自動化控制技術在石油化工企業安全生產中的運用

王春梅

摘要：在近期召開的全國危化品安全監管工作視頻會議上，應急管理部再次強調，要推進危化品安全專項整治三年行動集中攻堅，為“十四五”開好局創造良好安全環境。計劃到2020年底前完成涉及“兩重點一重大” 生產裝置和儲運設施自動化控制系統改造應用，重大危險源全部實現在線監測監控;到2022年底完成涉及硝化、氯化、氧化、重氮化、過氧化工藝裝置的上下游配套裝置自動化控制改造應用。自動化控制系統成為了石油化工企業生產設備的重要組成部分。

關鍵詞：全流程自動化改造;DCS;SIS;可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統;石油化工安全生產

引言

在近期召開的全國危化品安全監管工作視頻會議上，應急管理部再次強調，要推進危化品安全專項整治三年行動集中攻堅，為“十四五”開好局創造良好安全環境。計劃到2020年底前完成涉及“兩重點一重大”（重點監管的危險石油化工工藝、重點監管的危險化學品和危險化學品重大危險源） 生產裝置和儲運設施自動化控制系統改造應用，重大危險源全部實現在線監測監控;到2022年底完成涉及硝化、氯化、氧化、重氮化、過氧化工藝裝置的上下游配套裝置自動化控制改造應用。自動化控制系統成為了石油化工企業生產設備的重要組成部分。

國內石油化工企業裝備的自動化控制系統主要有集散控制系統（DCS）、可燃有毒檢測報警系統、安全儀表系統（SIS）、消防控制系統等。以下分別對各類系統具體應用進行描述。

1集散控制系統（DCS）

基本過程控制系統主流選擇集散控制系統（DCS），DCS用于生產過程的連續測量、常規控制（連續、順序、間歇等）、操作控制管理，保證生產裝置的平穩運行;是“動態”系統，始終對過程變量連續進行檢測、運算、監控預警和控制，確保產品的質量和產量，保障生產設備安全運行;在安全性、可靠性方面在滿足生產工藝控制要求精度前提下，必須定期對DCS系統進行全面的檢查和維修，尤其是可能引起系統故障的關鍵點進行檢測和必要的部件更換。

《危險化學品企業事故隱患排查治理實施導則》（安監總管三〔2012〕103號）明確要求儀表及控制系統的運行狀況穩定可靠，滿足危險化學品生產需求;按規定對儀表進行定期檢定或校準;現場儀表位號標識要求清晰等。

《關于加強化工過程安全管理的指導意見》（安監總管三〔2013〕88號）明確要求自動化控制系統能夠在異常工況監測預警。企業要裝備自動化控制系統，對重要工藝參數進行實時監控預警;要采用在線安全監控、自動檢測或人工分析數據等手段，及時判斷發生異常工況的根源，評估可能產生的后果，制定安全處置方案，避免因處理不當造成事故。

江蘇省發布了《省應急管理廳關于印發<本質安全診斷治理基本要求>的通知》（蘇應急〔2019〕53號），其中在本質安全診斷治理基本要求第三條對生產裝置、儲存設施全流程自動控制控制要求做出了具體要求，分別從工藝過程的實現和設備完好性要求的滿足等方向提出了自動化控制系統的設置標準。其他省份也根據管轄區域的具體情況制定了具體的實施方案。

2可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統

石油化工企業生產涉及易燃易爆、有毒有害等危險物料，可能應用了氧化、聚合、裂解、加氫等高溫高壓的化學反應，生產的安全穩定性尤其重要，一旦出現工藝反應失控、物料泄漏，后果非常嚴重。可燃有毒氣體檢測報警系統作為泄漏檢測的重要工具，可以幫助企業提前預判現場泄漏的發生。《石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》（GB/T 50493-2019）對石油化工企業在新建、擴建工程可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統設置提供了技術標準，在原有檢測儀表與基本過程控制系統卡件設置獨立的要求基礎上提出了更高的設置要求，獨立于基本過程控制系統，控制器要求獨立。一些地方標準進一步要求不間斷電源（UPS）也要進行獨立設置。

