代智毅

（陜西延長石油延安能源化工有限責(zé)任公司，陜西延安 727500）

1 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤化工生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）促進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量水平的提升。在傳統(tǒng)的煤化工生產(chǎn)實(shí)踐中，更多操作均需要人工完成，因此整個(gè)生產(chǎn)過程會(huì)受到更多人為因素的影響。例如，在進(jìn)行生產(chǎn)原材料的人工配制中，難免會(huì)發(fā)生多配或是少配的問題，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量水平的下降。在煤化工生產(chǎn)實(shí)踐中引入機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)就能夠規(guī)避上述問題的發(fā)生，依托機(jī)械自動(dòng)化操作替代人工操作，消除人為因素影響，保證煤化工生產(chǎn)長期規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)開展，從而達(dá)到維護(hù)、提升煤化工生產(chǎn)質(zhì)量水平的效果。

（2）促進(jìn)生產(chǎn)效率水平的提升。在機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的支持下，煤化工生產(chǎn)可以持續(xù)24 h 不間斷開展，且整個(gè)生產(chǎn)過程、機(jī)械設(shè)備均能夠在實(shí)時(shí)監(jiān)管條件下平穩(wěn)運(yùn)行[1]。相比于傳統(tǒng)人工生產(chǎn)與管理，這種基于機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的煤化工生產(chǎn)及管理效率水平更高，且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障問題的及時(shí)、迅速處理，達(dá)到整體提升煤化工生產(chǎn)效率的目標(biāo)。

（3）促進(jìn)生產(chǎn)安全水平的提升。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤化工生產(chǎn)中的應(yīng)用能夠減少生產(chǎn)現(xiàn)場的人員數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程以及所有機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行安全監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)故障問題后能夠自動(dòng)完成故障分析，向相關(guān)人員輸出故障信息，并及時(shí)停止設(shè)備運(yùn)行，能夠體現(xiàn)出對(duì)生產(chǎn)安全的有效維護(hù)。

2 煤化工安全生產(chǎn)中常見的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 信息自動(dòng)化技術(shù)

設(shè)定信息技術(shù)程序，促使煤化工生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備可以在預(yù)設(shè)程序的指導(dǎo)下安全、自動(dòng)化運(yùn)行。此時(shí)，需要提前落實(shí)對(duì)生產(chǎn)與設(shè)備運(yùn)行程序的設(shè)定，包括機(jī)械設(shè)備的工藝數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、工藝輔助設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫管理等，將技術(shù)參數(shù)插入機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)實(shí)踐中，保證所有機(jī)械設(shè)備始終在符合相關(guān)程序要求以及技術(shù)參數(shù)要求的條件下自動(dòng)運(yùn)行。依托信息自動(dòng)化技術(shù)的利用，能夠加速先進(jìn)技術(shù)整合應(yīng)用，推動(dòng)煤化工生產(chǎn)一體化，促使信息數(shù)據(jù)的收集速度以及利用率有所提升，保證在管理信息系統(tǒng)、安全技術(shù)信息系統(tǒng)的綜合管控條件下實(shí)現(xiàn)煤化工生產(chǎn)質(zhì)量與效率水平的提高。

2.2 機(jī)械智能化技術(shù)

依托信息系統(tǒng)提前設(shè)定的技術(shù)參數(shù)，整合人工智能化手段以及機(jī)械自動(dòng)化手段，完成對(duì)煤化工生產(chǎn)的管控，促使機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行與自我管控成為現(xiàn)實(shí)，而這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)就需要機(jī)械智能化技術(shù)的支持。相比于傳統(tǒng)的人工運(yùn)算與管控而言，機(jī)械智能化技術(shù)在煤化工生產(chǎn)與設(shè)備管控中所顯現(xiàn)出的反應(yīng)速度與精準(zhǔn)程度更理想，提升了機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)的靈活性水平以及安全性水平，有效規(guī)避人為因素對(duì)煤化工生產(chǎn)所造成的影響。同時(shí)，機(jī)械智能化技術(shù)在煤化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用也促使生產(chǎn)資源利用率、生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益有所提升，為智慧煤化工企業(yè)的建設(shè)提供支持。

2.3 機(jī)械管理自動(dòng)化技術(shù)

