化工安全生產(chǎn)中自動化控制的應用

劉曉燕，翟德銘

（濮陽石油化工職業(yè)技術學院，河南濮陽 457000）

化學生產(chǎn)過程中，如果操作不當會引起一定的環(huán)境危害，在生產(chǎn)過程中發(fā)生任何故障都會引發(fā)事故，應用自動化控制技術就能有效地降低化工存在的風險。大型化工企業(yè)所用的原材料，大部分都是易燃、易爆的，而且大部分都是對人體有害的，有的甚至要在高溫下工作，所以化工產(chǎn)品的生產(chǎn)仍然存在著巨大的風險，如果在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)工作失誤或產(chǎn)品泄漏，極易造成重大安全事故。在化學工業(yè)的生產(chǎn)過程中，自動化控制方法的應用是十分重要的。

1 自動化化工生產(chǎn)控制技術

化工企業(yè)的自動化管理實質上就是對其進行控制，從而使控制理論與控制技術相互配合，自動記錄原材料和成品的加工過程，實現(xiàn)對整個溫度、流量、壓力、液位的控制，并自動接入自動控制系統(tǒng)。

生產(chǎn)過程中各工序間的平衡應被認為是可持續(xù)的、必要的。然而當干擾發(fā)生時，可調節(jié)變量會產(chǎn)生位移，在進行控制時，使其回復到穩(wěn)定狀態(tài)，使不穩(wěn)定的部件回復到初始的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為動態(tài)過程。

由于化學控制自動化的發(fā)展，它的作用和信息反饋有很大關系。通常情況下，如果控制器能夠采取相應的措施，將所需的控制信息反饋給控制器，使其與實際的數(shù)據(jù)相符合，則可以進行下一步的校正。該方法進一步簡化了網(wǎng)絡的有效使用或控制，使其與相應的指令保持一致。盡管不需要人為地實施相應的操作控制，但人仍是指揮的來源，它隨著人與人之間的信息交換而變化。

隨著時代的迅速發(fā)展，如果仍依賴人工操作，對化工生產(chǎn)精度的要求越來越高，必然會出現(xiàn)不可預見的情況，但相應的固定工作模式可通過自動控制系統(tǒng)進行設置，極大降低了出現(xiàn)問題的可能性。

2 自動化控制技術的重要性及意義

一般說來，化工產(chǎn)品如果生產(chǎn)防護措施不當會對員工的人身造成嚴重的傷害。所以，為了有效地解決這些問題，必須將自動化控制快速地實踐使用到化學工業(yè)的生產(chǎn)之中。另外，在管理方式的自動化方面，不但在一定程度上減少了人工操作，而且保證了人員的安全。它可以有效地消除人工操作的缺陷，從而保證工作效率，使整個系統(tǒng)運行更穩(wěn)定。該技術在實際生產(chǎn)中遇到意外情況時，能夠快速處理問題，減少不必要的損失，獲得較高的經(jīng)濟效益。自動控制系統(tǒng)能對某一具體生產(chǎn)過程進行全面控制，快速發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)在哪一部分環(huán)節(jié)，并在第一時間及時通知員工，以便員工盡快處理?；瘜W工業(yè)是一個高風險行業(yè)，但也給人們的生活帶來了巨大的影響。很多生活中使用的產(chǎn)品，都是用化學方法制造的。化學工業(yè)一般包括使用或制造易燃易爆物品，威脅到企業(yè)長遠發(fā)展。由于生產(chǎn)設備高度復雜，員工在工作過程中很難實現(xiàn)有效的風險規(guī)避。

對化工企業(yè)實施科學有效的自動化生產(chǎn)控制，使化工生產(chǎn)在安全、穩(wěn)定的環(huán)境中完成。自動控制技術的出現(xiàn)，為化工工業(yè)的進一步發(fā)展提供了廣闊的空間，有利于化工工業(yè)的深度轉型。實際應用中，自動控制技術可對化工生產(chǎn)過程進行全面的控制，對化工生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象及時發(fā)現(xiàn)并排除故障原因，保證員工的人身安全。

3 化工行業(yè)的工作特點

1）高危險性。與其他工業(yè)相比，化學制品在火災、毒氣泄漏、爆炸等方面存在更大的危險。由于化工行業(yè)的原材料具有很高的危險性，在運輸、貯存和生產(chǎn)過程中，稍有疏忽就會導致不可彌補的損失。

2）對環(huán)境的要求很高，因為化學工業(yè)的特殊原材料，需要真空、高溫、低溫、高壓等特殊的環(huán)境條件，這些條件的不穩(wěn)定性、高危險性，使得化工行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加具有風險性。

3）要有規(guī)模。隨著科技水平的提高，自動化的規(guī)?；a(chǎn)已成為化工行業(yè)的主流，在機械化的基礎上，機械設備取代手工，提高了生產(chǎn)的準確性，減少了生產(chǎn)的風險，提高了產(chǎn)品的安全。

