自動化控制及安全聯鎖在化工安全生產中的應用

齊峰

[摘? ? 要 ]隨著社會生產力水平的提高，社會經濟的高速發展，科學技術的持續更迭，化工工業在我國建設發展中占據著越來越重要的地位。與此同時，需要引起我們注意的是，化工工業雖然能給我們帶來巨大的效益，能夠幫助我們實現好的發展，但是化工工業本身是具有非常大的危險性的，易燃易爆易腐蝕等問題在化工原料中普遍存在，因而保證化工生產的安全性也是發展化工產業一項重點內容。在這樣的背景下，自動化控制技術應運而生，在大幅提高生產安全性的同時也使得化工生產的質量和效率有了明顯的改善。文章就相關的技術詳細介紹以及對應的應用策略做出部分探究思考，可供借鑒使用。

[關鍵詞]安全生產;化工產業;自動化控制;技術應用

[中圖分類號]TQ086 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）08–00–03

Explore the Application of Automatic Control and Safety Interlocking in

Safe Production of Chemical Industry

Qi Feng

[Abstract]With the improvement of the level of social productivity， the rapid development of social economy， and the continuous change of science and technology， the chemical industry is occupying an increasingly important position in my country's construction and development. At the same time， what needs our attention is that although the chemical industry can bring us huge benefits and help us achieve good development， the chemical industry itself is very dangerous， flammable， explosive and corrosive. Such problems are common in chemical raw materials， so ensuring the safety of chemical production is also an important part of the development of the chemical industry. In this context， automated control technology came into being， which not only greatly improved production safety， but also significantly improved the quality and efficiency of chemical production. Part of the inquiring and thinking about the detailed introduction of related technologies and corresponding application strategies can be used for reference.

[Keywords]production safety; chemical industry; automation control; technology application

化工企業的產品生產流程上多涉及易燃易爆物質甚至是有毒有害的化學品，一旦使用不當，就容易導致安全問題的發生。此外。化工生產的工藝流程往往也與高溫高壓相掛鉤，如何保證生產過程的安全性是一個非常重要的問題。近年來隨著社會生產力水平的發展，科學技術水平的提高，自動化控制技術和安全聯鎖被發明出來并應用于化工安全生產中，可以肯定的是，自動化控制技術以及安全聯鎖在化工安全生產中能發揮的作用非常有效和明顯。

1 化工行業的四大特點

（1）生產規模大且連續性強。

（2）生產工藝條件苛刻，對于生產的環境要求高，一般具有高溫高壓或低溫真空或易燃易爆或有毒有害等極端的環境特點，生產時所需要的輔助介質也具有復雜且多變的特點。

（3）因生產規模大、連續性強進而能夠得出的化工設備運行周期長，長時間滿負荷運轉，進一步也能夠得出在設備運行過程中對于工藝穩定、安全的要求高。

（4）因工藝條件苛刻，對于生產環境要求高得出的生產環節的惡劣性，包括但不限于易燃易爆環境、高粉塵性作業場所等。

2 自動化控制技術在化工生產中的具體應用

2.1 實時監測并進行故障診斷

化工生產的規模大、環節多，因而對設備進行實時的監測是必不可少的一個環節，實時監測能夠對每個環節的工作情況有一個科學的評估，使得工作人員更好地掌握運行進度，并及時處理可能存在的故障，避免重大安全事故的發生。這在一定程度上提高了化工生產過程中的穩定可靠性。過程控制系統可以監測化工生產過程中發生故障的具體環節、故障的程度以及推斷發生故障的具體時間和發展趨勢，監測的智能化特征突出，相應的對于監測的準確度要求也偏高，對于一般的小企業來說，應用這種技術需要投入較大的成本，且技術背后涉及的一系列設備包括技術本身難度都比較高，因而尚未得到普遍應用。此外，過程監測系統還可以結合人工同時發揮作用。相關的技術人員在已有知識儲備的基礎下對系列數據做出科學的分析診斷，能夠組成新的化工安全生產監測系統，即化工過程監測與模糊診斷系統。通過該系統的作用，能夠快速將有關故障的信息以及主元分析結果發送至中央處理計算機中，幫助有關專家更為直觀地了解設備信息，從而給出準確的決策結果。

