自動(dòng)化控制在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

張巍

(中安廣源檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)服務(wù)股份有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 210046)

1 自動(dòng)化控制概述

化工企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中利用自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，充分利用自動(dòng)化控制技術(shù)，通過(guò)對(duì)算法進(jìn)行有效的控制，來(lái)調(diào)節(jié)理論和技術(shù)之間的關(guān)系，針對(duì)各個(gè)加工環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)化流程化的管理，同時(shí)還能夠針對(duì)化工生產(chǎn)中的流量、溫度、壓力等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)，保證整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，從而減少?gòu)臉I(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)機(jī)械化換人自動(dòng)化減人的目的。

當(dāng)前，在化工生產(chǎn)過(guò)程中，使用自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)毫?、溫度等重要的生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理的目的。對(duì)于大部分的化工產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其原輔材料都具備易燃、易爆、有毒、腐蝕等特點(diǎn)，很容易形成安全隱患，在生產(chǎn)過(guò)程中危險(xiǎn)有害因素種類較多也是化工企業(yè)生產(chǎn)中所面臨的最為關(guān)鍵的因素。所以，企業(yè)應(yīng)更加重視化工安全生產(chǎn)管理工作，保證化工生產(chǎn)的有序進(jìn)行，充分發(fā)揮自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全面的管控，保證整個(gè)生產(chǎn)流程的安全性，促使化工企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)成為一種非常常見(jiàn)的技術(shù)手段，而且在化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)具備十分重要的意義，能夠有效控制生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的安全隱患，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、濕度進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)、監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)流程出現(xiàn)異常狀況，還能夠采取有效的應(yīng)對(duì)措施，最大程度地降低意外事故帶來(lái)的影響[1]。

2 化工安全生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 安全儀表系統(tǒng)

就化工行業(yè)自身的實(shí)際特點(diǎn)來(lái)看，作業(yè)人員可能長(zhǎng)時(shí)間暴露于危險(xiǎn)環(huán)境中，大部分的原輔材料、催化劑、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品都或多或少具備一定的固有危險(xiǎn)特性，如：易燃、易爆、腐蝕、有毒等，甚至作業(yè)環(huán)境中還存在噪聲、粉塵、有害氣體等職業(yè)病危害因素，所以也必須對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行有效的管理，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)危險(xiǎn)有害因素進(jìn)行有效的控制，明確控制閾值，可以有效保障現(xiàn)場(chǎng)工作人員的人身安全。化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，面對(duì)生命安全不能夠有絲毫放松，應(yīng)針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)影響因素進(jìn)行全面把控，確保各類檢測(cè)設(shè)備的有效投用和檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，能隨時(shí)調(diào)取各種設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和性能，一旦發(fā)現(xiàn)異常工況，通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)、聯(lián)鎖保護(hù)、緊急切斷等有效措施進(jìn)行工藝保護(hù)。

化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使用安全儀表系統(tǒng)主要包含以下幾點(diǎn)功能：首先，能夠針對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)控，這樣就能夠保證各種設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)；其次，生產(chǎn)過(guò)程中，針對(duì)各種生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中有可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行精準(zhǔn)的分析，最終確定故障出現(xiàn)的具體位置，并且發(fā)出警報(bào)；第三，出現(xiàn)故障時(shí)，能夠自動(dòng)切換成化工生產(chǎn)模式，將自動(dòng)生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩?dòng)生產(chǎn)，能夠?yàn)楹罄m(xù)故障檢修提供便利；第四，出現(xiàn)故障以后，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，能夠保證后續(xù)的檢修過(guò)程更加安全，防止自動(dòng)化指令對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響；最后，在預(yù)定程序中相關(guān)工作人員，在實(shí)際操作過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并且給出最終的解決方案

2.2 安全聯(lián)鎖系統(tǒng)