4）預防措施。當前中國對碳化工業(yè)的安全生產(chǎn)給予了極大的關注?！笆晃濉睍r期，我國的安全管理方針是：預防為主，綜合治理，預防和管理并舉。在整個生產(chǎn)流程中，公司都應當做到這一點。在風險評估、預測、控制等方面，對化工企業(yè)的風險進行了科學、有效和正確的評估、預測和控制。

5）科學。經(jīng)過幾年的生產(chǎn)實踐，人們對安全保護有了一定的了解。只有通過不斷的實踐與綜合，才能使安全管理學科得到發(fā)展。它是一門綜合學科，具有復雜的知識系統(tǒng)和跨學科的特點。該專業(yè)的課程包括社會學、經(jīng)濟學、哲學等。安全管理的科學性是社會科學和自然科學有機結合的結果，它反映在生產(chǎn)實踐中。

6）制度。將安全生產(chǎn)問題引入到整個生產(chǎn)活動中，從全局到個別，尤其是全局與環(huán)境的關系，是一種從全局到全局的分析方法。

4 化工安全生產(chǎn)自動控制中的問題

自動化控制的最重要功能是獲得有關化工生產(chǎn)的相關信息并進行交換，從而有效提高相關生產(chǎn)過程的效率。

需要借助科學的技術手段，進一步加強自動化控制體系的安全運轉，使其充分發(fā)揮作用。

4.1 安全方面的專業(yè)人才隊伍綜合素質需要提升

改革開放以后，我國的社會主義市場經(jīng)濟得到了進一步的發(fā)展。經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)保相關的一系列問題也隨之而生。為達到清潔發(fā)展的目的，國家對有關法規(guī)進行了修改，為新時期化工行業(yè)的發(fā)展提出了明確的要求。作為我國的支柱工業(yè)，化工行業(yè)的生產(chǎn)工作非常重要，為了保證產(chǎn)品的品質和對環(huán)境的保護，必須提高員工的綜合素質。目前，我國化工企業(yè)在安全、環(huán)保等領域的發(fā)展，已形成了較為完善的管理體制，但總體上，企業(yè)的安全管理人員素質偏低，安全專業(yè)人員比例偏低，人員缺乏，無法及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，對環(huán)境造成不良影響和破壞。通過對我國石化行業(yè)的人才現(xiàn)狀進行分析，得出我國目前存在的年齡結構問題，嚴重制約著化工企業(yè)的安全生產(chǎn)與環(huán)保管理工作[6]。

4.2 員工環(huán)境保護意識淡薄

沒有充分認識到環(huán)境保護的重要性，只關注經(jīng)濟效益，不重視安全生產(chǎn)，這是最大的隱患[7]。

4.3 企業(yè)職工的操作水平低

由于員工缺乏足夠的工作能力和應變能力，造成了許多事故的發(fā)生，造成了企業(yè)和社會的巨大損失。因此，要加強化工企業(yè)的安全管理，必須具備過硬的技術和嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，必須從整體上提升員工的素質。

4.4 安全生產(chǎn)監(jiān)督管理不到位

許多企業(yè)在發(fā)生安全事故時，由于法律、法規(guī)的執(zhí)行不力，而安全管理又不嚴格，對安全生產(chǎn)造成了極大的危害，甚至有可能造成事故。

5 自動化控制系統(tǒng)在化工安全生產(chǎn)中的應用

5.1 檢測系統(tǒng)

大部分化工企業(yè)一年的生產(chǎn)任務超過300d，很多企業(yè)的設備都是不間斷運行，導致設備老化、磨損等問題，從而引起化工行業(yè)的安全問題。通過采用化學自動控制系統(tǒng)，可以很好地解決這個問題，利用NDR 技術可以直觀地反映設備的狀態(tài)，為企業(yè)節(jié)省人力，減少工作時間。另外，應用該系統(tǒng)可實現(xiàn)對設備運行的有效評估，避免設備運行風險，極大地提高化工企業(yè)生產(chǎn)安全系數(shù)。

5.2 故障診斷系統(tǒng)

在化工生產(chǎn)過程中，故障診斷與自動重構是自動控制技術中的一種重要應用方法，極大地提高了生產(chǎn)效率。利用該系統(tǒng)可以對檢測到的故障進行分析，確定故障的位置和原因，根據(jù)事件的性質和自動恢復情況，制定最有效的故障排除措施，及時消除生產(chǎn)中的常見故障，避免影響企業(yè)運行的問題，確保化工生產(chǎn)的一致性，成功避免了一些生產(chǎn)事故。當前，化工生產(chǎn)故障診斷系統(tǒng)應用還需要不斷完善，從而使設備的安全性提高。

5.3 緊急停車系統(tǒng)

由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，化工企業(yè)積極引進先進的技術和工藝，為化工企業(yè)的生產(chǎn)提供了更多的保障。通過自動安全裝置的安裝實例，能有效消除并及時消除風險，安全生產(chǎn)。采用無損探傷裝置自動控制系統(tǒng)，對各種化工原料進行安全控制和綜合分析，以保證化工生產(chǎn)的安全可靠。應急停機系統(tǒng)的主要任務是監(jiān)控化工生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)參數(shù)和設備狀態(tài)。當生產(chǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差時，自動替代工藝控制，確保及時停止，保證化工生產(chǎn)安全?；瘜W產(chǎn)品分析是在以下條件下進行的。