2.2 實現對儀表的全面監控

多環節多設備的生產過程同時也意味著需要監測的各類儀表數量眾多，化工生產中的很多環節都需要通過儀表進行控制，因而監控儀表的具體工作情況也是提高生產安全性的重要舉措之一。隨著科技的發展、人們需求的擴大，傳統的儀表設備已經無法滿足化工產業的生產需求。在這樣的大環境背景下，可編程的邏輯控制器與分布式控制系統被研發并廣泛應用于化工生產過程中的各類儀表監控環節，有效地幫助提高監控效率和準確度，從而提高生產環節的安全性。在這里引入一個專業術語FCS，FCS是一個綜合的應用系統，它基于可編程的邏輯控制器和分布式控制系統而被建立。使用時與電腦端相配合并延伸出更多更實用的功能，由于其應用的先進性和廣泛性特征，在世界范圍內的自動化監控系統排行中名列前茅。它的主要特征表現在3個方面。

（1）核心是總線標準，也就是說設備的確定以及關鍵技術都和總線協議緊密聯系著，總線協議的確定直接影響設備和關鍵技術。

（2）可操作性與開放性成正相關關系，因而在遵循總線協議的基礎上還會就具體的不同產品做出不同選擇。

（3）系統結構的分散特征明顯，這個問題可以從總線入手解決，現場系統總線的科學設定能夠幫助減少其余接線量，既使得通信過程多變化，也簡化了整個系統，有利于后期的維護工作的開展，另外還使得企業受廠家的約束小，可發揮的空間大。

2.3 柔性自動化的生產系統

柔性自動化生產技術也是自動化控制技術之一，它以生產信息為基礎，配合上信息儲存系統以及數字加工設備，智能而科學地控制生產中的具體環節內容。在柔性自動化生產技術的應用中，成組技術占有非常重要的地位，成組技術指的是在分析加工對象的加工需求的基礎上，對加工對象進行排列和成組的操作，為技術人員提供可選擇的系統以及對應的設備，有效地提高生產效率和生產質量。成組技術的核心是主計算機，主計算機能夠全面監測生產過程中的具體信息，并傳輸至各分計算機中，幫助計算機進行智能分析，實現對設備的科學控制，推動生產工藝的發展的完善。柔性自動化生產系統和過程監測系統具有的一個缺點是，要求的技術高、要求的設備標準高，因而在當前我國的化工企業中并沒有得到普遍使用。

3 安全聯鎖在化工安全生產中的具體應用

3.1 排除安全隱患

安全聯鎖是作為一種使設備運行處于安全范圍內的技術措施而存在使用，具體的工作表現可以從幾方面進行具體闡述。

（1）當設備運行出現故障，存在安全隱患但尚未排除出來時，安全聯鎖的作用就是阻止人員接觸危險區，保護技術人員遠離可能發生的重大安全事故。

（2）是從接觸的層面進行的思考和舉措，在人員和設備發生接觸時做到自動地排除掉可能存在的安全隱患。在這里就要提到幾個專有名詞：ESD、PLC、DCS、FCS。其中ESD指的是緊急停車系統，該系統是安全聯鎖技術中關鍵的系統之一，顧名思義，它能夠在設備或者生產流程發生非常緊急的危險情況時及時“停車”，保障工作人員不受傷害或者將已經造成的傷害降到最低。化工行業生產規模大、連續性強，在長時間滿負荷運轉下，難免會出現問題，這時緊急停車系統的功用就很必要。緊急停車系統是我國就目前而言在化工行業生產中最常被納入使用的技術之一。當遭遇突發情況時，EDS系統能夠在第一時間將設備制停，在此基礎上，技術人員往往為了進一步保障自動化控制系統的安全性而將ESD系統結合起FCS系統DCS系統以及PLC系統共同使用。ESD系統能夠實時地感知設備生產狀態，當監測到溫度和壓力等生產環境因素超出安全范圍時就會自動觸發報警并對設備進行制停。由此可見，安全聯鎖技術在排除安全隱患、保證生產安全型方面所具有的優勢是自動化控制技術所無法比擬的，因而在具體的使用過程中自動化控制系統配合上安全聯鎖技術能夠為化工生產架起雙重保護罩，提高生產過程的安全性和有效性。

