自動(dòng)化控制系統(tǒng)在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用及優(yōu)化研究

潘海林，鄭尚磊

（山東省華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

化工行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性行業(yè)，保證化工行業(yè)安全生產(chǎn)，是確保社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得實(shí)質(zhì)性成果的不二之選。但是從實(shí)際情況來(lái)看，受到發(fā)展時(shí)間比較短等原因的影響，我國(guó)的化工生產(chǎn)時(shí)至今日仍然存在效率低等一系列問(wèn)題，特別是化工安全生產(chǎn)方面存在的問(wèn)題更是給發(fā)展帶來(lái)了巨大隱患。在技術(shù)人員的不斷努力下，自動(dòng)化控制技術(shù)開(kāi)始在化工安全生產(chǎn)中發(fā)揮作用，扮演了極為重要的角色。

1 自動(dòng)化控制在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前化工行業(yè)的內(nèi)部競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，為了搶占更多的市場(chǎng)份額，各大化工企業(yè)紛紛對(duì)原有的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，以期達(dá)到保障產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量以及生產(chǎn)效率的目的，從而提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力，在愈發(fā)激烈的競(jìng)爭(zhēng)中拔得頭籌。自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，從一定程度上起到了在提升生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，保證了化工生產(chǎn)的安全性。自動(dòng)化控制在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用主要可以從以下幾方面來(lái)體現(xiàn)。

1.1 安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用

化工產(chǎn)品有一定的特殊性，相比于常規(guī)的工業(yè)產(chǎn)品，化工產(chǎn)品一般都具有易燃易爆，甚至是腐蝕性、毒性等特性。在化工生產(chǎn)的過(guò)程中，生產(chǎn)企業(yè)需要合理控制溫度、濕度以及壓力壓強(qiáng)等數(shù)據(jù)，并保證每一項(xiàng)數(shù)據(jù)都精準(zhǔn)真實(shí)，絕不能出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差，否則可能會(huì)導(dǎo)致化工產(chǎn)品變性、擴(kuò)散等，進(jìn)而造成嚴(yán)重的安全事故。所以很多大型化工企業(yè)近年來(lái)都根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，引進(jìn)了安全儀表系統(tǒng)（SIS），這種特殊的儀表系統(tǒng)十分先進(jìn)，具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能，能夠?qū)どa(chǎn)過(guò)程中運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控，并第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)參數(shù)變化，將安全事故的發(fā)生幾率降到最低。從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用確實(shí)保證了化工生產(chǎn)的安全性以及可靠性，避免了許多不必要的安全隱患。這一系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾方面功能：

（1）安全儀表系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)控，并及時(shí)確認(rèn)化工生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況，根據(jù)監(jiān)測(cè)得到的參數(shù)確定系統(tǒng)和設(shè)備是否安全穩(wěn)定。

（2）安全儀表系統(tǒng)能夠在設(shè)備發(fā)生故障后第一時(shí)間分析異常數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)信息比對(duì)出發(fā)生故障的位置，確定運(yùn)行故障的性質(zhì)等，有助于工作人員快速檢修處理，保證化工生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行。

（3）安全儀表系統(tǒng)具有自動(dòng)解除功能，可以在查找故障以后保留數(shù)據(jù)，便于工作人員快速進(jìn)行更換或整修。

（4）在化工設(shè)備的故障徹底解決之前，安全儀表系統(tǒng)具有自動(dòng)化指令拒收功能，這樣一來(lái)就能將化工設(shè)備的故障影響降到最低，避免安全風(fēng)險(xiǎn)繼續(xù)擴(kuò)散。

（5）安全儀表系統(tǒng)具有防誤操作功能，在數(shù)據(jù)庫(kù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的支持下，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作人員的一些錯(cuò)誤操作，對(duì)不符合事先設(shè)定的運(yùn)行邏輯的操作進(jìn)行確認(rèn)，這對(duì)于提升化工安全生產(chǎn)水平有一定的積極作用。

