自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用及優(yōu)化

劉利岳(廣東省安全生產(chǎn)技術(shù)中心有限公司，廣東 廣州 510050)

0 引言

化工產(chǎn)業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)體系結(jié)構(gòu)中占據(jù)著重要的地位，其安全生產(chǎn)過程是確保社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。在化工產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展過程中，因自身的特點(diǎn)，對環(huán)境以及生產(chǎn)人員均存在著很大威脅，安全隱患更是無處不在，極大影響生活與生產(chǎn)過程。

1 自動化控制技術(shù)在化工安全生產(chǎn)過程中的重要意義

化工產(chǎn)業(yè)其所對應(yīng)的產(chǎn)品與原材料，均存在易燃易爆且有毒有害的特點(diǎn)，在生產(chǎn)過程中，原料與產(chǎn)品也會對實(shí)際的生產(chǎn)容器造成很大的腐蝕作用。因此，如何實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，已經(jīng)成為整個化工產(chǎn)業(yè)所面臨的首要難題。在化工生產(chǎn)過程中，也存在很多的不可控因素，尤其是生產(chǎn)人員問題，其自身的工作經(jīng)驗(yàn)及認(rèn)真態(tài)度，往往也決定著生產(chǎn)過程是否安全可靠。在這種背景下，眾多化工企業(yè)開始從生產(chǎn)過程入手，尋找更有效手段去排除人為因素對安全生產(chǎn)的影響。在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，大幅度降低安全事故的發(fā)生幾率，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中所存在的故障及安全隱患。

化工生產(chǎn)過程使用自動化控制技術(shù)，是整個行業(yè)的一次全新變革，對安全生產(chǎn)過程的保障力度，更是超出了以往所有的控制手段與制度。自動化控制技術(shù)不僅有效減少人為因素在生產(chǎn)過程中的影響，還能對實(shí)際的生產(chǎn)過程實(shí)施全面的監(jiān)督與檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)過程中可能存在的故障，并利用自身的控制手段實(shí)施糾正，進(jìn)而全面提升了整個生產(chǎn)流程的安全性。另外，自動化控制技術(shù)也可為生產(chǎn)企業(yè)提供足夠有效的事故補(bǔ)救方案，實(shí)施過程更科學(xué)高效，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)過程的風(fēng)險(xiǎn)。

2 自動化控制在化工安全生產(chǎn)過程中應(yīng)用

2.1 自動化控制技術(shù)可對安全儀表系統(tǒng)實(shí)施整合利用

化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，對生產(chǎn)設(shè)備的溫度、濕度、壓力與壓強(qiáng)等參數(shù)要求極為嚴(yán)格。其產(chǎn)品與原材料自身更是存在著易燃易爆與高腐蝕性的特點(diǎn)，因此，在生產(chǎn)操作與監(jiān)控過程中，不能出現(xiàn)任何差錯。如今，很多化工企業(yè)利用安全儀表系統(tǒng)(Safety Instrumented Systems,SIS)對生產(chǎn)過程實(shí)施監(jiān)控，可快速發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所存在的設(shè)備故障以及安全隱患等問題。SIS可以對安全風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)反饋，提示相關(guān)工作人員進(jìn)行必要的調(diào)整與防護(hù)處理，主要具備如下六點(diǎn)功能：

(1)SIS可對生產(chǎn)過程中，各類設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可根據(jù)參數(shù)的變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類安全運(yùn)行問題；

(2)SIS可確保在某些設(shè)備與生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時(shí)，及時(shí)有效報(bào)告具體的故障發(fā)生位置，便于維護(hù)人員及時(shí)進(jìn)行處理；

(3)當(dāng)生產(chǎn)過程出現(xiàn)安全故障時(shí)，安全儀表系統(tǒng)還可以自動解除生產(chǎn)動作，自動關(guān)閉風(fēng)險(xiǎn)位置，提高整體的安全性；

(4)化工生產(chǎn)過程所出現(xiàn)的故障，在其徹底消除前，安全儀表系統(tǒng)(SIS)不允許任何新的調(diào)節(jié)指令生效，可以大幅度提升對安全事故范圍的控制；

(5)SIS可以大幅度提升人員操作的規(guī)范性，一旦工作人員在操作過程中存在錯誤，那么這一系統(tǒng)就會根據(jù)其內(nèi)部已經(jīng)設(shè)置好的動作程序進(jìn)行邏輯處理；

(6)SIS可對已經(jīng)存在的安全隱患進(jìn)行及時(shí)有效地處理，降低事故發(fā)生的可能性，從根本上提升化工安全生產(chǎn)整體安全性。

