精細(xì)化工生產(chǎn)中安全系統(tǒng)工程技術(shù)存在的問(wèn)題和對(duì)策

肖顯輝(廣東金泰達(dá)安全科技有限公司， 廣東 佛山 528000)

精細(xì)化工生產(chǎn)中安全系統(tǒng)工程技術(shù)存在的問(wèn)題和對(duì)策

肖顯輝(廣東金泰達(dá)安全科技有限公司， 廣東 佛山 528000)

本文闡述了安全系統(tǒng)工程技術(shù)在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的重要作用，對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程中危險(xiǎn)與可操作分析系統(tǒng)進(jìn)行分析，詳細(xì)分析了危險(xiǎn)與可操作性控制在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中的設(shè)計(jì)問(wèn)題。希冀對(duì)相關(guān)問(wèn)題提出借鑒與幫助。

精細(xì)化工生產(chǎn)；危險(xiǎn)與可操作性分析；安全系統(tǒng)

精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)是化工行業(yè)安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)較大的行業(yè)，使用的原材料大多具有有毒、易燃、易爆性質(zhì)，原材物料一旦泄漏或發(fā)生事故，將造成非常嚴(yán)重的后果，因此安全生產(chǎn)問(wèn)題是精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中重要的考慮因素，危險(xiǎn)與可操作性分析(HAZOP)是指對(duì)精細(xì)化工產(chǎn)品的研究及生產(chǎn)過(guò)程中了解工藝參數(shù)和生產(chǎn)設(shè)備和工藝操作過(guò)程中可能出現(xiàn)的偏差或因素導(dǎo)致的后果和分析可能出現(xiàn)的偏差，并提出了一種可行的操作模式。在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程中，HAZOP是一個(gè)非常重要的安全系統(tǒng)，它不僅可以幫助精細(xì)化學(xué)品在生產(chǎn)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)分析，也能有效的改善生產(chǎn)計(jì)劃。有必要探討安全模擬與HAZOP安全控制系統(tǒng)的研究，并將其應(yīng)用在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程。

1 安全系統(tǒng)工程技術(shù)的重大作用

危險(xiǎn)與可操作性系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱HAZOP)，通過(guò)該系統(tǒng)，可以找出在生產(chǎn)過(guò)程中操作控制和工藝參數(shù)可能出現(xiàn)的偏差，并通過(guò)研究生產(chǎn)裝置等，找出出現(xiàn)偏差的原因，并提出相應(yīng)的對(duì)策。這種操作系統(tǒng)一般應(yīng)用于石化或化工工程的設(shè)計(jì)審查階段，較少用于工藝生產(chǎn)。通過(guò)該系統(tǒng)可以查出潛在的危險(xiǎn)與在操作上存在的問(wèn)題，對(duì)加強(qiáng)生產(chǎn)的安全控制有重要意義。

(1)盡可能準(zhǔn)確可靠地獲得所需資料。由自動(dòng)分析和推理過(guò)程可以完成前因和后果，所以獲得的數(shù)據(jù)將更加安全可靠。

(2)有非常高的綜合模擬。在一定程度上熟練運(yùn)用三維建模進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。可以有序高效的改進(jìn)措施，以及提高操作的安全性。即使在發(fā)生意外時(shí)，也可以與鏈條的保護(hù)相聯(lián)系，減少不良因素的風(fēng)險(xiǎn)。真正使安全系統(tǒng)名副其實(shí)。

2 生產(chǎn)工藝過(guò)程自動(dòng)危險(xiǎn)與可操作性分析

2.1 生產(chǎn)工藝過(guò)程的深層次危險(xiǎn)與可操作系統(tǒng)分析

分析危險(xiǎn)與可操作性時(shí)，需要將操作程序或工藝的流程節(jié)點(diǎn)分為幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，研究在生產(chǎn)過(guò)程中控制和運(yùn)行參數(shù)可能出現(xiàn)的偏差和可能的結(jié)果，找出偏差原因。根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，在已有的危險(xiǎn)性和可操作性分析的基礎(chǔ)上，僅在經(jīng)驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)淺層危害性和可操作性進(jìn)行分析，無(wú)需深入思考。符號(hào)有向圖(SDG)，是一種節(jié)點(diǎn)連接形成一個(gè)網(wǎng)格圖，可以表達(dá)事件的因果關(guān)系，包含了許多潛在的信息。

