自動化控制在化工安全生產(chǎn)中應用

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［摘要］為了更好地保證化學品的安全生產(chǎn)制造，探究了將自動化控制運用于化工安全生產(chǎn)中的具體作用，并介紹了化工安全生產(chǎn)中對于自動化控制技術的主要應用要點，通過提升自動化控制技術的運用水平，降低了安全風險，提升了化工生產(chǎn)效率。

［關鍵詞］化工企業(yè)；自動化控制；化工安全生產(chǎn)；應用

0引言

化工企業(yè)生產(chǎn)制造的產(chǎn)品大部分都具有非常強的腐蝕性，而且易燃、易爆炸。同時，在生產(chǎn)過程中所使用的機械設備、工藝技術也較為復雜繁瑣，生產(chǎn)條件十分苛刻，導致人工操作難度非常高，安全性也不能得到充分的保障。因此，在目前化工公司生產(chǎn)作業(yè)中，應當有效提升自動化控制水平，更好地避免生產(chǎn)過程中發(fā)生安全問題，提高化工公司經(jīng)濟效益和社會效益。

1儀表監(jiān)控

在化工生產(chǎn)作業(yè)期間，儀表監(jiān)控屬于十分重要的一個環(huán)節(jié)，能夠?qū)Ω鞯郎a(chǎn)流程的狀況實施實時觀察、監(jiān)測，具有防范故障發(fā)生功能。目前，國內(nèi)化工行業(yè)在生產(chǎn)過程中所運用的傳統(tǒng)儀表監(jiān)控設施，逐漸被先進的新型設備（分布式控制系統(tǒng)、可編程邏輯控制器（PLC）等）所取代。南京經(jīng)濟開發(fā)區(qū)某一倉儲公司已有20a歷史，是一家專業(yè)的石油化工倉儲公司，在其一、二、三期油庫中分別安裝了1個中央控制室和裝車業(yè)務室。為了提高公司本質(zhì)安全化水平，其后又在中央控制室中增加了儲罐自動監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用工業(yè)控制計算機對整個油庫進行集中化監(jiān)控與控制。同時，這3期油庫的中央控制室內(nèi)都使用了PLC控制系統(tǒng)。為了使控制系統(tǒng)的日常通訊更加便利，在生產(chǎn)現(xiàn)場所運用的變送器和氣體儀表裝置都選擇為智能型。而在裝車業(yè)務室中安裝了自動化裝車系統(tǒng)，并通過批控儀實行控制。對于裝車系統(tǒng)的成品油、化工品以及碼頭裝船管線中的流量計則選取高精確度的貿(mào)易級質(zhì)量流量計。該公司所使用的各種先進監(jiān)控設備對于公司實現(xiàn)安全、自動化生產(chǎn)起到了關鍵性作用。隨著科技水平的持續(xù)提升，PLC在各類數(shù)據(jù)中的處理能力也在逐漸加強，這就導致分布式控制系統(tǒng)（DCS）所具有的每項功能更為健全，從而為化工企業(yè)的安全生產(chǎn)作業(yè)奠定良好的基礎。在當前化工生產(chǎn)過程中所運用的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，主要是基于上述2種方式相互融合的一種新型系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要具有以下特點：①系統(tǒng)結構分散性較強，應用于數(shù)字智能設備之中，憑借單個儀表就能夠提升通信效率，從而為保障化工生產(chǎn)作業(yè)的安全性帶來較大助益；②該系統(tǒng)具有良好的開放性，操作性能伴隨開發(fā)性的增大而提升；③對總線協(xié)議加以明確，能夠確定有關的工藝技術和設備。

2過程監(jiān)控和故障診斷系統(tǒng)

