李喜鴿 趙乾

摘 要：在絕大多數(shù)的化工企業(yè)生產(chǎn)中，因生產(chǎn)需要或技術(shù)限制，通常會(huì)涉及到一些危險(xiǎn)性較強(qiáng)的工藝技術(shù)，為生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)了一定的事故風(fēng)險(xiǎn)。基于此，文章闡述了化工企業(yè)常用的幾種自動(dòng)化控制技術(shù)和其在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，并對(duì)所用到的安全聯(lián)鎖方式進(jìn)行優(yōu)化，在滿足危險(xiǎn)工藝自動(dòng)化控制的同時(shí)，對(duì)安全聯(lián)鎖進(jìn)行改造優(yōu)化，這樣可以在一定程度上提高化工企業(yè)生產(chǎn)的安全性，降低企業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

關(guān)鍵詞：化工企業(yè) ;危險(xiǎn)工藝 ;自動(dòng)化控制 ;安全聯(lián)鎖優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TP273 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001-5922（2020）10-0131-03

Abstract：In the production of the vast majority of chemical companies， due to production needs or technical limitations， some more dangerous process technologies are usually involved， which brings a certain story risk to the production process. this paper describes several automation control technologies commonly used by chemical companies and their application in actual production， and optimizes the safety interlocking methods used.While satisfying the automation control of hazardous processes，the safety interlock is reformed and optimized， which can improve the production safety of chemical enterprises to a certain extent and reduce the production risk coefficient of enterprises.

Key words：chemical enterprise; dangerous process; automatic control; safety interlock optimization

0 引言

當(dāng)今化工企業(yè)的發(fā)展進(jìn)程中，由于資金、政策、人員素質(zhì)或技術(shù)儲(chǔ)備等方面的原因，導(dǎo)致不同的化工企業(yè)之間對(duì)工藝的自動(dòng)化應(yīng)用和控制水平差距較大，這種差距在中小型企業(yè)中尤為明顯，其資金有限，工藝差距水平較高，并且企業(yè)中應(yīng)用的設(shè)備自動(dòng)化水平低等原因都間接造成了中小型化工企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的危險(xiǎn)系數(shù)和事故率普遍較高，不利于化工企業(yè)順暢、高效的生產(chǎn)?；谏鲜鰡?wèn)題，在化工企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，需要采用相應(yīng)的措施改進(jìn)企業(yè)的化工設(shè)備，提高設(shè)備的自動(dòng)化控制水平。基于此種目的，采取先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)、設(shè)計(jì)安全聯(lián)鎖優(yōu)化方案，提高化工生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制水平，在改造安全聯(lián)鎖功能的同時(shí)從整體上提升化工企業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率及安全性，確保化工企業(yè)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1? ? ? 化工企業(yè)中常用的自動(dòng)化控制及安全聯(lián)鎖方式

對(duì)當(dāng)前化工企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析可知，化工企業(yè)中常用的工藝過(guò)程自動(dòng)化控制及安全聯(lián)鎖方式多種多樣，有可編程序控制器、DCS 集散控制系統(tǒng)和ESD 緊急停車系統(tǒng)應(yīng)用等，具體的論述如下。

1）可編程序控制器。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，可編程序控制器主要是指可以提供編程環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化的邏輯控制器。通過(guò)編程可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)程序的全方面控制，完成整個(gè)任務(wù)的全生命執(zhí)行周期，確?；ぱb置自動(dòng)化生產(chǎn)的進(jìn)行及設(shè)備的聯(lián)鎖控制。一般來(lái)說(shuō)，可編程序控制器主要應(yīng)用于成套設(shè)備控制中，用以開(kāi)展一些邏輯簡(jiǎn)單、任務(wù)量小的自動(dòng)控制。

2） DCS 集散控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、測(cè)試和運(yùn)行離不開(kāi)DCS中的操作站，同時(shí)也離不開(kāi)相關(guān)的軟件支持。另外還包括操作系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境、測(cè)試工具以及編程語(yǔ)言等。在操作站需要運(yùn)行具有一系列功能的軟件，用以支持DCS的完善性，例如對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作、網(wǎng)絡(luò)管理功能和圖形處理功能等。自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)控制主要采用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，DCS系統(tǒng)組成框圖見(jiàn)圖1所示。

