自動(dòng)化控制在化工安全生產(chǎn)中應(yīng)用

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［摘要］為了更好地保證化學(xué)品的安全生產(chǎn)制造，探究了將自動(dòng)化控制運(yùn)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(duì)于自動(dòng)化控制技術(shù)的主要應(yīng)用要點(diǎn)，通過提升自動(dòng)化控制技術(shù)的運(yùn)用水平，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，提升了化工生產(chǎn)效率。

［關(guān)鍵詞］化工企業(yè)；自動(dòng)化控制；化工安全生產(chǎn)；應(yīng)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(qiáng)的腐蝕性，而且易燃、易爆炸。同時(shí)，在生產(chǎn)過程中所使用的機(jī)械設(shè)備、工藝技術(shù)也較為復(fù)雜繁瑣，生產(chǎn)條件十分苛刻，導(dǎo)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(yīng)當(dāng)有效提升自動(dòng)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(jì)效益和社會(huì)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(gè)環(huán)節(jié)，能夠?qū)Ω鞯郎a(chǎn)流程的狀況實(shí)施實(shí)時(shí)觀察、監(jiān)測(cè)，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(yùn)用的傳統(tǒng)儀表監(jiān)控設(shè)施，逐漸被先進(jìn)的新型設(shè)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(jì)開發(fā)區(qū)某一倉儲(chǔ)公司已有20a歷史，是一家專業(yè)的石油化工倉儲(chǔ)公司，在其一、二、三期油庫中分別安裝了1個(gè)中央控制室和裝車業(yè)務(wù)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(chǔ)罐自動(dòng)監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)油庫進(jìn)行集中化監(jiān)控與控制。同時(shí)，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(chǎng)所運(yùn)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(wù)室中安裝了自動(dòng)化裝車系統(tǒng)，并通過批控儀實(shí)行控制。對(duì)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(jì)則選取高精確度的貿(mào)易級(jí)質(zhì)量流量計(jì)。該公司所使用的各種先進(jìn)監(jiān)控設(shè)備對(duì)于公司實(shí)現(xiàn)安全、自動(dòng)化生產(chǎn)起到了關(guān)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(qiáng)，這就導(dǎo)致分布式控制系統(tǒng)（DCS）所具有的每項(xiàng)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(chǔ)。在當(dāng)前化工生產(chǎn)過程中所運(yùn)用的現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)：①系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分散性較強(qiáng)，應(yīng)用于數(shù)字智能設(shè)備之中，憑借單個(gè)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(duì)總線協(xié)議加以明確，能夠確定有關(guān)的工藝技術(shù)和設(shè)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(cè)的措施來實(shí)現(xiàn)對(duì)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(fù)雜性較強(qiáng)，而且在監(jiān)控時(shí)會(huì)存在比較多的影響要素，就會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)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?yàn)樵诂F(xiàn)有基礎(chǔ)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(dǎo)入至數(shù)據(jù)庫內(nèi)，通過診斷模塊對(duì)數(shù)據(jù)加以分層處理，并對(duì)最后得到的處理結(jié)果進(jìn)行有效分析，掌握各流程生產(chǎn)工藝的實(shí)際運(yùn)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(dòng)化控制技術(shù)的運(yùn)用，來對(duì)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)作期間所發(fā)生的各種故障問題進(jìn)行及時(shí)地檢查與判定，同時(shí)能夠自動(dòng)地制定出相應(yīng)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(shè)備的長期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。過程監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)的運(yùn)用，極大地降低了化工生產(chǎn)設(shè)備的維修保養(yǎng)時(shí)間，提升了化工生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)的安全水平。在生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)作期間，比較容易因?yàn)槠谑褂?、腐蝕、老化等問題而產(chǎn)生故障，這不僅會(huì)影響到設(shè)備的正常運(yùn)作，甚至還會(huì)引起嚴(yán)重的生命安全事故以及經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。而憑借故障診斷系統(tǒng)，便可以對(duì)故障出現(xiàn)時(shí)間、影響波及范圍、主要原因加以詳細(xì)分析與判斷，進(jìn)而能夠有針對(duì)地制定相應(yīng)的解決策略，將故障問題與潛在隱患及時(shí)處理。

3緊急停車系統(tǒng)