要想保證化工生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，盡量減少由于過(guò)程控制失誤引發(fā)的意外事故，降低重特大事故發(fā)生的概率，就應(yīng)該針對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中有可能引發(fā)人身事故和財(cái)產(chǎn)損失的裝置、設(shè)備和設(shè)施等，設(shè)置獨(dú)立的安全連鎖系統(tǒng)。所謂的安全連鎖系統(tǒng)就是指化工生產(chǎn)過(guò)程中從事故入手，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行停止作業(yè)以及正常運(yùn)行的工作系統(tǒng)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，利用安全連鎖系統(tǒng)能夠確保各個(gè)裝置的正常運(yùn)行，并且對(duì)其進(jìn)行在線檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)超過(guò)了極限值或者生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在威脅性，這一裝置就會(huì)立即執(zhí)行邏輯程序，迅速發(fā)出信號(hào)，從而對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行連鎖保護(hù)，并且將與生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)的各種設(shè)備處于臨時(shí)狀態(tài)，防止對(duì)設(shè)備產(chǎn)生損壞或者造成人員傷亡。對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)流程來(lái)說(shuō)，安全連鎖系統(tǒng)是獨(dú)立的，同時(shí)也是保證化工企業(yè)本質(zhì)安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是整個(gè)化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全性的最后一道保障。一旦設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常狀況，就能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求，在許可時(shí)間內(nèi)將設(shè)備轉(zhuǎn)移到安全的狀態(tài)，同時(shí)又能夠控制系統(tǒng)本身在出現(xiàn)一個(gè)或者多個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，防止生產(chǎn)裝置誤停車(chē)引發(fā)的不必要資源浪費(fèi)。

2.3 故障診斷系統(tǒng)

與普通的工業(yè)生產(chǎn)流程相比，化工生產(chǎn)整個(gè)過(guò)程非常的復(fù)雜，并不能夠完全使用模型的管理方式對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督管理，由于化工生產(chǎn)過(guò)程具備很強(qiáng)的嚴(yán)密性，每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，以安全生產(chǎn)作為第一要素，將相關(guān)的理論知識(shí)和概念，全部應(yīng)用到化工生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效的管控，采用切實(shí)有效的檢測(cè)方式，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢驗(yàn)、預(yù)警，確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。在生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)化控制技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠更加容易的完成生產(chǎn)任務(wù)，對(duì)于相關(guān)信息的處理效率非常高，而且也能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有效的歸納和整潔，將其發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)。利用自動(dòng)化控制技術(shù)，還能夠?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的故障進(jìn)行有效的診斷，其準(zhǔn)確率高于人力判斷，使用自動(dòng)化控制技術(shù)相關(guān)工作人員，可以以此數(shù)據(jù)作為依據(jù)，對(duì)不同環(huán)節(jié)的異常工況進(jìn)行有效的調(diào)查分析，及時(shí)找出潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)，從而采取最佳的故障處理方式。充分發(fā)揮自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠有效提高整個(gè)化工生產(chǎn)的安全性，對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，這樣也能夠保證化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行。

2.4 緊急停車(chē)系統(tǒng)

化工生產(chǎn)過(guò)程中，緊急停車(chē)系統(tǒng)是一種非常常見(jiàn)的自動(dòng)控制系統(tǒng)類型，具備保證生產(chǎn)安全的作用，在發(fā)生意外事故的瞬間，可以及時(shí)停止設(shè)備運(yùn)行，臨時(shí)中斷整個(gè)生產(chǎn)流程。為了能夠保證化工生產(chǎn)過(guò)程中緊急停車(chē)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，確保其能夠不間斷的對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)還應(yīng)該提高相關(guān)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的更新速度，這樣在監(jiān)控中才能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的故障，并且根據(jù)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的操作，保證整個(gè)生產(chǎn)流程的安全性。從自動(dòng)化控制系統(tǒng)的總體角度來(lái)看，緊急停車(chē)系統(tǒng)必須獨(dú)立于整個(gè)生產(chǎn)流程，也就是說(shuō)，其他系統(tǒng)停止運(yùn)行的情況下，緊急停車(chē)系統(tǒng)仍然能夠正常運(yùn)行，所以需要對(duì)緊急停車(chē)系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的調(diào)整，使其具備更好的適應(yīng)性，保證化工生產(chǎn)的有序進(jìn)行。此外，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用過(guò)程中，也應(yīng)該嚴(yán)格按照安全第一、預(yù)防為主的原則，從根本上減少意外事故發(fā)生的概率。