2.2 自動化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程監(jiān)控與故障診斷

化工生產(chǎn)過程中，其自身的流程環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，不適合采用模型的方式實(shí)施安全監(jiān)管，但其各個環(huán)節(jié)也有著自身嚴(yán)格的規(guī)范，因此，可以基于生產(chǎn)過程中所能利用的各類專業(yè)知識，對過程實(shí)施有效的檢測。自動化控制系統(tǒng)可以將各個環(huán)節(jié)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理與分析，并將其發(fā)送至相關(guān)數(shù)據(jù)庫，同時(shí)也會激發(fā)系統(tǒng)中所存在的診斷程序。診斷程序激活后，會對已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果做深層次的加工與整理，借助診斷程序內(nèi)部的數(shù)據(jù)分析邏輯，對可能存在的故障以及潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行高精準(zhǔn)度預(yù)測，并為相關(guān)人員提供較為可靠的解決方案。

設(shè)備自身的磨損與腐蝕也是影響安全生產(chǎn)的一個重要因素，同時(shí)，操作人員的某些不當(dāng)行為，也會對相關(guān)設(shè)備造成一定的破壞，加劇了設(shè)備的老化，這些異常因素，都會提升安全事故的發(fā)生幾率。因此，企業(yè)在實(shí)施安全生產(chǎn)的過程中，需要強(qiáng)化對運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)控，充分利用自動化控制技術(shù)的優(yōu)勢，及時(shí)獲取到設(shè)備運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)，診斷其可能存在的問題。設(shè)備診斷系統(tǒng)是指其利用自動化控制技術(shù)可以在最短時(shí)間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程中所存在的各項(xiàng)問題以及解決這些問題的可運(yùn)行方案。

2.3 自動化控制技術(shù)在緊急停車系統(tǒng)中的應(yīng)用

自動化控制技術(shù)所數(shù)顯的過程檢測，可以對生產(chǎn)過程中各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)營實(shí)施有效監(jiān)管，確保生產(chǎn)過程中各項(xiàng)參數(shù)的穩(wěn)定與可靠，而緊急停車系統(tǒng)就在過程檢測的同時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)超出設(shè)備安全運(yùn)行范圍，將會自動取代過程監(jiān)測系統(tǒng)，并將生產(chǎn)過程關(guān)停，消除生產(chǎn)設(shè)備異常運(yùn)行。早期的緊急停車系統(tǒng)主要依靠繼電器以及各類硬件線路來實(shí)現(xiàn)，這種硬性的控制單元自身很容易出現(xiàn)問題，進(jìn)而導(dǎo)致在設(shè)備運(yùn)行發(fā)生異常時(shí)，無法做到及時(shí)有效的停車控制。并且，這種原始的停車技術(shù)也無法對設(shè)備故障的根源進(jìn)行更有效檢測，停車后系統(tǒng)需要很長時(shí)間才能恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

近些年，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與發(fā)展觀念的轉(zhuǎn)變，人們對化工安全生產(chǎn)的安全控制系統(tǒng)要求越來越高。在這種背景之下，穩(wěn)定性差且效率不高的傳統(tǒng)繼電器停車系統(tǒng)愈發(fā)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，以自動化控制為核心的PLC技術(shù)開始大規(guī)模出現(xiàn)。這種全新的控制設(shè)備體積很小，使用過程極為靈活，自身可靠性很高，并易于編程，因此受到眾多行業(yè)人員青睞。另外，PLC技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了高可靠性自動停車設(shè)置，還可以為安全維護(hù)過程提供足夠的診斷技術(shù)參考，便于維護(hù)人員及時(shí)找到故障所在位置與具體的原因。早期的PLC技術(shù)仍顯不夠完善，主要是其在控制精度層面沒有達(dá)到很高的水準(zhǔn)，因此常被用于風(fēng)險(xiǎn)性相對較低的化工產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。隨著自動化控制技術(shù)與PLC相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，其自身的抗干擾能力以及控制精度與穩(wěn)定性方面得到了很大的改善，已經(jīng)可以很高的滿足各類化工產(chǎn)業(yè)的實(shí)際安全生產(chǎn)需求。