3） ESD 緊急停車系統(tǒng)。隨著生產(chǎn)理念的不斷優(yōu)化，ESD系統(tǒng)的設(shè)備配置也需要隨之進(jìn)行更新和優(yōu)化，例如，實(shí)現(xiàn)功能復(fù)雜化的轉(zhuǎn)變和性能的提升等。通常情況下ESD系統(tǒng)在程序中是處于靜態(tài)的，不會(huì)全程參與生產(chǎn)過(guò)程。當(dāng)有緊急狀況發(fā)生時(shí)，會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出一定的聯(lián)鎖信號(hào)，運(yùn)行的裝置和設(shè)備會(huì)根據(jù)信號(hào)陸續(xù)地進(jìn)入安全保護(hù)狀態(tài)，有效地降低了危險(xiǎn)系數(shù)，并減少了危險(xiǎn)傷害。

2? ? ? 化工企業(yè)危險(xiǎn)工藝自動(dòng)化控制的實(shí)際應(yīng)用

2.1? ? 聚合反應(yīng)器中應(yīng)用自動(dòng)化控制

在聚合反應(yīng)器中選擇自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其目的是加強(qiáng)對(duì)壓力調(diào)節(jié)的自動(dòng)化控制，包括實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)器的壓力狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置，使反應(yīng)器保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，若在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)超壓?jiǎn)栴}，自動(dòng)化控制技術(shù)可自動(dòng)、及時(shí)地采取相應(yīng)措施，例如基于安全聯(lián)鎖機(jī)制關(guān)閉其進(jìn)料口，并且能及時(shí)自動(dòng)地加入聚和反應(yīng)終止劑，暫停生產(chǎn)運(yùn)作并通過(guò)其他系統(tǒng)關(guān)聯(lián)進(jìn)行泄壓，自動(dòng)開(kāi)啟冷卻降溫功能、同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全卸放功能的自動(dòng)化控制，物料泄放出來(lái)之后能夠?qū)崿F(xiàn)安全回收。

2.2? ?化學(xué)反應(yīng)器中應(yīng)用自動(dòng)化控制

一般的化學(xué)反應(yīng)在過(guò)程中會(huì)釋放出熱量，與聚合反應(yīng)器的自動(dòng)化控制系統(tǒng)選擇相似，一般的化學(xué)反應(yīng)器在化工企業(yè)中的危險(xiǎn)隱患較高，工藝特點(diǎn)復(fù)雜，對(duì)工藝參數(shù)要求極高。所以，化學(xué)反應(yīng)器也同樣需要采用相應(yīng)的報(bào)警和安全聯(lián)鎖裝置加以保護(hù)和預(yù)防，從而使操作人員能夠及時(shí)有效地掌握攪拌的運(yùn)行狀況。其對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，流量控制和溫度控制。

1）通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)及輔助技術(shù)嚴(yán)格控制化學(xué)反應(yīng)器的流量，規(guī)范反應(yīng)過(guò)程中需要的材料配比，提高其生產(chǎn)安全性，降低安全系數(shù)，減少人為操作失誤現(xiàn)象。

2）通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)器溫度的嚴(yán)格控制和調(diào)節(jié)，通過(guò)溫度參數(shù)設(shè)置，實(shí)時(shí)比對(duì)當(dāng)前溫度，一旦溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度出現(xiàn)偏差則會(huì)緊急中止，避免發(fā)生安全事故。

3）除此之外，還需要對(duì)攪拌機(jī)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控等，包括電流、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的監(jiān)控。

2.3? ?蒸餾塔中應(yīng)用自動(dòng)化控制

在混合液的分離提純工藝中，所涉及的技術(shù)主要為蒸餾技術(shù)。通過(guò)自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸餾塔系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)和被調(diào)節(jié)參數(shù)的監(jiān)測(cè)和報(bào)警，及時(shí)提醒或中止因參數(shù)缺少或過(guò)量引起的蒸餾異常，保證蒸餾質(zhì)量和安全施工。