在應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)展開煤化工生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定以及生產(chǎn)參數(shù)的保存均需要計(jì)算機(jī)完成，以此助推生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)管理的自動(dòng)化落實(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫內(nèi)保存參數(shù)的對(duì)比，可以更為直觀、明確地反映出當(dāng)前煤化工生產(chǎn)狀態(tài)以及生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)[2]。結(jié)合對(duì)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集與研究，對(duì)比使用者反饋情況，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)迅速完成對(duì)現(xiàn)存問題的挖掘與定位，及時(shí)制定并落實(shí)問題處理方案，從而達(dá)到提升煤化工生產(chǎn)質(zhì)量水平的效果，促使機(jī)械管理自動(dòng)化成為現(xiàn)實(shí)。在基于機(jī)械管理自動(dòng)化技術(shù)的煤化工生產(chǎn)實(shí)踐中，需要同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制以及人工輔助選擇，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)不同生產(chǎn)需求的應(yīng)對(duì)與滿足；通過柔性機(jī)械管理自動(dòng)化的落實(shí)，可以結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況完成對(duì)生產(chǎn)程序的靈活調(diào)整與運(yùn)用，支持大規(guī)模生產(chǎn)，并體現(xiàn)出對(duì)煤化工生產(chǎn)質(zhì)量水平以及實(shí)際效率的有效維護(hù)。

3 機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤化工安全生產(chǎn)中的具體應(yīng)用

3.1 煤化工生產(chǎn)線中的直接控制

通過在煤化工生產(chǎn)中引入機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)安全與效率的更好維護(hù)，還能夠完成對(duì)煤化工生產(chǎn)線的直接控制，支持煤化工生產(chǎn)線智能化建設(shè)。先進(jìn)控制系統(tǒng)是機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)支持下對(duì)煤化工生產(chǎn)線進(jìn)行直接控制的常見系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤化工生產(chǎn)線的智能控制，解放相關(guān)人員的“雙手”。先進(jìn)控制系統(tǒng)使工作人員從傳統(tǒng)被動(dòng)應(yīng)付平穩(wěn)生產(chǎn)的繁瑣操作行為中抽身，集中于思考提升裝置運(yùn)行品質(zhì)。實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，并確保最高水平的生產(chǎn)效率，促使煤化工企業(yè)從傳統(tǒng)的關(guān)注裝置運(yùn)行平穩(wěn)的監(jiān)控模式向監(jiān)視裝置運(yùn)行狀態(tài)模式轉(zhuǎn)變、從過程實(shí)操模式到系統(tǒng)監(jiān)視模式轉(zhuǎn)變、從傳統(tǒng)的關(guān)注過程平穩(wěn)運(yùn)行向致力于思考提升裝置經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變。例如，依托PID+APC+一鍵負(fù)荷升降組合技術(shù)的應(yīng)用，可以從回路級(jí)、單元級(jí)、單元間逐級(jí)提升裝置自動(dòng)化水平，在平穩(wěn)優(yōu)化控制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升，建立跨區(qū)域、跨控制器關(guān)聯(lián)模型及關(guān)聯(lián)約束策略；實(shí)現(xiàn)全裝置物料、能量關(guān)聯(lián)解耦，達(dá)到全工況負(fù)荷自動(dòng)升降，自動(dòng)跟蹤優(yōu)化控制，提升裝置運(yùn)行品質(zhì)，形成了高度自動(dòng)化操控中心。

另外，通過機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)與信息技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的綜合應(yīng)用，能夠搭建起煤化工安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化信息管理系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系建設(shè)，促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和信息管理技術(shù)在安全生產(chǎn)中的融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理體系規(guī)范化、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、管理流程信息化、現(xiàn)場管控智能化、考核評(píng)價(jià)自動(dòng)化、監(jiān)督管控全程化、工作改進(jìn)持續(xù)化，全面提升安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化管理水平。煤化工安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化信息管理系統(tǒng)在直接控制煤化工生產(chǎn)線中也能夠發(fā)揮出較好作用，助推煤化工安全生產(chǎn)的升級(jí)。

