周濤

盛虹煉化（連云港）有限公司 江蘇 連云港 222065

引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的發(fā)展，包括傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)分析、人工智能和云計(jì)算等領(lǐng)域的創(chuàng)新，新技術(shù)的應(yīng)用使得石化企業(yè)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)以及各種化學(xué)過程，從而可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障和危險(xiǎn)，且狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)還能夠通過數(shù)據(jù)分析和模型預(yù)測(cè)，幫助企業(yè)管理層制定更加精確的安全決策，降低事故發(fā)生的概率，所以需要推動(dòng)其在石化行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和員工的安全提供有力支持。

1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是一門涵蓋多領(lǐng)域的交叉學(xué)科，能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地獲取、分析和解釋各種對(duì)象或系統(tǒng)的狀態(tài)信息，對(duì)象或系統(tǒng)包括機(jī)械設(shè)備、電子系統(tǒng)、工業(yè)過程、環(huán)境條件、健康狀況等各種領(lǐng)域。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)在工業(yè)、軍事、醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)和許多其他領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，提高了安全性、可靠性和效率，降低了風(fēng)險(xiǎn)和成本。

從狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的基本原理來看，主要包括：①傳感器技術(shù)。傳感器是狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的核心組成部分之一，能夠?qū)⑽锢?、化學(xué)或生物信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。傳感器的選擇取決于監(jiān)測(cè)對(duì)象的特性，可以包括溫度傳感器、壓力傳感器、聲音傳感器、圖像傳感器等。傳感器的工作原理多種多樣，包括電阻、電容、聲波反射、光學(xué)反射等。②數(shù)據(jù)采集與處理。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)需要大量的數(shù)據(jù)來分析和解釋監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集傳感器生成的數(shù)據(jù)，通常包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)清洗等環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)處理則涉及信號(hào)處理、特征提取、數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)等方法，用于從海量數(shù)據(jù)中提取有用的信息[1]。③數(shù)據(jù)分析與模型建立，數(shù)據(jù)分析是狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的核心任務(wù)之一。通過統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)學(xué)建模和模式識(shí)別等技術(shù)，可以對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型有助于理解監(jiān)測(cè)對(duì)象的行為和性能，以及發(fā)現(xiàn)異?；驖撛趩栴}。④反饋與決策。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)不僅是數(shù)據(jù)的收集和分析，還包括了反饋和決策環(huán)節(jié)。當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到異?；騿栴}時(shí)，可以通過反饋機(jī)制通知相關(guān)人員或系統(tǒng)，以采取適當(dāng)?shù)拇胧?。決策支持系統(tǒng)可以幫助管理者根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)做出決策，以優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行。

2 狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在石化企業(yè)安全生產(chǎn)中的價(jià)值

石化企業(yè)的安全生產(chǎn)一直以來都備受關(guān)注，主要是因?yàn)樵谑a(chǎn)過程中存在著眾多的潛在危險(xiǎn)因素，如化學(xué)品泄漏、火災(zāi)爆炸、設(shè)備故障等，一旦發(fā)生事故，不僅可能導(dǎo)致人員傷亡，還可能造成環(huán)境污染和財(cái)產(chǎn)損失。因此，提高石化企業(yè)的安全生產(chǎn)水平一直是行業(yè)的首要任務(wù)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)作為一種強(qiáng)大的工具，已經(jīng)在石化企業(yè)安全生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的價(jià)值，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①預(yù)防事故。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括壓力、溫度、流量等參數(shù)，通過監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的故障和異常情況，從而能夠采取預(yù)防措施，避免事故的發(fā)生，有助于降低事故風(fēng)險(xiǎn)，保障員工和環(huán)境的安全；狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)還可以用于預(yù)測(cè)設(shè)備的壽命，通過監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況和性能，可以識(shí)別出哪些部件可能出現(xiàn)磨損或疲勞，從而可以提前計(jì)劃維護(hù)和更換工作，避免設(shè)備因故障導(dǎo)致事故發(fā)生。②提高生產(chǎn)效率。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)不僅可以用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀態(tài)，還可以用于監(jiān)測(cè)工藝參數(shù)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析工藝數(shù)據(jù)，可以識(shí)別出生產(chǎn)過程中的潛在問題和改進(jìn)空間，有助于優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本；石化生產(chǎn)過程中，設(shè)備故障可能導(dǎo)致生產(chǎn)線停機(jī)，造成生產(chǎn)損失，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題，從而可以采取預(yù)防性維護(hù)措施，減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)連續(xù)性。③降低維護(hù)成本。傳統(tǒng)的維護(hù)方式通常是定期檢查和維護(hù)設(shè)備，不管設(shè)備是否實(shí)際需要維修，該維護(hù)方式可能會(huì)浪費(fèi)人力和資源，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀況，只有在需要時(shí)才進(jìn)行維護(hù)，降低了維護(hù)成本；通過及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題并采取合適的維護(hù)措施，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以延長設(shè)備的壽命，降低了設(shè)備更換的頻率和成本，對(duì)于石化企業(yè)來說是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)利益[2]。④改善環(huán)境保護(hù)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以監(jiān)測(cè)化工過程中的各種參數(shù)，包括液位、壓力和流量等。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏或排放問題，從而采取措施減少化學(xué)品泄漏和環(huán)境污染；石化企業(yè)通常位于環(huán)境敏感區(qū)域，因此對(duì)環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)空氣和水質(zhì)等環(huán)境因素，以確保企業(yè)的生產(chǎn)不對(duì)周圍環(huán)境造成負(fù)面影響。