2.4? ?自動(dòng)化控制在換熱器中的應(yīng)用

在基本單元模式工藝過(guò)程中，通常用到的設(shè)備為冷卻器和冷凝器等換熱器設(shè)備，自動(dòng)化控制主要用于調(diào)節(jié)控制溫度參數(shù)，包括兩方面，一是對(duì)有效傳熱面積進(jìn)行調(diào)節(jié)，二是根據(jù)工藝物料出口溫度對(duì)載體流量進(jìn)行冷（熱）調(diào)節(jié)，并相應(yīng)的改變溫差等。

2.5? ?危險(xiǎn)物料儲(chǔ)罐

在對(duì)危險(xiǎn)物料的儲(chǔ)存設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制其液位、壓力和溫度等各項(xiàng)指標(biāo)，在任何一個(gè)指標(biāo)超出限值時(shí)及時(shí)做出提示并中止工作。對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行安全措施保障的設(shè)置，例如在儲(chǔ)罐頂部設(shè)置氮封裝置、噴淋水等降溫裝置，用以防出現(xiàn)泄露或高溫高壓等危險(xiǎn)狀況;通過(guò)在設(shè)備隔堤內(nèi)設(shè)置可燃或有毒氣體報(bào)警檢測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍超標(biāo)的易燃或和有毒氣體。另外，在工作場(chǎng)所還要配置一定量的滅火設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一定的防火滅火能力。

3? ? ? 化工企業(yè)危險(xiǎn)工藝中安全聯(lián)鎖優(yōu)化

3.1? ?分析危險(xiǎn)工藝風(fēng)險(xiǎn)因素

不滿足安全要求的危險(xiǎn)工藝自動(dòng)化控制和安全聯(lián)鎖企業(yè)需要進(jìn)行優(yōu)化改造。改造之前首先要分析工藝裝置結(jié)構(gòu)，了解裝置在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)性的對(duì)存在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。

1）分析原料性質(zhì)。在進(jìn)行化工生產(chǎn)之前，需要了解化工原料各種特性，并采用適當(dāng)?shù)纳瘷z驗(yàn)方法以對(duì)其化學(xué)特性和物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的掌握。通過(guò)建立模型或軟件分析，明確其危險(xiǎn)程度，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行安全聯(lián)鎖優(yōu)化。

2）施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)分析。根據(jù)原料及產(chǎn)品性質(zhì)決定的危險(xiǎn)系數(shù)，結(jié)合生產(chǎn)工藝綜合研究，對(duì)其在應(yīng)用過(guò)程中存在的危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，確保掌握每一步的化學(xué)反應(yīng)存在的主要危險(xiǎn)。

3）硬件狀態(tài)分析。工作人員需要對(duì)化工企業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)裝置如反應(yīng)器等進(jìn)行應(yīng)用狀態(tài)檢查，對(duì)其在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的危險(xiǎn)程度進(jìn)行有效分析。對(duì)工藝中用到的反應(yīng)器、儲(chǔ)罐等主要危險(xiǎn)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行分析，包括其新舊程度、質(zhì)地材料、生產(chǎn)日期和容易大小等，保證其安全性和穩(wěn)定性。

3.2? ?制定安全聯(lián)鎖改造實(shí)施方案

1）結(jié)合上文中提到的安全聯(lián)鎖裝置和控制系統(tǒng)，如可編程序控制器、DCS 集散控制系統(tǒng)和ESD 緊急停車系統(tǒng)等，為化工企業(yè)量身訂制輔助應(yīng)用軟件，根據(jù)工藝流程及其控制要點(diǎn)和參數(shù)，確定與其相適應(yīng)的自動(dòng)控制方法，并確定安全聯(lián)鎖控制點(diǎn)，加強(qiáng)軟件在實(shí)施過(guò)程中的可行性和有效性。

2）采用安全儀表系統(tǒng)（SIS）實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝的準(zhǔn)確控制。

3）重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)于燃易爆物體儲(chǔ)罐的監(jiān)控和控制，根據(jù)設(shè)備內(nèi)介質(zhì)及儲(chǔ)存量和安全聯(lián)鎖控制方案要求，確定其安全設(shè)施的位置和數(shù)量。