2.2 基于動(dòng)態(tài)符號(hào)有向圖建模的間歇過(guò)程日AZOP

間歇過(guò)程中不允許出錯(cuò)，如何使用動(dòng)態(tài)符號(hào)有向圖建模顯示各個(gè)環(huán)節(jié)的直接聯(lián)系，是基于動(dòng)態(tài)符號(hào)有向圖建模的間歇過(guò)程HAZOP的關(guān)鍵所在。

(1)建立間歇過(guò)程的狀態(tài)順序圖。建立了一個(gè)完整的符號(hào)有向圖模型，將與任何情況相關(guān)聯(lián)的變量放在一起，它涵蓋所有間歇過(guò)程中任何狀態(tài)下的所有變量，并設(shè)置了與變量相關(guān)聯(lián)的條件。

(2)批處理狀態(tài)序圖。將批處理過(guò)程的狀態(tài)序列圖定義為十個(gè)連續(xù)步驟，來(lái)分解整個(gè)有向圖。

(3)建立間歇過(guò)程的狀態(tài)順序列表。建立間歇過(guò)程的關(guān)聯(lián)順序列表，將關(guān)節(jié)點(diǎn)與設(shè)備失效、閥門信息、與整體符號(hào)有向圖相關(guān)聯(lián)，將其列成表，在推理過(guò)程中，比較了步驟狀態(tài)和預(yù)期狀態(tài)是否存在差異。如果沒(méi)有區(qū)別，自動(dòng)輸入進(jìn)行下一步，如果有差異，根據(jù)鏈接表的信息，自動(dòng)拉偏對(duì)應(yīng)的符號(hào)有向圖節(jié)點(diǎn)，觸發(fā)符號(hào)有向圖的反向推理。

2 危險(xiǎn)與可操作性控制在精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)應(yīng)用分析

一直以來(lái)，工業(yè)生產(chǎn)中都有多種安全分析技術(shù)，近年來(lái)，采用動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)的系統(tǒng)逐漸成為關(guān)鍵性的技術(shù)，而三維立體技術(shù)的成熟可以模擬一旦發(fā)生安全事故而導(dǎo)致的后果。因此，其具有重要的技術(shù)研究?jī)r(jià)值。

3.1 在符號(hào)有向圖上面進(jìn)行的分析

不難看出利用符號(hào)有向圖分析是一種較深層面的分析，因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程的危險(xiǎn)性和可操作性都是根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，以計(jì)算偏差發(fā)生的變化，并發(fā)現(xiàn)偏差的原因。然而，從更深的層次來(lái)看，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)和可操作性的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，同時(shí)，符號(hào)有向圖是一個(gè)能夠幫助風(fēng)險(xiǎn)和可操作性研究完成智能推理的過(guò)程。符號(hào)有向圖利用有向線，由一個(gè)分支構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)圖。不僅可以把前因后果都有詳細(xì)的介紹，有大量的表面數(shù)據(jù)和信息有著極強(qiáng)的包容能力，了解個(gè)體出現(xiàn)偏差的原因，選擇偏差，可以使用符號(hào)推理的逆向選擇，找出偏差的原因進(jìn)行分析后，預(yù)測(cè)最終結(jié)果。實(shí)現(xiàn)深層次的分析的必要性。

3.2 在間歇的生產(chǎn)工藝上進(jìn)行分析

生產(chǎn)過(guò)程并不是只有一段，而是連續(xù)的，所以在不同的生產(chǎn)階段，危險(xiǎn)與可操作性研究都可進(jìn)行連續(xù)的分析，當(dāng)然也有不利的部分，那就是在危險(xiǎn)與可操作性的研究中有很多復(fù)雜的步驟存在，因此前后半段如何連接進(jìn)行分析成為關(guān)鍵的問(wèn)題，不過(guò)值得慶幸的是精細(xì)化工的生產(chǎn)在絕大多數(shù)情況下是間歇的生產(chǎn)，這就需要利用到危險(xiǎn)與可操作性研究。

