淺析自動化控制如何應用于化工安全生產

胡水連(浙江和邦安全技術有限公司，浙江 嘉興 314000)

0 引言

化工企業涉及的化工原料、產品比較多，以易燃易爆、有毒、腐蝕性等特點的原料占大多數，與此同時，在化工企業實際生產過程中，采用工藝、技術以及設備都相對較為繁瑣、復雜，特別是涉及“兩重點一重大”的化工項目。所以在實際生產過程中安全條件也較為苛刻[1]。因此就導致了相關工作人員在實際操作中要切實保障化工裝置的安全性及可靠性。所以在當前的時代背景下，化工企業生產過程中需要進一步加強自動化控制技術的廣泛使用，這樣才能避免化工生產過程中出現較大的安全問題，同時也可以讓化工企業自身的社會影響力、經濟效益得到全面提高，進而提升企業市場競爭能力，實現企業的健康、穩定及可持續的發展。

1 應用自動化控制技術對化工安全生產重要性

通常，化工企業涉及使用易燃易爆、有毒、腐蝕性的原輔料，通過化學過程或物理過程，生產大量的化工產品，大部分化工產品具有易燃易爆、有毒等特點。所以，化工企業在實際生產過程中存在著較大的安全隱患，同時也直接影響到化工企業的正常穩定的運營。一旦出現安全事故之后，也可能會對于企業內部員工造成重大人身傷害，還可能會引發生命危險，所以這就需要進一步加強化工安全生產工作。為了有效解決和處理化工安全問題就需要加強自動化控制技術廣泛運用。通過采用自動化控制技術不僅可以有效縮減人工操作環節，而且，還可以有效彌補傳統人工操作缺陷和弊端，提高工作效率和工作質量。在實際化工生產的過程當中，一旦發生突發性狀況，通過利用自動化控制技術也能夠及時進行處理和反應，減少不必要的損失。化工企業在生產工作過程中通過加強自動化控制系統廣泛運用，針對整個生產流程進行有效管理和監控，同時也可以在發生故障的情況下快速找到故障產生原因，并且第一時間通知相關人員進行有效處理，降低事故發生概率，同時也避免事故一旦發生之后造成重大經濟損失和人員傷亡[1]。

2 自動化控制化工安全生產應用

2.1 故障診斷系統

在化工企業生產工作的過程中，通常大多數故障都是來自機械設備。化工原料通常都具備了腐蝕性、易燃易爆性等特點，另外化工生產過程中也存在著設備老化、磨損等不良狀況，工作人員若是對生產設備故障問題熟視無睹，不進行合理及科學的處理很容易導致設備損壞進一步加劇，同時也可能導致安全事故問題造成人員傷亡。所以這就需要企業管理人員能夠針對于故障引起高度的重視，要采取合理科學措施對故障進行處理。通過加強自動化控制系統的利用，不僅僅可以有效分析及監控相關數據，同時，一旦發生相關設備故障之后可以及時的給予提示，促使故障問題得到快速有效解決，同時保障化工企業實現正常穩定的生產[2]。

2.2 化工生產報警系統

對于化工企業來講，生產過程中需要加強報警系統廣泛運用，一旦發生突發狀況，比如設備出現故障或者相關工作人員操作失誤以及設備溫度較高或者是突發性停水停電等，報警系統就會及時進行報警，得到了報警信息之后就能夠及時采取合理的措施對于問題加以解決，促使設備恢復正常穩定的運行[3]。

2.3 緊急停運系統

在化工生產過程中，需要加強緊急停運系統的廣泛運用，緊急停運系統主要就是指報警系統被啟動之后促使生產設備實現自動化停止，屬于一種相對安全穩定系統，通過利用緊急停運系統不僅可以切實保障相關生產人員人身安全，同時也可以促使生產設備不受損壞，避免出現二次事故產生。一般情況之下，緊急停運系統主要包括下列運作模式，第一，生產設備需要維護以及保養過程當中實現自動化停運；第二，設備出現突發性異常，比如管道堵塞或者是損壞等問題實現自動化停運；第三，設備處于超負荷運作之下，例如設備所受壓力比較大或者是設備自身的溫度偏高等情況下設備會自行停運[4]。

3 化工企業自動化控制技術的發展趨勢

3.1 自動連鎖報警系統

在化工企業生產的過程中，大多設備都是長時間處于高溫、高壓的狀態下運行，一旦溫度壓力超出臨界值之后將會對設備造成重大損壞，同時也會導致重大風險隱患或者安全事故問題。針對化工企業來講，需要針對自動化控制系統進一步加強完善和創新，要促使設備運行狀態得到更加良好管理和監控，這樣才能夠保障生產設備順利、穩定以及安全運作。與此同時，若是發現安全事故問題，也可以通過采用自動化聯鎖報警系統及時進行反應，通知操作人員，有利于操作人員及時進行應急處理，有利于在較短時間之內讓問題得到解決，化解危機。切實保障操作人員人身安全，同時可以避免化工企業重大經濟損失[5]。