3 化工安全生產(chǎn)過程自動化控制技術(shù)的優(yōu)化方案

近些年，國民對于安全生產(chǎn)的意識也達(dá)到了一個全新的標(biāo)準(zhǔn)，對各個領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)意識也愈發(fā)明顯。社會經(jīng)濟(jì)體系又離不開化工行業(yè)的支持，對其生產(chǎn)技術(shù)以及安全保障技術(shù)的研究就成為相關(guān)從業(yè)人員所關(guān)注的熱點(diǎn)。自動化控制技術(shù)以及其他先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的誕生與應(yīng)用，也是在這一社會潮流下迅速興起，并總體呈現(xiàn)持續(xù)優(yōu)化的態(tài)勢。自動化控制技術(shù)的優(yōu)化，不僅有力保障化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程的安全，也為我國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提升可持續(xù)潛力方面提供了更多的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。

3.1 化工設(shè)備裝置的自動連鎖報(bào)警系統(tǒng)

化工產(chǎn)業(yè)的每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有著自身嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備運(yùn)行所處的溫度、濕度、壓強(qiáng)等參數(shù)也有這極為嚴(yán)苛的規(guī)定，而這些控制參數(shù)在實(shí)際設(shè)備的運(yùn)行過程中，很容易因外界因素的干擾而產(chǎn)生波動，進(jìn)而對設(shè)備自身造成一定的損壞，并同時(shí)帶來極為嚴(yán)重的安全隱患，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，很容易產(chǎn)生連鎖型災(zāi)難，例如設(shè)備爆炸或起火，企業(yè)的安全生產(chǎn)秩序被嚴(yán)重破壞，其經(jīng)濟(jì)效益也受到了極大的影響，甚至?xí)霈F(xiàn)重大人員傷亡事故。另外，化工設(shè)備在運(yùn)行過程中，一些突發(fā)的狀況也會對安全生產(chǎn)過程帶來很大的危害，例如停水、停電等，這種來自外界的破壞性因素，需要每一個化工企業(yè)提高重視程度。為了有效處理這類外界因素，企業(yè)需要為生產(chǎn)設(shè)備與過程配備自動連鎖報(bào)警系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行所處環(huán)境發(fā)生大幅度改變，及時(shí)告警，并將告警信息發(fā)送至相關(guān)維護(hù)人員，大幅度提升工作人員對這些外界異常因素的處理效率。

3.2 安全裝置的自動化

化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，如果是人工實(shí)施材料與其他裝置的操作，則很容易出現(xiàn)各類細(xì)微的誤差，而這些偏差是在人工操作模式下無法避免且改善的。同時(shí)，操作人員自身更是無法真正看到此類現(xiàn)象，當(dāng)這些偏差逐漸累積，會對環(huán)節(jié)過程中的實(shí)際設(shè)備造成很大的影響，化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的各類化學(xué)反應(yīng)也很可能出現(xiàn)失控，進(jìn)而出現(xiàn)生產(chǎn)事故，危害設(shè)備與人員的安全。為了有效解決這種人為因素對安全生產(chǎn)過程的影響，實(shí)現(xiàn)其實(shí)際環(huán)節(jié)中安全裝置的自動化是一種極為有效的技術(shù)方案。安全裝置實(shí)現(xiàn)自動化操作后，不僅可讓各個工作環(huán)節(jié)的誤差被大幅度減少，也可針對各種異?，F(xiàn)象及時(shí)告警，便于操作人員做好相關(guān)的處理與預(yù)防工作。

3.3 檢測設(shè)備的安全性優(yōu)化

化工生產(chǎn)過程的風(fēng)險(xiǎn)與事故從本質(zhì)上講是無法避免的，而這些風(fēng)險(xiǎn)與事故更是與設(shè)備自身的穩(wěn)定性及安全性有著直接的關(guān)聯(lián)，因此，在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，相關(guān)企業(yè)需要不斷強(qiáng)化對設(shè)備的安全性進(jìn)行檢測。同時(shí)，這也是每一位化工企業(yè)實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要前提。相關(guān)企業(yè)需要不斷加大技術(shù)開發(fā)力度，充分利用自動化控制手段，對檢測系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行整合優(yōu)化，提高其工作性能與反應(yīng)速度，提高其對各類設(shè)備的檢測效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類問題，整合問題所發(fā)生的特點(diǎn)，并從根源上實(shí)現(xiàn)高效處理，為安全生產(chǎn)提供最為基礎(chǔ)的保障。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)體系中，化工產(chǎn)業(yè)的危險(xiǎn)性時(shí)刻影響著整個社會發(fā)展的秩序，也為人們的生產(chǎn)生活過程帶來很大影響。全面利用自動化控制技術(shù)，優(yōu)化每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少各類外界因素及設(shè)備與人為因素對整個過程的影響，對提升我國化工產(chǎn)業(yè)整體效能、提高企業(yè)綜合競爭力有著極為重要的作用。