自動化控制在化工安全生產中的應用及優(yōu)化

劉利岳(廣東省安全生產技術中心有限公司，廣東 廣州 510050)

0 引言

化工產業(yè)在我國經(jīng)濟體系結構中占據(jù)著重要的地位，其安全生產過程是確保社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要保障。在化工產業(yè)的生產與發(fā)展過程中，因自身的特點，對環(huán)境以及生產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過程。

1 自動化控制技術在化工安全生產過程中的重要意義

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

化工生產過程使用自動化控制技術，是整個行業(yè)的一次全新變革，對安全生產過程的保障力度，更是超出了以往所有的控制手段與制度。自動化控制技術不僅有效減少人為因素在生產過程中的影響，還能對實際的生產過程實施全面的監(jiān)督與檢測，及時發(fā)現(xiàn)過程中可能存在的故障，并利用自身的控制手段實施糾正，進而全面提升了整個生產流程的安全性。另外，自動化控制技術也可為生產企業(yè)提供足夠有效的事故補救方案，實施過程更科學高效，進一步降低了生產過程的風險。

2 自動化控制在化工安全生產過程中應用

2.1 自動化控制技術可對安全儀表系統(tǒng)實施整合利用

化工產品在生產過程中，對生產設備的溫度、濕度、壓力與壓強等參數(shù)要求極為嚴格。其產品與原材料自身更是存在著易燃易爆與高腐蝕性的特點，因此，在生產操作與監(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)對生產過程實施監(jiān)控，可快速發(fā)現(xiàn)生產環(huán)節(jié)中所存在的設備故障以及安全隱患等問題。SIS可以對安全風險及時反饋，提示相關工作人員進行必要的調整與防護處理，主要具備如下六點功能：

(1)SIS可對生產過程中，各類設備的實際運行參數(shù)與狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并可根據(jù)參數(shù)的變化及時發(fā)現(xiàn)各類安全運行問題；

(2)SIS可確保在某些設備與生產環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，及時有效報告具體的故障發(fā)生位置，便于維護人員及時進行處理；

(3)當生產過程出現(xiàn)安全故障時，安全儀表系統(tǒng)還可以自動解除生產動作，自動關閉風險位置，提高整體的安全性；

(4)化工生產過程所出現(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)其內部已經(jīng)設置好的動作程序進行邏輯處理；

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

2.2 自動化控制技術實現(xiàn)生產過程監(jiān)控與故障診斷

化工生產過程中，其自身的流程環(huán)節(jié)較為復雜，不適合采用模型的方式實施安全監(jiān)管，但其各個環(huán)節(jié)也有著自身嚴格的規(guī)范，因此，可以基于生產過程中所能利用的各類專業(yè)知識，對過程實施有效的檢測。自動化控制系統(tǒng)可以將各個環(huán)節(jié)的相關數(shù)據(jù)進行有效處理與分析，并將其發(fā)送至相關數(shù)據(jù)庫，同時也會激發(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)以及分析結果做深層次的加工與整理，借助診斷程序內部的數(shù)據(jù)分析邏輯，對可能存在的故障以及潛在的風險進行高精準度預測，并為相關人員提供較為可靠的解決方案。

設備自身的磨損與腐蝕也是影響安全生產的一個重要因素，同時，操作人員的某些不當行為，也會對相關設備造成一定的破壞，加劇了設備的老化，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)在實施安全生產的過程中，需要強化對運行設備的監(jiān)控，充分利用自動化控制技術的優(yōu)勢，及時獲取到設備運行的各項參數(shù)，診斷其可能存在的問題。設備診斷系統(tǒng)是指其利用自動化控制技術可以在最短時間內，發(fā)現(xiàn)設備運行過程中所存在的各項問題以及解決這些問題的可運行方案。