2.5 自動(dòng)滅火系統(tǒng)

自動(dòng)滅火系統(tǒng)是由多個(gè)部分組成的，其中最為關(guān)鍵的就是報(bào)警閥、傳感器、水噴頭等，通常情況下，自動(dòng)滅火系統(tǒng)是利用單片機(jī)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電路進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，以此來(lái)達(dá)到自動(dòng)化滅火的目的。一旦化工生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)火情，傳感器就能夠及時(shí)檢測(cè)到火情，然后將相關(guān)的信號(hào)傳輸給控制電路，單片機(jī)發(fā)現(xiàn)火情相關(guān)信號(hào)以后，系統(tǒng)就能夠自動(dòng)化的啟動(dòng)開(kāi)啟消防泵的噴水閥門(mén)，然后就會(huì)立即噴出水，進(jìn)行滅火。自動(dòng)化滅火系統(tǒng)還能夠有效控制噴頭的噴水效果，這樣也能夠提高火災(zāi)出現(xiàn)時(shí)噴水的實(shí)際作用。化工安全生產(chǎn)過(guò)程中，可以使用一些新型的滅火設(shè)備，這樣就能夠?qū)⒒鹎樾畔⒓皶r(shí)傳達(dá)給相關(guān)的部門(mén)，組織工作人員與現(xiàn)場(chǎng)的人員進(jìn)行有效的配合，盡快撲滅火災(zāi)，保證化工企業(yè)的安全性。

2.6 安全裝置和報(bào)警系統(tǒng)

(1)安全自動(dòng)化裝置。在化工生產(chǎn)過(guò)程中，利用安全自動(dòng)化裝置能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，一旦設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)意外狀況，自動(dòng)化裝置就能夠進(jìn)行反應(yīng)。例如，化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)了火災(zāi)事故，自動(dòng)滅火裝置就會(huì)做出反應(yīng)，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行撲救，通過(guò)建立這樣的安全裝置，就能夠在相關(guān)工作人員進(jìn)行事故搶修時(shí)，提供更多的幫助，從而獲得更多的救援時(shí)間。

(2)自動(dòng)化報(bào)警裝置。自動(dòng)化報(bào)警裝置是指化工生產(chǎn)過(guò)程中即將發(fā)生意外事故或者事故，剛剛出現(xiàn)時(shí)能夠?qū)ο嚓P(guān)人員進(jìn)行提醒的裝置。例如，雙乙烯酮生產(chǎn)過(guò)程中，由于雙乙烯酮的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，具備易燃易爆、強(qiáng)刺激性的特點(diǎn)。其危險(xiǎn)性相對(duì)較高。所以，這一化學(xué)產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，一般都會(huì)利用自動(dòng)化控制技術(shù)，針對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中使用到的溫度、流量、壓力等方面進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控。以自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)為例，可以利用熱電阻測(cè)量模板、觸摸屏、熱電阻等元件，再將這些元件組成不同的組別，就能夠保證自動(dòng)化報(bào)警裝置更加安全、更加可靠。在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可以將安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，形成更加精準(zhǔn)的控制模式，以此來(lái)提高報(bào)警裝置的有效性。