在傳統(tǒng)化工生產(chǎn)模式下，普遍是采取模型檢測的措施來實現(xiàn)對整體生產(chǎn)流程的管控。但是由于此模式在具體使用期間復雜性較強，而且在監(jiān)控時會存在比較多的影響要素，就會導致檢測效率較低。而隨著過程監(jiān)控方式的誕生，這一問題便得到了很好地解決。這是因為在現(xiàn)有基礎上，先創(chuàng)建專業(yè)數(shù)據(jù)庫，然后把生產(chǎn)過程中形成的數(shù)據(jù)信息全都導入至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過診斷模塊對數(shù)據(jù)加以分層處理，并對最后得到的處理結果進行有效分析，掌握各流程生產(chǎn)工藝的實際運作狀況，從而確保每一環(huán)節(jié)操作的安全性與合理性［1］。故障診斷系統(tǒng)是憑借自動化控制技術的運用，來對生產(chǎn)設備運作期間所發(fā)生的各種故障問題進行及時地檢查與判定，同時能夠自動地制定出相應的控制與優(yōu)化策略，以此有效降低故障發(fā)生幾率，保障設備的長期、穩(wěn)定、安全運行。過程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的運用，極大地降低了化工生產(chǎn)設備的維修保養(yǎng)時間，提升了化工生產(chǎn)作業(yè)活動的安全水平。在生產(chǎn)設備運作期間，比較容易因為疲勞使用、腐蝕、老化等問題而產(chǎn)生故障，這不僅會影響到設備的正常運作，甚至還會引起嚴重的生命安全事故以及經(jīng)濟財產(chǎn)損失。而憑借故障診斷系統(tǒng)，便可以對故障出現(xiàn)時間、影響波及范圍、主要原因加以詳細分析與判斷，進而能夠有針對地制定相應的解決策略，將故障問題與潛在隱患及時處理。

3緊急停車系統(tǒng)

緊急停車系統(tǒng)是一種對關鍵工藝設置參數(shù)加以監(jiān)督與調(diào)控的模式。當機械設備運作時，如果運行參數(shù)和預先設置的標準參數(shù)間具有明顯差異，那么緊急停車系統(tǒng)就會對設備運作狀況加以控制，并通過采取緊急停車的方法，來保障現(xiàn)場作業(yè)人員的安全，提高生產(chǎn)活動的整體安全性［2］。最初的緊急停車系統(tǒng)使用繼電器與硬接線作為控制單元，經(jīng)常會發(fā)生“節(jié)點黏住”故障，可靠性較差，安全系數(shù)無法得到有效保障，并且在事故發(fā)生以后無法準確排查引發(fā)故障的具體原因，導致系統(tǒng)需要經(jīng)過較長時間才能恢復運行。伴隨科技實力的持續(xù)提高，在化工生產(chǎn)作業(yè)中，開始對緊急停車控制系統(tǒng)提出了更加嚴格的要求，傳統(tǒng)的繼電器控制模式已不能滿足當前生產(chǎn)作業(yè)的要求，應當對其進行持續(xù)創(chuàng)新和改進。而PLC便是在此背景下研發(fā)誕生的。PLC具備體積小、靈活度高、調(diào)整方便等優(yōu)點，并且通過運用此系統(tǒng)還能夠?qū)C械設備進行自動化診斷與管理，及時發(fā)現(xiàn)故障所處區(qū)域并進行控制，使得化工生產(chǎn)中的危險性大大減小。但若是普通的PLC，只能運用在小型化工企業(yè)的生產(chǎn)流程中，對于規(guī)模較大的化工企業(yè)而言，在管控效果上尚且無法滿足其實際需求。因此，應當對其功能進行進一步改進，改良其結構體系，提高抗干擾能力。根據(jù)PLC的緊急停車系統(tǒng)在出現(xiàn)危險事故時能夠立即切換成預先設置好的安全操控模式判斷，如果其自身也發(fā)生了故障，那么便能夠立即進入至故障安全保護模式。依舊以南京經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的某個大型石化倉儲公司為案例進行分析。該公司的危險化學品屬于重大危險源，為了確保日常安全監(jiān)控以及緊急停車系統(tǒng)能夠正常進行，公司配置了溫度、壓力、液位、流量、組分等多種信息采集與監(jiān)控裝置，同時還安裝了可燃氣體泄漏檢測警告設備；對于一、二級重大危險源裝設了緊急停車功能，在控制系統(tǒng)內(nèi)設置有關異常參數(shù)，如果現(xiàn)場實際狀況相較于系統(tǒng)中預先設置的參數(shù)存在差異，那么就會立刻啟用緊急停車功能，從而快速、有效地維護工藝生產(chǎn)作業(yè)的安全開展。系統(tǒng)還能夠?qū)Ξ惓顩r進行全面記錄，記錄下來的信息數(shù)據(jù)可以存檔至少1個月，以便后續(xù)調(diào)取查詢，作為技術參數(shù)為公司生產(chǎn)作業(yè)的安全開展提供基礎參考。目前，PLC已被廣泛地運用于化工生產(chǎn)行業(yè)之中，能夠為化工安全生產(chǎn)作業(yè)提供強有力的保障，并在降低重大安全事故的發(fā)生概率上發(fā)揮出關鍵性作用［3］。

4計算機綜合控制系統(tǒng)