1.2 過(guò)程監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

化工生產(chǎn)過(guò)程十分復(fù)雜，為了保證化工生產(chǎn)的安全性，提出了模型監(jiān)測(cè)的思路，但是模型監(jiān)測(cè)本身有一定的難度，很難在所有化工生產(chǎn)企業(yè)中進(jìn)行推廣，而通過(guò)基于專家知識(shí)的過(guò)程監(jiān)測(cè)方法來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的有效監(jiān)測(cè)，則能夠保證化工生產(chǎn)的安全性。這種監(jiān)測(cè)方法比較特殊，其主要是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的一些分析結(jié)果截取下來(lái)并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)，同時(shí)運(yùn)行診斷模塊等，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所有信息進(jìn)行有序的整理，同時(shí)還能夠通過(guò)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果確定化工生產(chǎn)過(guò)程的安全性，在此基礎(chǔ)上確定化工生產(chǎn)設(shè)備的故障時(shí)間，根據(jù)該時(shí)段內(nèi)的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析故障的幅度以及發(fā)生機(jī)理，從根本上達(dá)到避免化工安全生產(chǎn)事故的效果。

在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)模式越來(lái)越成熟的今天，化工生產(chǎn)基本都是利用大型機(jī)械設(shè)備開(kāi)展的，隨著生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)，機(jī)械設(shè)備往往會(huì)出現(xiàn)大量疲勞磨損、操作不當(dāng)以及化學(xué)物質(zhì)腐蝕等問(wèn)題，這對(duì)于化工生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行毫無(wú)裨益，甚至可能導(dǎo)致生產(chǎn)人員受到傷害，這不符合化工安全生產(chǎn)的要求，因此工作人員往往需要進(jìn)行化工設(shè)備的檢測(cè)等，但是傳統(tǒng)的人工檢查模式在大規(guī)模化工生產(chǎn)中并不具有太大的應(yīng)用價(jià)值，想要更好地發(fā)現(xiàn)潛在故障，就必須要借助自動(dòng)化故障診斷系統(tǒng)。自動(dòng)化故障診斷系統(tǒng)能夠解決人工檢查存在的一系列問(wèn)題，以最快的速度發(fā)現(xiàn)和處理其中存在的問(wèn)題，并根據(jù)工作人員輸入的故障維修模式進(jìn)行自行處理，在無(wú)法調(diào)整的情況下將會(huì)向工作人員報(bào)警，這樣一來(lái)工作人員就能更快更好地處理故障問(wèn)題。

1.3 緊急停車(chē)系統(tǒng)的應(yīng)用

對(duì)化工生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)是確保化工安全生產(chǎn)的重要手段，通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)的全過(guò)程全時(shí)段監(jiān)控，確保化工生產(chǎn)設(shè)備能夠始終保持正常運(yùn)行。目前已經(jīng)有一部分化工生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始引進(jìn)緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）并將其應(yīng)用到具體生產(chǎn)當(dāng)中去，保證了化工生產(chǎn)工藝參數(shù)的檢查頻率，在設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行并且各項(xiàng)參數(shù)都達(dá)到了設(shè)定好的停車(chē)標(biāo)準(zhǔn)之后，緊急停車(chē)系統(tǒng)將會(huì)取代過(guò)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)各設(shè)備進(jìn)行有效控制，并在緊急停車(chē)處理的基礎(chǔ)上，保證化工生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性、避免設(shè)備故障帶來(lái)的一系列安全風(fēng)險(xiǎn)。

我國(guó)的緊急停車(chē)系統(tǒng)發(fā)展歷程比較復(fù)雜，最早的一批緊急停車(chē)系統(tǒng)主要利用繼電器以及硬接線來(lái)作為控制單元，然而受到技術(shù)本身的限制，其經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)黏住等故障，不能保證緊急停車(chē)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，這不符合保障化工安全生產(chǎn)的有關(guān)要求。緊急停車(chē)系統(tǒng)還具有故障后無(wú)法檢測(cè)故障原因的弊端，因此逐漸被淘汰、不再應(yīng)用。

近年來(lái)，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)取得了前所未有的發(fā)展，化工安全生產(chǎn)的配套技術(shù)自然也如同雨后春筍般涌現(xiàn)，在保證化工安全生產(chǎn)水平方面發(fā)揮了巨大的作用，而傳統(tǒng)的以繼電器為基礎(chǔ)的緊急停車(chē)系統(tǒng)逐漸失去了光彩。目前，基于PLC 技術(shù)的緊急停車(chē)系統(tǒng)開(kāi)始受到人們的關(guān)注。它具有靈活性強(qiáng)、體積小以及編程設(shè)計(jì)方便等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，將基于PLC 技術(shù)中的緊急停車(chē)系統(tǒng)應(yīng)用到化工設(shè)備當(dāng)中去，能夠有效地提升系統(tǒng)的自動(dòng)診斷能力，以便更好地發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的故障，避免設(shè)備故障給化工生產(chǎn)帶來(lái)的一系列安全風(fēng)險(xiǎn)。