3 狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在石化企業(yè)安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 建設(shè)全面的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在建設(shè)全面的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，需要選擇合適的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，不同的生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備需要不同類型的傳感器來監(jiān)測(cè)溫度、壓力、流量、振動(dòng)等參數(shù)，所以必須根據(jù)具體的需求來選擇適合的監(jiān)測(cè)設(shè)備，確保其能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地采集數(shù)據(jù)。選擇合適的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備后，需要建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置或自動(dòng)化控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具備高可靠性和實(shí)時(shí)性，以確保數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)生成大量的數(shù)據(jù)，因此需要建立有效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以采用數(shù)據(jù)庫或云存儲(chǔ)等方式，確保數(shù)據(jù)安全、可靠地保存，且需要建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)和訪問控制等功能，以確保數(shù)據(jù)的完整性和可用性。為了更好地理解監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以采用數(shù)據(jù)可視化工具，將數(shù)據(jù)以圖形和圖表的形式呈現(xiàn)出來，有助于操作人員快速識(shí)別問題，并采取行動(dòng)，同時(shí)需要定期生成報(bào)告，匯總監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)和統(tǒng)計(jì)信息，以幫助管理層做出決策。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還應(yīng)具備故障診斷和維護(hù)功能，如果發(fā)現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)應(yīng)能提供詳細(xì)的故障診斷信息，幫助工程師快速定位問題，定期維護(hù)監(jiān)測(cè)設(shè)備必不可少，從而確保其穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 構(gòu)建石化生產(chǎn)安全生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模型

構(gòu)建安全生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模型的第一步是收集相關(guān)數(shù)據(jù)和應(yīng)用傳感技術(shù)，以獲得有關(guān)生產(chǎn)設(shè)備和工藝的實(shí)時(shí)信息，在石化生產(chǎn)現(xiàn)場部署各種傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器、振動(dòng)傳感器、紅外熱像儀等，以監(jiān)測(cè)設(shè)備的各種參數(shù)和性能；收集的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行記錄和存儲(chǔ)，通常使用數(shù)據(jù)記錄儀或云存儲(chǔ)系統(tǒng)來存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，并確保數(shù)據(jù)的安全性和可訪問性；為了將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)模型中進(jìn)行分析，需要建立可靠的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，以確保數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心或云端服務(wù)器；采集的數(shù)據(jù)通常包含噪音和異常值，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和清洗，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。在獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，下一步是建立監(jiān)測(cè)模型，用于分析和評(píng)估設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)過程的安全性，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，提取有關(guān)設(shè)備性能和狀態(tài)的關(guān)鍵特征，如溫度趨勢(shì)、振動(dòng)頻率、壓力變化等；應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，如支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹等，對(duì)提取的特征進(jìn)行訓(xùn)練和建模，以識(shí)別異常和故障情況；創(chuàng)建設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)的基準(zhǔn)模型，以便與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而檢測(cè)到任何異常情況；除了異常檢測(cè)，還可以建立預(yù)測(cè)模型，用于預(yù)測(cè)設(shè)備故障和生產(chǎn)過程中的潛在問題，以提前采取措施。構(gòu)建監(jiān)測(cè)模型后，需要建立報(bào)警系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)，以便在發(fā)現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)及時(shí)采取措施，保障安全生產(chǎn)，需要為不同的設(shè)備和工藝參數(shù)設(shè)置報(bào)警閾值，一旦數(shù)據(jù)超出閾值，就觸發(fā)警報(bào)；建立報(bào)警通知系統(tǒng)，通過短信、郵件、電話等方式通知相關(guān)人員，以便能夠及時(shí)響應(yīng)；構(gòu)建決策支持系統(tǒng)，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，幫助管理層和操作人員做出明智的決策，包括設(shè)備停機(jī)、維修計(jì)劃等；利用監(jiān)測(cè)模型的結(jié)果，可以制定預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃，定期檢修設(shè)備，延長設(shè)備壽命和提高生產(chǎn)效率。除此之外，構(gòu)建石化生產(chǎn)安全生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)模型是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化的過程，需要整合不同數(shù)據(jù)源的信息，如生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等，以獲得更全面的視圖，并定期更新監(jiān)測(cè)模型，包括重新訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型，以適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)條件和要求，同時(shí)在當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)行深入的分析，找出根本原因，并采取措施，以防止類似問題再次發(fā)生[3]。