（1）常規(guī)停車，因為設備需要維修，然后執(zhí)行目標明確、規(guī)劃的停車作業(yè)。

（2）化工生產(chǎn)中因設備突然損壞、突然斷電等，需現(xiàn)場緊急停車。

（3）全面緊急停車，在實際生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)電力、水等情況。應急停車系統(tǒng)可能會影響化工生產(chǎn)的安全，應注意應急停車狀態(tài)。通過控制、邏輯和執(zhí)行模塊的串聯(lián)，建立了一個通用的應急停機系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求有獨立性和可靠性。

5.4 安全裝置

自動處理系統(tǒng)能有效地處理化工產(chǎn)品安全生產(chǎn)中的某些突發(fā)性故障，及時發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，采取科學的對策，減少故障造成的損失，保證化工生產(chǎn)的安全。安全裝置系統(tǒng)一般用于化工企業(yè)生產(chǎn)中涉及腐蝕性的有毒、易燃、易爆物質，化工企業(yè)涉及此類物質時必須嚴格控制工藝參數(shù)，降低壓力等因素，如果數(shù)據(jù)異常，溫度、液位和流量可在標準范圍內使用安全儀表系統(tǒng)，根據(jù)封閉邏輯預測后果并采取控制措施。安全儀表系統(tǒng)已在大型化工企業(yè)中得到應用，可對生產(chǎn)設備進行監(jiān)控，以確保安全運行，使安全可靠。

5.5 自動連鎖報警裝置

化學工業(yè)實際生產(chǎn)中，各機組均處于高安全狀態(tài)，對機械設施周圍的熱度、壓力、成本等方面有嚴格的要求。自動化控制技術可將生產(chǎn)過程中不利的環(huán)境數(shù)據(jù)整合在一起進行處理調整，自動化控制技術下實時調節(jié)生產(chǎn)過程中的壓強力度和生產(chǎn)速率。

在化學工業(yè)的生產(chǎn)過程中如果出現(xiàn)不可避免的危險狀況，也可在第一時間響應自動報警裝置，工作人員即可在最短時間內檢測出危險的源頭并實施準確有效的解決辦法，以保證工藝設備的安全，使操作人員獲得故障排除和設備維修的有用參考數(shù)據(jù)。

創(chuàng)建高效合理的處理方案，極大提升了危險事故的解決速率。裝上自動報警鎖后，當危險事故發(fā)生的第一時間內，報警設備即可及時傳遞到每位工作人員，并自動控制設備停止運行。一般情況下，設備報警自動鎖定系統(tǒng)能夠在設備運行過程中及時發(fā)現(xiàn)溫度上升或壓力過大。

在設備出現(xiàn)故障時，自動閉塞報警系統(tǒng)能夠及時報警，控制生產(chǎn)過程中的自動化操作方式，保證設備正常工作溫度和壓力，并能及時發(fā)現(xiàn)故障，采取相應的應急措施，保障化工企業(yè)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)。

5.6 提升安全意識，做好安全知識的普及與宣傳

在化學行業(yè)中，要加強對內部的安全知識教育，提高安全管理水平。一些員工的安全意識不強，沒有嚴格遵守相關的安全管理規(guī)定，造成了安全事故。加強公司內部安全管理，加強員工的安全意識，加強對科研、管理、一線人員的培訓，加強安全宣傳，增強員工的安全意識。在培訓結束后，要制定安全教育調查表，并運用現(xiàn)行的評估體系，對員工進行系統(tǒng)的安全教育，提高他們對安全知識的認識和掌握。

5.7 優(yōu)化生產(chǎn)流程，提升施工人員的操作能力

針對化工企業(yè)的特點，結合企業(yè)的具體情況，制定科學、高效的安全防范措施和管理方案。科學、合理的安全生產(chǎn)規(guī)劃可以使管理者更加科學，有效地提高監(jiān)督管理的科學性和有效性，從而更好地保證企業(yè)的安全。在化工企業(yè)的生產(chǎn)中，要注重和加強實際的生產(chǎn)操作，建立科學的保護措施，嚴格執(zhí)行相關的規(guī)章制度。

在生產(chǎn)過程中，要不斷地進行更新和升級，以提高員工的技術水平，特別是在某些化學反應過程中，員工的操作水平對化學反應的影響很大，一不小心，就會造成嚴重的安全事故。要做到安全、科學、可靠地生產(chǎn)，必須嚴格控制生產(chǎn)過程。

6 結語

從自動化控制技術的角度來看，它在很大程度上促進了化工企業(yè)的安全生產(chǎn)，同時也是各種工業(yè)生產(chǎn)的有機組成部分。傳統(tǒng)的手工操作已不能滿足現(xiàn)階段企業(yè)，特別是化工行業(yè)的需求?；谶@一點，在現(xiàn)階段，采用自控技術是相關企業(yè)的主要選擇。此外，自動化控制不僅保證了生產(chǎn)的安全和效率以及整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還為企業(yè)提供了穩(wěn)定的經(jīng)濟效益和有效的發(fā)展機會。