計算機綜合控制系統(tǒng)又被稱作集成控制系統(tǒng)。在此項技術廣泛運用于化工行業(yè)之前，有關技術人員已經(jīng)在具體的生產(chǎn)作業(yè)中運用了各種類型的計算機技術，為生產(chǎn)期間的各個環(huán)節(jié)提供輔助作用。這些計算機技術在不同流程中都起到了關鍵作用，為生產(chǎn)作業(yè)的安全性以及效率的提升提供了較大幫助。但是，這些計算機計算只是針對生產(chǎn)工藝中不同環(huán)節(jié)的實際生產(chǎn)項目，盡管可以適當減少人力資源的使用量，提升生產(chǎn)作業(yè)效率，但從整體層面來看，其并沒有構成一個完整的計算機輔助系統(tǒng)，對提高計算機輔助技術在化工生產(chǎn)作業(yè)流程中的運用效果上存在一定的限制性［4］。計算機綜合控制系統(tǒng)把化工生產(chǎn)中的各個流程中的計算機輔助功能加以綜合與優(yōu)化，促使計算機輔助項目能夠以系統(tǒng)的方式結合到化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。從整體角度進行分析，計算機綜合控制系統(tǒng)的運用顯著提升了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量與效率，為企業(yè)帶來了更多的經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)的創(chuàng)建結合了電子信息技術、現(xiàn)代化管理技術、材料實現(xiàn)技術等，主要組成配件有計算機硬件、新式自動化裝置、傳感器等，以上構成元素在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)揮的作用各有不同，不僅能夠把生產(chǎn)期間的信息與物質(zhì)材料進行合理控制，而且能夠利用計算機終端調(diào)控生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)作業(yè)活動的穩(wěn)定、持續(xù)、安全開展。

5柔性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)

柔性自動化生產(chǎn)技術最初是由英國發(fā)現(xiàn)提出的，也是自動化控制技術的一種。該技術運用的基礎便是生產(chǎn)信息，結合信息儲運系統(tǒng)與數(shù)字加工裝置，實現(xiàn)對不同生產(chǎn)制造對象的管控，并且在化工生產(chǎn)作業(yè)期間主要依靠成組技術來實現(xiàn)各項功能。所謂的成組技術，就是基于生產(chǎn)制造對象的實際需求，采取把生產(chǎn)對象成組排列的措施，讓技術人員能夠選取適宜的儲運系統(tǒng)與加工裝置，來提升整體生產(chǎn)質(zhì)量與效率。成組技術的信息控制模式表現(xiàn)為金字塔的形狀，關鍵構成為主計算機。其作用是對生產(chǎn)信息進行全方位監(jiān)測，而且根據(jù)生產(chǎn)計劃實行動態(tài)管控［5］。金字塔中其他構成為各個層級的計算機處理模塊，其中負責控制功能的計算機能夠把底層計算機采集到的信息進行分層整理并匯報，而且按照上層指令實現(xiàn)對各個工藝設備的管控，進而對整體生產(chǎn)加工工藝流程進行合理調(diào)整。

6結語

化工安全工作不同于普通的安全管理工作，如果在自動化控制方面存在漏洞，就可能引發(fā)嚴重的安全事故。化工行業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，對其產(chǎn)量需求也在逐漸提高。所以，更需要注重其安全控制工作，以保證生產(chǎn)作業(yè)的安全、穩(wěn)定進行?；て髽I(yè)憑借自動控制技術的運用，可以有效減少生產(chǎn)設備運作的失誤率，進而預防風險事故的發(fā)生。目前，化工自動化控制技術還需要進一步加以改良與革新，以便更好地滿足化工行業(yè)的發(fā)展需求，實現(xiàn)安全生產(chǎn)目標。

［參考文獻］

［1］戴海濤，張秀珍.化工安全生產(chǎn)中的自動化控制［J］.化學工程與裝備，2020（12）：326-327.

［2］郭安勇.自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的應用及優(yōu)化［J］.工程技術研究，2020，5（7）：44-45.

［3］趙靈龍.自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的作用［J］.化工設計通訊，2020，46（1）：182.

［4］鄧清.自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的應用探析［J］.石化技術，2019，26（10）：207-208.

［5］朱振堯.自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的應用及優(yōu)化［J］.化工管理，2019（1）：116-117.

作者:付文文 許超 黃強強 李寶安 孔金山 單位:元銘應急技術（江蘇）有限公司 江蘇國恒安全評價咨詢服務有限公司