3.2 緊急停車系統的廣泛應用

緊急停車系統功能強大，適用面大、適用范圍廣等特點使其在在具體的生產過程中被廣泛使用，但主要的使用目的還是實時監視和控制好關鍵的數據值以及設備工作情況。如在使用的過程中，由于超負荷長時間地運轉，機器受到了較大的損耗，出現故障，此時被監測到的溫度值遠高于正常情況下的數值，這也就會自動觸發緊急停車系統中的停車功能，換句話來說，也就是緊急停車系統檢測出環境達到了它的停車標準，這時監控的主體地位就要讓位于停車功能，緊急停車系統會自動評估當前的生產工藝流程，按部就班，順序地停止設備，保證生產過程的安全。這類技術在化學工藝中的廣泛使用能夠有效降低事故發生的概率，規避大規模惡性事故的發生，同時在故障發生時及時停止對于設備本身來說也是一個有益的舉措，能夠有效地延長設備使用壽命，降低企業的維修成本。緊急停車系統還配有3種不同類型的停車狀態，分別是正常停車、局部緊急停車以及全面緊急停車。在不同的突發情況下，緊急停車系統對現象有了初步的評估后就會采取相應的合適的停車狀態。正常停車、局部緊急停車和全面緊急停車都適用于哪些具體情況呢？舉例說明，比如說設備在進行正常的檢測和維護時，需要暫時使用，此時的停車就歸于正常停車的范疇;但如果是設備的某一個運行環節上有小零件遭到損壞，就屬于意外的事故，要求的是局部范圍內的緊急停車，也就會觸發緊急停車系統中的“局部緊急停車”，在避免事故擴大的情況下最大限度地保證設備的運行效率，不妨礙其他環節工藝流程的正常開展;再比如說是臨時發生的全面停電、停水等情況，就要歸于“全面緊急停車”的類型，避免設備在缺水的條件下持續運行而造成的不必要的損耗。需要強調的一點是，緊急停車技術的主要目的是保證化工生產過程的安全性、保障人民的生命財產安全，甚至國家的財產安全，因而對于緊急停車系統的準確性和靈敏性的要求都偏高，為了實現停車系統的更好的工作，一般來說停車系統需要具備好檢測、邏輯和執行三大模塊并配備相應的備用模塊以應對突發情況。

系統更好地工作，一般來說停車系統需要具備好檢測、邏輯和執行三大模塊并配備相應的備用模塊以應對突發情況。

4 結束語

綜上所述，自動化控制技術和安全聯鎖在化工安全生產中的應用具有必然性和必要性，它既是化工產業可持續發展的必然需求，也能夠為化工產業的進一步發展提供動力支持。具體表現在以下幾個方面：①對設備進行實時監測并做出故障診斷;②緊密監控儀表盤上的數值，保證生產安全;③柔性自動化生產幫助技術人員提高工作效率;④緊急停車系統在規避生產風險中的重要作用。盡管該技術的好處很多，效果明顯，但在我國的使用并不是非常普遍，尤其是在小規模的化工企業中，由于成本預算等問題的考量，最終沒有選擇技術的運用，希望不久的將來，技術能夠持續改進，保證每一個化工生產環節的安全性。

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