3.2 急?？刂葡到y(tǒng)的應(yīng)用

煤化工生產(chǎn)復(fù)雜程度相對(duì)較高，多種因素均有可能對(duì)煤化工生產(chǎn)造成影響，并引發(fā)安全事故[3]。誠然，依托事故應(yīng)急處置的實(shí)施能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤化工生產(chǎn)過程中安全事故發(fā)生概率及其影響程度的降低，但是這樣的操作無法保證在發(fā)生安全事故的第一時(shí)間就實(shí)現(xiàn)故障定位與處理，最終使得引發(fā)的負(fù)面影響或損失增大。為避免上述問題的發(fā)生，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用受到更多關(guān)注，依托急?？刂葡到y(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用，能夠達(dá)到消除上述問題發(fā)生的效果，有效防止安全事故危害持續(xù)擴(kuò)大。

在急停控制系統(tǒng)的支持下，一旦發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況未達(dá)到煤化工安全生產(chǎn)水平以及相關(guān)質(zhì)量要求時(shí)，能夠迅速向工作人員發(fā)出提示，并第一時(shí)間組織更新?lián)Q代，體現(xiàn)出對(duì)煤化工生產(chǎn)安全性以及效率水平的有效維護(hù)，延長煤化工生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際使用年限。同時(shí)，在發(fā)生突發(fā)事故問題的條件下，急?？刂葡到y(tǒng)還能夠迅速完成對(duì)相應(yīng)故障生產(chǎn)線運(yùn)行的暫停，避免事故危害進(jìn)一步擴(kuò)大，隔絕事故發(fā)生位置與其他煤化工生產(chǎn)設(shè)備。而在完成對(duì)相應(yīng)事故的處理后，可以利用急?？刂葡到y(tǒng)將相應(yīng)生產(chǎn)線（設(shè)備）由暫停狀態(tài)恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)，防止煤化工生產(chǎn)線與生產(chǎn)設(shè)備的長時(shí)間停運(yùn)。

3.3 實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)的應(yīng)用

通過在煤化工生產(chǎn)中引入實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)，能夠推動(dòng)煤化工生產(chǎn)的安全性與可靠性水平，依托機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的綜合利用，迅速挖掘與精準(zhǔn)定位煤化工生產(chǎn)線或是相關(guān)設(shè)備的突發(fā)性故障問題，提示相關(guān)人員第一時(shí)間組織處理，支持煤化工生產(chǎn)長期安全、平穩(wěn)展開。

為保證煤化工生產(chǎn)的安全性，必須要定期針對(duì)生產(chǎn)中使用的所有機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備實(shí)施檢查，落實(shí)故障隱患排除。但是，由于在實(shí)際煤化工生產(chǎn)中所應(yīng)用的設(shè)備較為多樣，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜性明顯，因此單純依賴人工巡檢難以最大程度實(shí)現(xiàn)對(duì)其安全性的維護(hù)，也無法及時(shí)展開對(duì)相應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備故障問題的判斷，從而導(dǎo)致設(shè)備安全性下降。出于規(guī)避上述問題的考量，搭建并引入實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)是必然選擇，實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行信息，結(jié)合傳感器將信息傳遞至控制系統(tǒng)內(nèi)綜合分析，及時(shí)落實(shí)運(yùn)行異常問題與事故的判斷，并同時(shí)發(fā)出預(yù)警提示信息，指導(dǎo)相關(guān)人員完成故障處理方案的迅速、準(zhǔn)確、科學(xué)設(shè)定并投入故障排查處理工作中，減少或避免故障維修期間停機(jī)，體現(xiàn)出對(duì)煤化工生產(chǎn)安全、高效的更好維護(hù)。

需要注意的是，為確保實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)能夠在實(shí)際的煤化工安全生產(chǎn)中得到深入應(yīng)用，提高煤化工安全生產(chǎn)中機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用程度，需要在引入實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)的同時(shí)，針對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用展開培訓(xùn)。在此過程中，應(yīng)當(dāng)安排行業(yè)專家從實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)功能設(shè)置操作規(guī)程：實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)使用操作，設(shè)備安裝、設(shè)置、維護(hù)，實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)及監(jiān)測儀器使用管理規(guī)范以及現(xiàn)場操作注意事項(xiàng)；實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)常見故障判定及故障排除方法；各類傳感器調(diào)校方法及規(guī)范；各類傳感器的性能及故障判定、排除方法；管線敷設(shè)、吊掛標(biāo)準(zhǔn)；監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備、設(shè)施及各類傳感器，入井使用前測試、檢測、調(diào)試規(guī)范[4]；線纜保護(hù)安全技術(shù)措施等方面全方位、系統(tǒng)、詳細(xì)的講解實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)使用、維護(hù)、管理，保證相關(guān)工作人員切實(shí)了解實(shí)時(shí)故障檢測系統(tǒng)功能以及使用技巧，提升煤化工生產(chǎn)的安全性與可靠性水平，避免在實(shí)際的煤化工生產(chǎn)期間發(fā)生更多、更為嚴(yán)重的故障問題。