4）最后，尋求有一定能力和資質(zhì)的企業(yè)，提供合理的人才實(shí)施設(shè)計(jì)方案，從而保證安全聯(lián)鎖裝置的安裝和調(diào)試工作的順利開(kāi)展，當(dāng)然，設(shè)計(jì)方案要嚴(yán)格與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相符合。從企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，企業(yè)還需要加強(qiáng)技術(shù)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)。

3.3? ?優(yōu)化改造中存在的問(wèn)題

由于技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)能力和管理政策等因素的影響，相關(guān)企業(yè)在對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行改造和優(yōu)化的過(guò)程中，不可避免的會(huì)遇到一些相關(guān)問(wèn)題。例如一些規(guī)模小、經(jīng)濟(jì)效益低的小型化工企業(yè)中，設(shè)備更新不及時(shí)，使用時(shí)間較長(zhǎng)等，造成一些危險(xiǎn)原料的容器比較陳舊，質(zhì)量下降;一些安全儀表年久失修，導(dǎo)致精確度較低，且易出現(xiàn)失靈狀況，這些都為一些不滿足安全要求的危險(xiǎn)工藝的自動(dòng)化控制和安全聯(lián)鎖優(yōu)化的推進(jìn)造成了客觀的阻礙，導(dǎo)致其優(yōu)化質(zhì)量較低，進(jìn)度較緩慢。另外，某些企業(yè)的管理理念無(wú)法適應(yīng)時(shí)代要求，只注重眼前利益，忽略企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致技術(shù)、人才的引入與培養(yǎng)得不到持續(xù)性保障，長(zhǎng)期以往，導(dǎo)致其與市場(chǎng)同期競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的差距越來(lái)越大，以至于再進(jìn)行工藝自動(dòng)化控制與安全聯(lián)鎖優(yōu)化時(shí)，得不到有力的技術(shù)和人才支撐。因此，對(duì)于自動(dòng)化控制和安全聯(lián)鎖的優(yōu)化要綜合考慮各方面因素，從全局出發(fā)制定優(yōu)化方案，保證優(yōu)化的順利進(jìn)行和優(yōu)化質(zhì)量。

4? ? ? 結(jié)語(yǔ)

文章主要分析了當(dāng)前化工企業(yè)中應(yīng)用的自動(dòng)化控制方式及安全聯(lián)鎖方式，并從實(shí)踐應(yīng)用角度對(duì)安全聯(lián)鎖進(jìn)行了優(yōu)化改造，從而確?；どa(chǎn)過(guò)程中的安全性，降低安全事故。同時(shí)，自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用還可以有效提升化工生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，優(yōu)化化工產(chǎn)品的生產(chǎn)流程，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，整體上保證了化工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提升。

參考文獻(xiàn)

[1]夏春谷，陳靜.化工企業(yè)危險(xiǎn)工藝自動(dòng)化控制及安全聯(lián)鎖改造[J].精細(xì)化工原料中間體，2016，（9）：550-551.

[2]朱道藩.化工企業(yè)危險(xiǎn)工藝自動(dòng)化控制及安全聯(lián)鎖改造[J].精細(xì)化工，2017，3（3）：424.

[3]張文效，耿云峰.化工企業(yè)危險(xiǎn)工藝自動(dòng)化控制及安全聯(lián)鎖改造[J].現(xiàn)代化工，2016，23（10）：450-451.

[4]盧政波.化工企業(yè)危險(xiǎn)工藝自動(dòng)化控制及安全連鎖改造[J].工程技術(shù)，2016（6）：160.

[5]耿令超，張燁，王文強(qiáng).化工企業(yè)危險(xiǎn)工藝自動(dòng)化控制及安全聯(lián)鎖改造[J].當(dāng)代化工研究，2020（04）：117-118.

[6]董工兵.研究化學(xué)工程與工藝自動(dòng)化的發(fā)展創(chuàng)新[J].化工管理，2019（26）：184-185.

[7]高明江.綠色化工技術(shù)在化學(xué)工程與工藝中的應(yīng)用研究[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2017，43（01）：35+76.