但是這并不意味著以PLC 為基礎(chǔ)的緊急停車(chē)系統(tǒng)就完全成熟，這一技術(shù)還有一定的局限性，它往往只能夠應(yīng)用在一些生產(chǎn)規(guī)模比較小、安全要求性能不高的化工企業(yè)當(dāng)中。從某種程度上來(lái)講，基于PLC的緊急停車(chē)系統(tǒng)比傳統(tǒng)的緊急停車(chē)系統(tǒng)更加高效快捷，這一系統(tǒng)的應(yīng)用是確保化工安全生產(chǎn)的必然選擇。

1.4 計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)很長(zhǎng)一段時(shí)間，在沒(méi)有應(yīng)用到化工安全生產(chǎn)方面以前，技術(shù)人員就已經(jīng)進(jìn)行了大量的應(yīng)用嘗試，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)化工生產(chǎn)的部分流程進(jìn)行輔助控制。從實(shí)際工作情況來(lái)看，確實(shí)取得了比較可觀的應(yīng)用成果，切實(shí)保證了化工生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。問(wèn)題在于，原有的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)只能對(duì)不同生產(chǎn)流程中的具體生產(chǎn)項(xiàng)目進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)，具有降低成本、提升生產(chǎn)效率等一系列優(yōu)點(diǎn)，但其未能覆蓋整個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程，這便影響了計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在化工生產(chǎn)制造中的應(yīng)用價(jià)值。經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的不斷努力，計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)也被稱為集成控制系統(tǒng)，是多重計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的總和，具有改進(jìn)后的多重應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，能夠使原本松散的計(jì)算機(jī)技術(shù)形成完整的系統(tǒng)，并在保證化工安全生產(chǎn)方面發(fā)揮重要作用。

根據(jù)計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，它確實(shí)從根本上保證了化工產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和工作效率，給化工企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從技術(shù)角度來(lái)看，計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)當(dāng)中包括了電子信息技術(shù)、現(xiàn)代化管理技術(shù)、先進(jìn)性材料實(shí)現(xiàn)技術(shù)等重要技術(shù)成果，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)、新型自動(dòng)化設(shè)備以及傳感器等先進(jìn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的功能。將其應(yīng)用到化工安全生產(chǎn)當(dāng)中，能夠從根本上解決化工生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)，確保化工生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.5 柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用

柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)最早起源于英國(guó)，是自動(dòng)化控制技術(shù)中最具代表性的一種技術(shù)。它指的是以生產(chǎn)信息為基礎(chǔ)、在信息儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和數(shù)字加工設(shè)備的配合下實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象控制目標(biāo)的技術(shù)。柔性自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)與化工安全生產(chǎn)的匹配度非常高，特別是其中的成組技術(shù)更是如此。成組技術(shù)指的是依據(jù)加工對(duì)象的加工需求，通過(guò)將加工對(duì)象成組排列的方式確保生產(chǎn)正常進(jìn)行的技術(shù)，借助這一技術(shù)化工生產(chǎn)人員將能夠選擇合適的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和加工設(shè)備，確保化工生產(chǎn)的效率和安全性。成組技術(shù)的特征非常清晰，主要通過(guò)金字塔模式進(jìn)行信息控制，在計(jì)算機(jī)設(shè)備的支持下完成化工生產(chǎn)信息的全面檢測(cè)，并結(jié)合事先確定下來(lái)的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，從根本上提升化工安全生產(chǎn)控制水平。

2 自動(dòng)化控制在化工安全生產(chǎn)中的優(yōu)化

目前我國(guó)的化工生產(chǎn)模式已經(jīng)比較成熟，特別是在自動(dòng)化控制技術(shù)不斷投入應(yīng)用的情況下，化工生產(chǎn)效率持續(xù)提升、化工生產(chǎn)成本得到控制，更重要的是化工生產(chǎn)的安全性也得到了保障，這更加貼合新時(shí)期工業(yè)生產(chǎn)安全發(fā)展的相關(guān)目標(biāo)。但是這并不意味著化工安全生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制已經(jīng)完全成熟，其中仍然存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)亟待解決，而采取行之有效的措施優(yōu)化自動(dòng)化控制在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，是未來(lái)工作的重中之重。