3.4 安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用

安全儀表系統(tǒng)在煤化工安全生產(chǎn)中的投放與應(yīng)用，能夠依托串行通信將數(shù)據(jù)和警報(bào)有效地傳輸?shù)较嚓P(guān)的控制系統(tǒng)和操作員工作站，并將有用的診斷信息發(fā)送到控制層，保證相關(guān)管理人員能夠迅速、準(zhǔn)確地掌握生產(chǎn)現(xiàn)場信息，并支持對(duì)誤跳閘的有效規(guī)避。對(duì)于安全儀表系統(tǒng)而言，其普遍基于完全的三冗余（TMR）架構(gòu)，包括控制器、輸入輸出模塊和通訊，最大限度地兼顧安全性和可用性，可為機(jī)組和裝置提供高可靠的安全和關(guān)鍵控制一體化解決方案，對(duì)煤化工行業(yè)發(fā)展具有重要意義。

在進(jìn)行安全儀表系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，需要引入更為先進(jìn)的控制算法，著力完成更為開放的軟件操作平臺(tái)建立，提升系統(tǒng)的安全性、可用性以及可維護(hù)性，重點(diǎn)為煤化工安全生產(chǎn)中所使用的機(jī)組、裝置等提供安全保障。安全儀表系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）容錯(cuò)控制系統(tǒng)。安全儀表系統(tǒng)的硬件具備較高的診斷覆蓋率，無單電故障且支持在線維護(hù)工作。

（2）更短掃描周期。安全儀表系統(tǒng)主控制器的掃描周期最小可以達(dá)到5 ms，系統(tǒng)整體的響應(yīng)時(shí)間長度最小可以達(dá)到15 ms 的水平。

（3）多任務(wù)。在安全儀表系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，能夠在同一套系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)完成快任務(wù)以及慢任務(wù)。例如，ESD 任務(wù)周期為100 ms，機(jī)組控制任務(wù)周期為20 ms。

（4）智能儀表集成。在安全儀表系統(tǒng)內(nèi)包含著AO 模塊以及AI 模塊，支持在系統(tǒng)內(nèi)部完成對(duì)ART協(xié)議的解析，且不需要額外引入其他設(shè)備；HART 信號(hào)分配、協(xié)議轉(zhuǎn)換以及安全儀表系統(tǒng)物理上融為一體。

（5）信息安全。所有投入煤化工安全生產(chǎn)中的安全儀表系統(tǒng)，均需要符合ISAEDSA 以及IEC62443標(biāo)準(zhǔn)信息安全要求，在必要條件下，相應(yīng)系統(tǒng)也需要通過國際權(quán)威機(jī)構(gòu)SLI 認(rèn)證[5]。

（6）電能質(zhì)量監(jiān)測。對(duì)于安全儀表系統(tǒng)中的機(jī)架內(nèi)電源模塊而言，其可以完成對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量水平的實(shí)時(shí)性監(jiān)控，并自動(dòng)在非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)落實(shí)對(duì)相應(yīng)監(jiān)測結(jié)果的統(tǒng)一存儲(chǔ)；主控制器周期性實(shí)施對(duì)監(jiān)測結(jié)果的讀取，并在上位機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測結(jié)果的顯示。

（7）獨(dú)立超速保護(hù)模塊。安全儀表系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有獨(dú)立的超速保護(hù)模塊，相應(yīng)時(shí)間始終維持在不超過12ms 的水平，切實(shí)滿足AP1670要求。

4 結(jié)束語

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在煤化工生產(chǎn)中能夠發(fā)揮出較為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。生產(chǎn)實(shí)踐中，信息自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)械智能化技術(shù)、機(jī)械管理自動(dòng)化技術(shù)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，支持著生產(chǎn)質(zhì)量、效率以及安全水平的提升，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤化工生產(chǎn)過程以及所有機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化、智能化管控，推動(dòng)著煤化工生產(chǎn)與管理工作的升級(jí)。