這也是在事故案例的慘痛教訓下制訂的應對措施，“11.28”河北盛華化工有限公司氯乙烯爆燃事故調查結果顯示就是因為氯乙烯氣柜發生泄漏，擴散到廠區外公路上，遇明火發生爆燃所導致，如果能夠有效利用可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統，這樣的事故是應該可以避免的。還有湖北十堰市張灣區艷湖社區集貿市場“6.13”重大燃氣爆炸事故，如果設置了監測系統，充分運用先進監測設備和大數據、物聯網等現代化科技手段，及時發現風險、管控風險、化解風險就不會有26人死亡，138人受傷這樣的重特大事故發生了。可燃氣體和有毒氣體監測報警系統為推動建立燃氣等城市生命線工程實現實時監測監控創造基礎，為重點行業企業裝上了“千里眼”，提高安全監管執法的精準性、實效性，更好的為企業安全運行保駕護航。

3安全儀表控制系統（SIS）

《電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全》（GB/T 20438）等同采用IEC 61508，在標準內容定義SIS為安全相關系統，將被控對象或設備稱為被控設備（EUC）。而《過程工業領域安全儀表系統的功能安全》（GB/T 21109）等同采用IEC 61511，將安全儀表系統SIS定義為用于執行一個或多個安全儀表功能的儀表系統，不論以哪個定義去描述都是不相互沖突的，只是從不同的角度出發對其進行描述。SIS是“靜態”系統，正常工況時，始終監視生產裝置的運行，系統輸出不變，對生產過程不產生影響;出現異常工況迅速處理，使危害降到最低，最大程度上使人員和生產裝置處于安全狀態。

在三年整改方案實施過程中各地以總方案為指導，根據本地區實際情況制訂了具體實施方案。其中江蘇省早在2018年為深刻吸取連云港聚鑫生物科技有限公司“12.9”重大爆炸事故教訓，全面診斷治理重點化工（危險化學品）企業（以下簡稱企業）重大生產安全事故隱患、安全設施設計和全流程自動化控制存在的突出問題，在全省開展重點化工（危險化學品）企業本質安全診斷治理專項行動。重點要求對涉及重點監管危險化工工藝的化工企業、構成一、二級重大危險源的化工（危險化學品）生產、經營企業、產品或原料自身具有爆炸性的化工企業進行診斷，其中自身具有爆炸性的產品或原料主要是指列入重點監管危險化學品名錄中的環氧乙烷、環氧丙烷、環氧氯丙烷、過氧乙酸、硝化纖維素、硝酸胍等16種化學品。通過診斷確認是否需要對控制系統進行升級改造，確定控制系統的SIL定級，是否需要升級設置SIS。

在SIS設置的過程中能夠企業更多的參考了GB/T 21109標準要求，通過對系統控制回路的安全完整性等級（SIL1-4，最高為4級）進行定級，判斷是否能滿足安全需要。通過儀表設備合理選擇、結構約束（冗余容錯）、檢驗測試周期以及診斷技術等手段，優化安全儀表功能設計，確保實現風險降低要求。

結語

綜上所述，自動化控制系統作為石油化工安全生產中重要的組成部分，通過不斷地在升級改造，在不同應用功能方面越來越專業化、系統化。在原有預警功能的基礎上通過系統運算預判功能的深化，對報警信息的分級處理等功能的不斷改進，使得員工在操作過程中更加便利，真正體現了自動化控制系統的便利和可靠。為企業安全生產信息化建設提供了現場數據與智能化控制的基礎。

參考文獻

[1]GB/T 21109，過程工業領域安全儀表系統的功能安全[S].

[2]GB/T 20438，電氣/電子/可編程電子安全相關系統的功能安全[S].

[3]GB/T 50493-2019，石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準[S].