（1）加強(qiáng)安全管理。自動(dòng)化控制是一個(gè)比較大的概念，在技術(shù)人員的不懈努力下，我國(guó)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)越來(lái)越成熟，無(wú)論是應(yīng)用范圍還是應(yīng)用效果都較過(guò)去有了天翻地覆的變化，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)極其明顯，近年來(lái)更是在化工安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。化工企業(yè)需要對(duì)化工生產(chǎn)的步驟和環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制，嚴(yán)格遵守有關(guān)的法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中存在的問(wèn)題，第一時(shí)間解決問(wèn)題、避免發(fā)生安全事故，甚至是更嚴(yán)重的人身傷害問(wèn)題。也就是說(shuō)必須加強(qiáng)化工生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)工作。從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，自動(dòng)化控制在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用效果非常明顯，通過(guò)自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)所發(fā)出的預(yù)警信號(hào)更快識(shí)別故障問(wèn)題，能夠在不破壞化工生產(chǎn)秩序的基礎(chǔ)上保證安全生產(chǎn)，化工企業(yè)必須要重視對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的引進(jìn)和維護(hù)。

（2）代替人為操作。通常情況下，化工生產(chǎn)當(dāng)中涉及大量人工操作步驟，而人工操作往往伴隨著一定的操作誤差，但是化工生產(chǎn)本身非常復(fù)雜且精細(xì)，任何一個(gè)小誤差都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，并造成不可挽回的巨大損失。因此，目前越來(lái)越多的化工企業(yè)開(kāi)始采取措施控制人為因素影響下的誤差問(wèn)題，并根據(jù)化工生產(chǎn)的流程制定了解決方案。而應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)無(wú)疑是其中最具有代表性的一種舉措，通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)解決人工操作存在的誤差問(wèn)題，是目前最行之有效的方法，也是保證生產(chǎn)人員的生命安全、確保化工生產(chǎn)順利安全進(jìn)行的必然選擇。化工生產(chǎn)企業(yè)可結(jié)合自身發(fā)展目標(biāo)和實(shí)際生產(chǎn)需求，引進(jìn)和安裝自動(dòng)化控制設(shè)備，并建立健全自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)，以便于第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)存在的安全隱患，避免人工操作誤差帶來(lái)更大的負(fù)面影響。

（3）檢測(cè)設(shè)備性能。化工生產(chǎn)過(guò)程非常復(fù)雜，其中涉及到的許多安全風(fēng)險(xiǎn)很難進(jìn)行控制，只有從根本上著手才能避免風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，比如加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備的安全監(jiān)測(cè)及性能優(yōu)化就是未來(lái)工作的重中之重。化工生產(chǎn)設(shè)備的安全性很大程度上決定了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的安全性，做好化工生產(chǎn)設(shè)備的檢測(cè)工作是發(fā)現(xiàn)安全生產(chǎn)隱患、避免安全生產(chǎn)事故的有效措施。目前部分化工企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了設(shè)備性能檢測(cè)的重要性，也開(kāi)始借助自動(dòng)化控制技術(shù)進(jìn)行此項(xiàng)工作，確實(shí)取得了比較可觀的成果。在今后的發(fā)展中，化工企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身的生產(chǎn)計(jì)劃，盡快引進(jìn)相關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)，從根本上降低發(fā)生安全事故的幾率，確保化工生產(chǎn)安全穩(wěn)定地進(jìn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)愈發(fā)穩(wěn)固的今天，各種現(xiàn)代化技術(shù)紛紛涌現(xiàn)。自動(dòng)化控制技術(shù)是現(xiàn)代化技術(shù)的重要組成部分，它在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中扮演了極其重要的角色，承擔(dān)著提升生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的責(zé)任，也確實(shí)在許多工業(yè)生產(chǎn)中起到了這樣的作用。將自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用到化工安全生產(chǎn)中當(dāng)中，通過(guò)對(duì)緊急停車(chē)系統(tǒng)、過(guò)程監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)綜合控制系統(tǒng)等的應(yīng)用，切實(shí)提升化工生產(chǎn)安全性，是未來(lái)化工企業(yè)發(fā)展的重中之重。