3.3 機(jī)械設(shè)備故障預(yù)防監(jiān)測(cè)

在石化企業(yè)生產(chǎn)過程中，機(jī)械設(shè)備如果出現(xiàn)故障，很容易引起重大安全事故，所以需要做好對(duì)機(jī)械設(shè)備故障的預(yù)防監(jiān)測(cè)。在傳感器監(jiān)測(cè)中，溫度傳感器廣泛應(yīng)用于石化企業(yè)的設(shè)備監(jiān)測(cè)中，可以監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常，如過熱或過冷，以預(yù)防設(shè)備故障，溫度傳感器還可以檢測(cè)到潛在的熱點(diǎn)問題，如摩擦、潤滑不良或電氣問題；壓力傳感器用于監(jiān)測(cè)管道、容器和壓力設(shè)備的壓力變化，能夠及時(shí)檢測(cè)到壓力異常，如泄漏或過壓，從而防止可能導(dǎo)致事故的問題；液位傳感器通常用于監(jiān)測(cè)液體儲(chǔ)罐的液位高度，通過監(jiān)測(cè)液位，可以避免液位過高或過低引發(fā)的問題，如溢出或干燥。在紅外熱像技術(shù)中，紅外熱像儀可以測(cè)量設(shè)備表面的溫度分布，用于監(jiān)測(cè)設(shè)備是否存在過熱問題，可以非接觸地檢測(cè)到設(shè)備中的熱點(diǎn)，如電氣連接不良、磨損、潤滑不足或故障元件，該技術(shù)可以幫助預(yù)防火災(zāi)和設(shè)備故障；通過分析紅外熱像圖，可以識(shí)別設(shè)備表面的溫度異常，異常可能是故障的早期跡象，通過熱圖分析可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取維護(hù)措施，防止事故發(fā)生。在超聲波檢測(cè)中，超聲波傳感器可以檢測(cè)到設(shè)備中的聲音或聲波，用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的機(jī)械振動(dòng)、泄漏或流體流動(dòng)情況，異常的聲音通常表明設(shè)備存在問題，如軸承故障、泄漏或堵塞；超聲波監(jiān)測(cè)技術(shù)可以將傳感器收集到的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為可視化的數(shù)據(jù)，以便分析和診斷，通過檢測(cè)聲音頻率和振幅的變化，可以確定設(shè)備的工作狀態(tài)和問題類型，從而指導(dǎo)維護(hù)工作。

3.4 石化生產(chǎn)過程危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)

振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于石化企業(yè)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，通過安裝振動(dòng)傳感器來監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)情況，從而檢測(cè)設(shè)備是否存在異?；蚬收?。在危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)中，石化企業(yè)中的泵站通常用于輸送各種化學(xué)物質(zhì)，如果泵站出現(xiàn)故障可能導(dǎo)致泄漏或爆炸事故，振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泵站的振動(dòng)情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常振動(dòng)，就可以及時(shí)停機(jī)維修，避免事故發(fā)生；石化企業(yè)中的旋轉(zhuǎn)設(shè)備如離心機(jī)、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等需要長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以檢測(cè)設(shè)備的偏差和不平衡，防止設(shè)備因振動(dòng)過大而損壞；管道系統(tǒng)的振動(dòng)異?？赡軐?dǎo)致管道疲勞或泄漏，振動(dòng)監(jiān)測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決這些問題，確保管道系統(tǒng)的安全性。氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)在石化企業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，可以檢測(cè)危險(xiǎn)氣體的濃度，以確保工作環(huán)境的安全。在危險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)中，石化企業(yè)中通常需要使用各種危險(xiǎn)氣體，如氨氣、氯氣等，如果泄漏可能對(duì)工作人員和環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體濃度，如果發(fā)現(xiàn)泄漏，就能夠及時(shí)采取措施，減少事故風(fēng)險(xiǎn)；監(jiān)測(cè)工作區(qū)域中危險(xiǎn)氣體的濃度，確保不超出安全范圍，保障工作人員的健康和安全；建立氣體檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，一旦檢測(cè)到危險(xiǎn)氣體濃度異常，立即觸發(fā)警報(bào)，以便工作人員采取緊急措施。

4 結(jié)束語

綜上所述，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在石化企業(yè)安全生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的價(jià)值，通過預(yù)防事故、提高生產(chǎn)效率、降低維護(hù)成本和改善環(huán)境保護(hù)等方面的作用，為石化企業(yè)提供了強(qiáng)大的工具，有助于保障員工的安全和環(huán)境的健康。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)將繼續(xù)發(fā)揮更大的作用，為石化企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持，因此石化企業(yè)應(yīng)積極采用和推廣狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，以提高安全生產(chǎn)水平并保護(hù)生態(tài)環(huán)境。