2.3 自動化控制技術在緊急停車系統(tǒng)中的應用

自動化控制技術所數(shù)顯的過程檢測，可以對生產過程中各項設備的運營實施有效監(jiān)管，確保生產過程中各項參數(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，一旦發(fā)現(xiàn)相關數(shù)據(jù)指標超出設備安全運行范圍，將會自動取代過程監(jiān)測系統(tǒng)，并將生產過程關停，消除生產設備異常運行。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現(xiàn)，這種硬性的控制單元自身很容易出現(xiàn)問題，進而導致在設備運行發(fā)生異常時，無法做到及時有效的停車控制。并且，這種原始的停車技術也無法對設備故障的根源進行更有效檢測，停車后系統(tǒng)需要很長時間才能恢復正常運轉。

近些年，隨著我國產業(yè)結構調整與發(fā)展觀念的轉變，人們對化工安全生產的安全控制系統(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)無法滿足實際生產的需求，以自動化控制為核心的PLC技術開始大規(guī)模出現(xiàn)。這種全新的控制設備體積很小，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技術不僅實現(xiàn)了高可靠性自動停車設置，還可以為安全維護過程提供足夠的診斷技術參考，便于維護人員及時找到故障所在位置與具體的原因。早期的PLC技術仍顯不夠完善，主要是其在控制精度層面沒有達到很高的水準，因此常被用于風險性相對較低的化工產業(yè)當中。隨著自動化控制技術與PLC相關技術的不斷發(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業(yè)的實際安全生產需求。

3 化工安全生產過程自動化控制技術的優(yōu)化方案

近些年，國民對于安全生產的意識也達到了一個全新的標準，對各個領域的風險意識也愈發(fā)明顯。社會經(jīng)濟體系又離不開化工行業(yè)的支持，對其生產技術以及安全保障技術的研究就成為相關從業(yè)人員所關注的熱點。自動化控制技術以及其他先進科學技術的誕生與應用，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。自動化控制技術的優(yōu)化，不僅有力保障化工產業(yè)生產過程的安全，也為我國現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展過程中，實現(xiàn)產業(yè)結構調整，提升可持續(xù)潛力方面提供了更多的實現(xiàn)基礎。

3.1 化工設備裝置的自動連鎖報警系統(tǒng)

化工產業(yè)的每一個生產環(huán)節(jié)都有著自身嚴格的標準，設備運行所處的溫度、濕度、壓強等參數(shù)也有這極為嚴苛的規(guī)定，而這些控制參數(shù)在實際設備的運行過程中，很容易因外界因素的干擾而產生波動，進而對設備自身造成一定的損壞，并同時帶來極為嚴重的安全隱患，如果不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，很容易產生連鎖型災難，例如設備爆炸或起火，企業(yè)的安全生產秩序被嚴重破壞，其經(jīng)濟效益也受到了極大的影響，甚至會出現(xiàn)重大人員傷亡事故。另外，化工設備在運行過程中，一些突發(fā)的狀況也會對安全生產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)需要為生產設備與過程配備自動連鎖報警系統(tǒng)，一旦發(fā)現(xiàn)設備運行所處環(huán)境發(fā)生大幅度改變，及時告警，并將告警信息發(fā)送至相關維護人員，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

化工生產環(huán)節(jié)中，如果是人工實施材料與其他裝置的操作，則很容易出現(xiàn)各類細微的誤差，而這些偏差是在人工操作模式下無法避免且改善的。同時，操作人員自身更是無法真正看到此類現(xiàn)象，當這些偏差逐漸累積，會對環(huán)節(jié)過程中的實際設備造成很大的影響，化工產品生產過程中的各類化學反應也很可能出現(xiàn)失控，進而出現(xiàn)生產事故，危害設備與人員的安全。為了有效解決這種人為因素對安全生產過程的影響，實現(xiàn)其實際環(huán)節(jié)中安全裝置的自動化是一種極為有效的技術方案。安全裝置實現(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，也可針對各種異常現(xiàn)象及時告警，便于操作人員做好相關的處理與預防工作。

3.3 檢測設備的安全性優(yōu)化

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

4 結語

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