3 自動(dòng)化控制優(yōu)化方案

3.1 安全管理

化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，需要嚴(yán)格的控制每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求加大對(duì)生產(chǎn)流程的管控力度，同時(shí)還應(yīng)該關(guān)注不同環(huán)節(jié)在生產(chǎn)過(guò)程中存在的安全隱患，及時(shí)采取有效的防范措施，盡量減少意外事故出現(xiàn)的概率，防止對(duì)整個(gè)化工企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的威脅。在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)化工生產(chǎn)中使用到的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行日常保養(yǎng)和維護(hù)，利用自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)意外事故時(shí)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，避免出現(xiàn)連鎖災(zāi)害，例如：火災(zāi)、爆炸等。在保證化工生產(chǎn)有序進(jìn)行的前提下，自動(dòng)化控制系統(tǒng)具備較高的應(yīng)用價(jià)值，所以各大企業(yè)必須加大關(guān)注力度，正確處理外界相關(guān)因素的影響，保證化工生產(chǎn)環(huán)境更加的安全可靠利用自動(dòng)化控制技術(shù)，發(fā)送相應(yīng)的檢測(cè)信息，從檢測(cè)信息中獲得能夠解決問(wèn)題的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，在此基礎(chǔ)上，制定有針對(duì)性的設(shè)備維護(hù)方案和管理計(jì)劃，保證計(jì)劃落實(shí)以后，即使化工企業(yè)出現(xiàn)異常狀況，也能夠及時(shí)采取有效的預(yù)防措施[2]。

3.2 取代人為操作

化工安全生產(chǎn)過(guò)程中，人為操作、設(shè)備安裝等流程都有可能會(huì)出現(xiàn)誤差，而整個(gè)化工生產(chǎn)中，任何一個(gè)細(xì)小的誤差都有可能會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果，最終帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于人文因素所導(dǎo)致的誤差，能夠利用有效的措施進(jìn)行控制，盡量減少誤差的出現(xiàn)，確?；どa(chǎn)環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行。在這一過(guò)程中可以充分利用自動(dòng)化控制技術(shù)，發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，來(lái)解決人為操作所產(chǎn)生的誤差，通過(guò)對(duì)誤差值進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，能夠有效降低誤差出現(xiàn)的概率，保證化工安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行，保證工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，從而提高化工企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)建立完善的報(bào)警系統(tǒng)，結(jié)合自動(dòng)化控制技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)的人工操作，這樣就能夠使生產(chǎn)設(shè)備具備更高的安全性和可靠性，同時(shí)能夠針對(duì)意外事故進(jìn)行有效的防控，正確處置誤差問(wèn)題，以此來(lái)提高化工生產(chǎn)的綜合效益，促進(jìn)化工企業(yè)得到長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

4 自動(dòng)化控制發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平持續(xù)保持快速穩(wěn)定增長(zhǎng)，化工企業(yè)為了能夠更好的適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，也應(yīng)該不斷的革新生產(chǎn)技術(shù)利用自動(dòng)化控制技術(shù)，主要依靠計(jì)算機(jī)強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力，充分利用和發(fā)揮其優(yōu)良的信息存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)分析能力，根據(jù)實(shí)際需求對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化的調(diào)節(jié)，具備很強(qiáng)的專業(yè)性。為了能夠切實(shí)提高化工生產(chǎn)流程的自動(dòng)化管理水平，應(yīng)針對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行不斷的調(diào)整和完善，最終建造出符合企業(yè)自身特點(diǎn)的生產(chǎn)體系。由于不同的設(shè)備，其本身的性能存在一定的差異性，針對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)換代時(shí)，也應(yīng)該重點(diǎn)考慮與自動(dòng)化控制系統(tǒng)的匹配度。建立平臺(tái)時(shí)，也應(yīng)該考慮到系統(tǒng)是否存在適用性，能夠同時(shí)滿足自動(dòng)化控制系統(tǒng)的多種運(yùn)行要求。

5 結(jié)語(yǔ)

由于化工生產(chǎn)過(guò)程中面臨著較大的生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中裝備自動(dòng)化控制技術(shù)具有非常重要的意義。所以，也應(yīng)該加大相關(guān)企業(yè)的關(guān)注度，從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，在化工生產(chǎn)中將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用到安全儀表系統(tǒng)、安全連鎖系統(tǒng)、緊急停車(chē)系統(tǒng)以及故障診斷等多個(gè)方面，并進(jìn)行有效整合，能夠有效提高化工生產(chǎn)流程的本質(zhì)安全程度。