3.2 輔助工具

針對于危險以及可操作分析進行分析，其主要也被稱之為HAZOP，HAZOP 分析方式屬于過程系統危險分析當中比較重要一種評價方式，能夠針對于系統當中的每一大元件進行更加全面的分析和研究，在其中重要參數如果偏離了指定設計條件將可能會導致相對危險以及可操作性問題。在2013 年6 月20 號，國家住房城鄉建設部以及安全監管總局已經頒發了進一步強化化學品項目設計管理的重要通知，在文件當中指出，應當針對于首次設計建設項目以及兩重點一重大項目，進行HAZOP 的分析工作；其次，對于新建的化工裝置而言，也需要必須配備自動化控制系統，要求相關人士結合風險分析結果以及工藝過程危險分析結果，確定是否需要配備安全儀表系統。對于存在著相對危險化工工藝大型建設項目，也需要根據石油化工安全儀表系統規范以及安全儀表系統功能規范進行合理科學的系統設計工作。

在目前精細化生產通常都是采用半間歇性以及間歇性操作作為主體，其中工藝相對較為復雜以及多變，在當前現場操作人員相對較多，同時自動化控制水平相對較為低下，依然存在著一部分的企業缺乏對于安全風險的高度認知，同時沒有深入了解和掌握相關工藝控制要點，特別容易導致中毒事故、爆炸、火災，甚至還會導致群死群傷等等。2017 年1 月5 號，國家安全監管總局頒布了加強精細化安全風險評估工作指導意見。在文件當中要求各地方監管部門應當結合本地區實際狀況督促以及指導有關企業進行安全風險評估工作，并且應當對于評估結論進行積極跟蹤研判，以及掌握本區域之內企業實際的風險狀況。通過進行精細化的安全風險評估有利于對于反應工藝危險程度進行明確，同時能夠促使安全設施設計得到有效的改善，還能夠讓風險控制措施得到進一步優化和完善，有效提高企業安全水平，促使安全事故得到合理科學的防范。

化工安全儀表系統(SIS)包括安全聯鎖系統、緊急停車系統和有毒有害、可燃氣體及火災檢測保護系統等。安全儀表系統獨立于過程控制系統(例如分散控制系統等)，生產正常時處于休眠或靜止狀態，一旦生產裝置或設施出現可能導致安全事故的情況時，能夠瞬間準確動作，使生產過程安全停止運行或自動導入預定的安全狀態，必須有很高的可靠性(即功能安全)和規范的維護管理，如果安全儀表系統失效，往往會導致嚴重的安全事故，近年來發達國家發生的重大化工(危險化學品)事故大都與安全儀表失效或設置不當有關。2014 年11 月13 日，國家安全監管總局頒布了國家安全監管總局關于加強化工安全儀表系統管理的指導意見，文件中要求，從2018 年1 月1 日起所有新建涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施要設計符合要求的安全儀表系統。對于涉及“兩重點一重大”在役生產裝置或設施的化工企業和危險化學品儲存單位，要在全面開展過程危險分析(如危險與可操作性分析)基礎上，通過風險分析確定安全儀表功能及其風險降低要求。

4 小結

根據以上幾點及相應的政府文件分析，對輔助方法總結如下。

(1)針對化工企業開展危險與可操作性分析的，對于結論為采取防護措施后，風險可接受，則企業已有的DCS 或PLC 控制系統可以滿足控制要求。對于結論為采取防護措施后，風險不可接受，則企業需要采取其他措施(如增加聯鎖、安全儀表系統等)，才能滿足控制要求。

(2)開展精細化工反應安全風險評估，對于反應工藝危險度為1 級的工藝過程，應配置常規的自動控制系統，對主要反應參數進行集中監控及自動調節(DCS 或PLC)。對于反應工藝危險度為2 級、3 級的工藝過程，均采取其他安全措施，及設置相應的安全儀表系統。對于反應工藝危險度為4 級、5 級的工藝過程，均需采取其他安全措施，及配置獨立的安全儀表系統。

(3)化工企業首先應開展SIL 定級，即使用保護層分析(LOPA)這種半定量的分析方法來確定每一個安全儀表功能(SIF)的安全完整性等級(SIL)。

安全完整性等級分為SIL0、SILa、SIL1、SIL2、SIL3，若SIL等級為SIL0、SILa 的，則表明不需要安裝安全儀表系統，若SIL等級為SIL1、SIL2、SIL3 的，則表明需要安裝安全儀表系統。

對于需要安裝安全儀表系統的，先開展SIL 驗證，明確控制點、閥門靈敏度等關鍵信息。安全儀表系統安裝完成后，需要進行SIL 確認，確認報告應保證安全儀表系統已經滿足安全要求規范。

5 結語

綜上所述，化工生產過程中自動化控制技術應用是不可忽視重要一個部分，針對涉及“兩重點一重大”的化工裝置和危險化學品儲存設施應采取更多的評價方法，驗證自動化控制系統的安全性，確保化工企業安全生產。自動化控制有其獨特優勢和特點，能夠促使化工企業日常生產效率以及安全性得到全面的提升，同時讓化工企業實現健康、穩定及可持續的發展。