緊急停車系統(tǒng)是一種對(duì)關(guān)鍵工藝設(shè)置參數(shù)加以監(jiān)督與調(diào)控的模式。當(dāng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)作時(shí)，如果運(yùn)行參數(shù)和預(yù)先設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)間具有明顯差異，那么緊急停車系統(tǒng)就會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)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(chǎng)作業(yè)人員的安全，提高生產(chǎn)活動(dòng)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(huì)發(fā)生“節(jié)點(diǎn)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(zhǔn)確排查引發(fā)故障的具體原因，導(dǎo)致系統(tǒng)需要經(jīng)過較長時(shí)間才能恢復(fù)運(yùn)行。伴隨科技實(shí)力的持續(xù)提高，在化工生產(chǎn)作業(yè)中，開始對(duì)緊急停車控制系統(tǒng)提出了更加嚴(yán)格的要求，傳統(tǒng)的繼電器控制模式已不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)作業(yè)的要求，應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新和改進(jìn)。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(diǎn)，并且通過運(yùn)用此系統(tǒng)還能夠?qū)C(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化診斷與管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障所處區(qū)域并進(jìn)行控制，使得化工生產(chǎn)中的危險(xiǎn)性大大減小。但若是普通的PLC，只能運(yùn)用在小型化工企業(yè)的生產(chǎn)流程中，對(duì)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(shí)際需求。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)其功能進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，改良其結(jié)構(gòu)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(xiǎn)事故時(shí)能夠立即切換成預(yù)先設(shè)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(jìn)入至故障安全保護(hù)模式。依舊以南京經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的某個(gè)大型石化倉儲(chǔ)公司為案例進(jìn)行分析。該公司的危險(xiǎn)化學(xué)品屬于重大危險(xiǎn)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(jìn)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(shí)還安裝了可燃?xì)怏w泄漏檢測(cè)警告設(shè)備；對(duì)于一、二級(jí)重大危險(xiǎn)源裝設(shè)了緊急停車功能，在控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有關(guān)異常參數(shù)，如果現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況相較于系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)置的參數(shù)存在差異，那么就會(huì)立刻啟用緊急停車功能，從而快速、有效地維護(hù)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(jìn)行全面記錄，記錄下來的信息數(shù)據(jù)可以存檔至少1個(gè)月，以便后續(xù)調(diào)取查詢，作為技術(shù)參數(shù)為公司生產(chǎn)作業(yè)的安全開展提供基礎(chǔ)參考。目前，PLC已被廣泛地運(yùn)用于化工生產(chǎn)行業(yè)之中，能夠?yàn)榛ぐ踩a(chǎn)作業(yè)提供強(qiáng)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(guān)鍵性作用［3］。

4計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)又被稱作集成控制系統(tǒng)。在此項(xiàng)技術(shù)廣泛運(yùn)用于化工行業(yè)之前，有關(guān)技術(shù)人員已經(jīng)在具體的生產(chǎn)作業(yè)中運(yùn)用了各種類型的計(jì)算機(jī)技術(shù)，為生產(chǎn)期間的各個(gè)環(huán)節(jié)提供輔助作用。這些計(jì)算機(jī)技術(shù)在不同流程中都起到了關(guān)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(jì)算機(jī)計(jì)算只是針對(duì)生產(chǎn)工藝中不同環(huán)節(jié)的實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目，盡管可以適當(dāng)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(gòu)成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，對(duì)提高計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在化工生產(chǎn)作業(yè)流程中的運(yùn)用效果上存在一定的限制性［4］。計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)把化工生產(chǎn)中的各個(gè)流程中的計(jì)算機(jī)輔助功能加以綜合與優(yōu)化，促使計(jì)算機(jī)輔助項(xiàng)目能夠以系統(tǒng)的方式結(jié)合到化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。從整體角度進(jìn)行分析，計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)的運(yùn)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(jì)效益。該系統(tǒng)的創(chuàng)建結(jié)合了電子信息技術(shù)、現(xiàn)代化管理技術(shù)、材料實(shí)現(xiàn)技術(shù)等，主要組成配件有計(jì)算機(jī)硬件、新式自動(dòng)化裝置、傳感器等，以上構(gòu)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(jìn)行合理控制，而且能夠利用計(jì)算機(jī)終端調(diào)控生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)的穩(wěn)定、持續(xù)、安全開展。

5柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)最初是由英國發(fā)現(xiàn)提出的，也是自動(dòng)化控制技術(shù)的一種。該技術(shù)運(yùn)用的基礎(chǔ)便是生產(chǎn)信息，結(jié)合信息儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)與數(shù)字加工裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同生產(chǎn)制造對(duì)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(shù)來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。所謂的成組技術(shù)，就是基于生產(chǎn)制造對(duì)象的實(shí)際需求，采取把生產(chǎn)對(duì)象成組排列的措施，讓技術(shù)人員能夠選取適宜的儲(chǔ)運(yùn)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(shù)的信息控制模式表現(xiàn)為金字塔的形狀，關(guān)鍵構(gòu)成為主計(jì)算機(jī)。其作用是對(duì)生產(chǎn)信息進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，而且根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)行動(dòng)態(tài)管控［5］。金字塔中其他構(gòu)成為各個(gè)層級(jí)的計(jì)算機(jī)處理模塊，其中負(fù)責(zé)控制功能的計(jì)算機(jī)能夠把底層計(jì)算機(jī)采集到的信息進(jìn)行分層整理并匯報(bào)，而且按照上層指令實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)工藝設(shè)備的管控，進(jìn)而對(duì)整體生產(chǎn)加工工藝流程進(jìn)行合理調(diào)整。

6結(jié)語

化工安全工作不同于普通的安全管理工作，如果在自動(dòng)化控制方面存在漏洞，就可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。化工行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)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(jìn)行。化工企業(yè)憑借自動(dòng)控制技術(shù)的運(yùn)用，可以有效減少生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)作的失誤率，進(jìn)而預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生。目前，化工自動(dòng)化控制技術(shù)還需要進(jìn)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(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)目標(biāo)。

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作者:付文文 單位:南京理工大學(xué)