(1)基于結(jié)構(gòu)化描述工具。結(jié)構(gòu)化的DES描述工具主要是使用Petri，可以更好地通過(guò)結(jié)構(gòu)化和全面的邏輯關(guān)系來(lái)告訴動(dòng)態(tài)或靜態(tài)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的運(yùn)行和變化。這種模型可以表達(dá)前因和后果之間的關(guān)系，并利用因果關(guān)系來(lái)推斷偏差和偏差所帶來(lái)的后果。結(jié)構(gòu)化描述工具由三個(gè)層次組成，分別利用到了離散的配置以及間歇的生產(chǎn)工藝。

(2)給予動(dòng)態(tài)建模的描述工具。事實(shí)上，沒(méi)有好的科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術(shù)可以完成批處理過(guò)程，任何一個(gè)步驟在批量生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，都會(huì)很可能導(dǎo)致致命的影響，也就是說(shuō)每一個(gè)步驟對(duì)于科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格都是不一樣的，這樣也形成了一個(gè)問(wèn)題就是如何連續(xù)的、不間斷的描述間歇的生產(chǎn)工藝并且利用科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格。在這一點(diǎn)上，可以使用動(dòng)態(tài)建模，完成的步驟如下：

(1)建立完整的科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格模型。要連接所有變量必須建立一個(gè)全面的科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格模型。并重點(diǎn)研究模型內(nèi)部的設(shè)計(jì)。注意彼此之間的關(guān)系，能夠做到只要改變一個(gè)初始的作用能就一定可以獲得科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格模型的地步。

(2)建立序列圖。整個(gè)批量生產(chǎn)過(guò)程分為多個(gè)小模塊，各模塊依次轉(zhuǎn)化為一個(gè)步驟。

(3)設(shè)置序列表。根據(jù)已建立的標(biāo)準(zhǔn)將每個(gè)步驟處理成一個(gè)表，并將其用作推理過(guò)程。在推理過(guò)程中有兩種情況。一是符合既定標(biāo)準(zhǔn)，然后程序會(huì)自動(dòng)進(jìn)入下一步。二是不符合既定標(biāo)準(zhǔn)，然后將程序觸發(fā)推理程序，進(jìn)行分析，并完成切換。

3.3 過(guò)程安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制技術(shù)需要采用容錯(cuò)和冗余，為了提高安全控制水平，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的，需要設(shè)計(jì)精細(xì)化工生產(chǎn)過(guò)程緊急停車控制系統(tǒng)，發(fā)明緊急停車順序控制相關(guān)軟件和連鎖安全保護(hù)軟件，以及以高配置控制器作為硬件平臺(tái)。其中，安全控制系統(tǒng)由連鎖安全保護(hù)模塊、檢測(cè)控制模塊、操作模塊組成。

連鎖安全保護(hù)，是指通過(guò)事故發(fā)生的原因或者事故后果的關(guān)聯(lián)狀態(tài)，自動(dòng)形成邏輯控制，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)事故發(fā)生時(shí)的連鎖安全保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前精細(xì)化工生產(chǎn)多以間歇和半間歇操作為主，工藝復(fù)雜多變，自動(dòng)化控制水平低，現(xiàn)場(chǎng)操作人員多，部分企業(yè)對(duì)反應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不足，對(duì)工藝控制要點(diǎn)不掌握或認(rèn)識(shí)不科學(xué)，容易因反應(yīng)失控導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、中毒事故，造成群死群傷事故。本文分析了安全系統(tǒng)工程技術(shù)，開(kāi)展HAZOP的探討分析，分析精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的安全問(wèn)題，并提出了在生產(chǎn)過(guò)程精細(xì)化工安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)方案。以此改進(jìn)建設(shè)項(xiàng)目的安全設(shè)施設(shè)計(jì)，完善風(fēng)險(xiǎn)控制措施，提升企業(yè)本質(zhì)安全水平，有效防范事故發(fā)生。

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