸的層面進(jìn)行的思考和舉措，在人員和設(shè)備發(fā)生接觸時(shí)做到自動(dòng)地排除掉可能存在的安全隱患。在這里就要提到幾個(gè)專有名詞：ESD、PLC、DCS、FCS。其中ESD指的是緊急停車系統(tǒng)，該系統(tǒng)是安全聯(lián)鎖技術(shù)中關(guān)鍵的系統(tǒng)之一，顧名思義，它能夠在設(shè)備或者生產(chǎn)流程發(fā)生非常緊急的危險(xiǎn)情況時(shí)及時(shí)“停車”，保障工作人員不受傷害或者將已經(jīng)造成的傷害降到最低?；ば袠I(yè)生產(chǎn)規(guī)模大、連續(xù)性強(qiáng)，在長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下，難免會(huì)出現(xiàn)問題，這時(shí)緊急停車系統(tǒng)的功用就很必要。緊急停車系統(tǒng)是我國(guó)就目前而言在化工行業(yè)生產(chǎn)中最常被納入使用的技術(shù)之一。當(dāng)遭遇突發(fā)情況時(shí)，EDS系統(tǒng)能夠在第一時(shí)間將設(shè)備制停，在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員往往為了進(jìn)一步保障自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全性而將ESD系統(tǒng)結(jié)合起FCS系統(tǒng)DCS系統(tǒng)以及PLC系統(tǒng)共同使用。ESD系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地感知設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到溫度和壓力等生產(chǎn)環(huán)境因素超出安全范圍時(shí)就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警并對(duì)設(shè)備進(jìn)行制停。由此可見，安全聯(lián)鎖技術(shù)在排除安全隱患、保證生產(chǎn)安全型方面所具有的優(yōu)勢(shì)是自動(dòng)化控制技術(shù)所無(wú)法比擬的，因而在具體的使用過程中自動(dòng)化控制系統(tǒng)配合上安全聯(lián)鎖技術(shù)能夠?yàn)榛どa(chǎn)架起雙重保護(hù)罩，提高生產(chǎn)過程的安全性和有效性。

3.2 緊急停車系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用

緊急停車系統(tǒng)功能強(qiáng)大，適用面大、適用范圍廣等特點(diǎn)使其在在具體的生產(chǎn)過程中被廣泛使用，但主要的使用目的還是實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制好關(guān)鍵的數(shù)據(jù)值以及設(shè)備工作情況。如在使用的過程中，由于超負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器受到了較大的損耗，出現(xiàn)故障，此時(shí)被監(jiān)測(cè)到的溫度值遠(yuǎn)高于正常情況下的數(shù)值，這也就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)緊急停車系統(tǒng)中的停車功能，換句話來(lái)說，也就是緊急停車系統(tǒng)檢測(cè)出環(huán)境達(dá)到了它的停車標(biāo)準(zhǔn)，這時(shí)監(jiān)控的主體地位就要讓位于停車功能，緊急停車系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)評(píng)估當(dāng)前的生產(chǎn)工藝流程，按部就班，順序地停止設(shè)備，保證生產(chǎn)過程的安全。這類技術(shù)在化學(xué)工藝中的廣泛使用能夠有效降低事故發(fā)生的概率，規(guī)避大規(guī)模惡性事故的發(fā)生，同時(shí)在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)停止對(duì)于設(shè)備本身來(lái)說也是一個(gè)有益的舉措，能夠有效地延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低企業(yè)的維修成本。緊急停車系統(tǒng)還配有3種不同類型的停車狀態(tài)，分別是正常停車、局部緊急停車以及全面緊急停車。在不同的突發(fā)情況下，緊急停車系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)象有了初步的評(píng)估后就會(huì)采取相應(yīng)的合適的停車狀態(tài)。正常停車、局部緊急停車和全面緊急停車都適用于哪些具體情況呢？舉例說明，比如說設(shè)備在進(jìn)行正常的檢測(cè)和維護(hù)時(shí)，需要暫時(shí)使用，此時(shí)的停車就歸于正常停車的范疇;但如果是設(shè)備的某一個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)上有小零件遭到損壞，就屬于意外的事故，要求的是局部范圍內(nèi)的緊急停車，也就會(huì)觸發(fā)緊急停車系統(tǒng)中的“局部緊急停車”，在避免事故擴(kuò)大的情況下最大限度地保證設(shè)備的運(yùn)行效率，不妨礙其他環(huán)節(jié)工藝流程的正常開展;再比如說是臨時(shí)發(fā)生的全面停電、停水等情況，就要?dú)w于“全面緊急停車”的類型，避免設(shè)備在缺水的條件下持續(xù)運(yùn)行而造成的不必要的損耗。需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，緊急停車技術(shù)的主要目的是保證化工生產(chǎn)過程的安全性、保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，甚至國(guó)家的財(cái)產(chǎn)安全，因而對(duì)于緊急停車系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和靈敏性的要求都偏高，為了實(shí)現(xiàn)停車系統(tǒng)的更好的工作，一般來(lái)說停車系統(tǒng)需要具備好檢測(cè)、邏輯和執(zhí)行三大模塊并配備相應(yīng)的備用模塊以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。

系統(tǒng)更好地工作，一般來(lái)說停車系統(tǒng)需要具備好檢測(cè)、邏輯和執(zhí)行三大模塊并配備相應(yīng)的備用模塊以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)化控制技術(shù)和安全聯(lián)鎖在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用具有必然性和必要性，它既是化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然需求，也能夠?yàn)榛ぎa(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供動(dòng)力支持。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并做出故障診斷;②緊密監(jiān)控儀表盤上的數(shù)值，保證生產(chǎn)安全;③柔性自動(dòng)化生產(chǎn)幫助技術(shù)人員提高工作效率;④緊急停車系統(tǒng)在規(guī)避生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)中的重要作用。盡管該技術(shù)的好處很多，效果明顯，但在我國(guó)的使用并不是非常普遍，尤其是在小規(guī)模的化工企業(yè)中，由于成本預(yù)算等問題的考量，最終沒有選擇技術(shù)的運(yùn)用，希望不久的將來(lái)，技術(shù)能夠持續(xù)改進(jìn)，保證每一個(gè)化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全性。

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