有機硅單體合成DCS管理

張寅旭，陳應強，湯奎山，胡斌(合盛硅業(yè)股份有限公司，浙江 嘉興 314201)

0 引言

隨著科技的不斷發(fā)展與進步，DCS系統(tǒng)作為一個集中控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應用于生產(chǎn)領域的各行各業(yè)，尤其在化學工業(yè)、石油化工、電力等領域幾乎實現(xiàn)了全面覆蓋[1-2]。DCS控制系統(tǒng)一般指分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)是新一代儀表控制系統(tǒng)，它以微處理器為基礎，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調為設計原則。DCS控制系統(tǒng)具有獨特的優(yōu)勢，與其他系統(tǒng)相比較，它具有普遍的適應性、簡便性，具有較高的智能化程度，正是這些特有的優(yōu)點使其在化工領域有著不可替代的作用。DCS系統(tǒng)本身具有監(jiān)督功能，通過系統(tǒng)自我監(jiān)督與檢測，當參數(shù)超出所規(guī)定的控制范圍，就會進行報警或者提醒，為減少安全隱患作出貢獻；DCS系統(tǒng)還有實時性，DCS控制人員可以通過數(shù)據(jù)了解并實時調整生產(chǎn)狀態(tài)[3]。近些年來隨著有機硅行業(yè)快速發(fā)展，甲基氯硅烷單體合成裝置迅速擴展。甲基氯硅烷單體合成DCS系統(tǒng)主要包括了氯甲烷進料、氯甲烷汽化器、流化床反應器系統(tǒng)、硅粉補加系統(tǒng)、催化劑補加系統(tǒng)、旋風系統(tǒng)、洗滌除塵系統(tǒng)、單體粗精餾系統(tǒng)、氯甲烷回收系統(tǒng)、導熱油系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)，系統(tǒng)多同時需要操作人員頻繁操作，但是甲基氯硅烷單體合成存在自動化程度偏低(自動化率在50%)、操作人員應急處置能力不夠等問題，這些都阻礙了甲基氯硅烷單體合成的平穩(wěn)發(fā)展，因此急需對DCS系統(tǒng)提升管理，通過DCS的管理提升，一方面減少操作人員的勞動強度，另一方面促進單體合成穩(wěn)定生產(chǎn)。

1 自動化提升

有機硅連續(xù)化生產(chǎn)，在有機硅甲基氯硅烷單體合成工段，DCS人員主要需要關注氯甲烷進料系統(tǒng)、硅粉和銅粉補加系統(tǒng)、旋風系統(tǒng)、塔系統(tǒng)以及床溫控制系統(tǒng)[4-5]，整體工作量大，尤其是旋風系統(tǒng)和導熱油控制系統(tǒng)占有70%左右的工作量。DCS操作人員連續(xù)高強度工作容易造成疲勞，疲勞容易造成操作失誤。另一方面，在操作控制上，每個DCS都有自己的操作習慣，不同的操作習慣會對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生一定程度的不利影響。因此，提升自動化控制對DCS管理是非常有利的，一方面可以減輕DCS人員的勞動強度，另一方面可以減少人為操作給系統(tǒng)帶來的不利影響，使得系統(tǒng)更加平穩(wěn)運行。S公司針對單體合成工段不同的系統(tǒng)進行了自動化攻關，主要先從操作最頻繁的細粉返料系統(tǒng)以及對系統(tǒng)影響最大的硅銅粉補加系統(tǒng)入手，最后再從塔系統(tǒng)控制入手。首先利用程序設計，將細粉返料系統(tǒng)實現(xiàn)自動化；然后，通過邏輯關系，將銅粉補加、硅粉補加以及細粉補加與床溫變化進行整合，通過統(tǒng)一邏輯關系實現(xiàn)床溫的自動化控制。通過這兩步自動化調整，可以減少DCS 60%的工作量，大大降低了勞動強度。最后，塔系統(tǒng)進行自動化控制的調整，通過對蒸汽補加與塔身控制點溫度與塔壓結合，實現(xiàn)塔系統(tǒng)自動控制，將整個系統(tǒng)的自動化率提升到85%以上。隨著自動化程度的提升，系統(tǒng)控制更加穩(wěn)定，對DCS的管理也更加量化。同時，充分發(fā)揮DCS系統(tǒng)的自身功能，通過DCS系統(tǒng)自檢測功能，設定控制參數(shù)的范圍，當出現(xiàn)偏離控制范圍時，系統(tǒng)能夠馬上做出提醒，DCS可以根據(jù)提醒及時對系統(tǒng)進行調整，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免因為異常未及時發(fā)現(xiàn)而導致系統(tǒng)的波動。

2 制度化管理

2.1 制定參數(shù)控制范圍和規(guī)范的操作標準

每個系統(tǒng)都有工藝所需的重要控制點，根據(jù)HAZOP分析的結果，結合車間實際生產(chǎn)情況，列舉主要的控制點，對每個控制點明確參數(shù)的控制范圍，針對重要工藝控制指標制定合理控制范圍，當偏離控制范圍時制定相應的調整措施，以及應對方案。針對相應的工藝控制范圍制定相應的措施，將應對措施逐一列舉，并進行定期培訓，使得每一個DCS操作人員都能熟練掌握，當出現(xiàn)偏差時能夠及時進行分析和解決。S公司與DCS系統(tǒng)廠家進行合作，設計與實際生產(chǎn)相對應的實訓系統(tǒng)，操作人員可以在正式上崗前進行模擬實訓，通過模擬實訓提升對系統(tǒng)的認識。同時，實訓系統(tǒng)也可以給正式操作員工進行異常處理訓練，或者一些專項能力提升訓練，通過這些專項訓練進一步提升操作人員的操作能力。

2.2 制定相應考評制度

制定車間的工藝考評制度，量化控制指標，對當班期間存在的違規(guī)操作發(fā)現(xiàn)一起考核一起，并對當事人進行教育，同時對所有操作人員進行培訓，做到舉一反三，堅持異常原因未查清不放過、責任人員未處理不放過、整改措施未落實不放過、有關人員未受到教育不放過的“四不放過”原則；對當班期間發(fā)現(xiàn)異常并及時處理的操作人員進行獎勵和表彰，盡可能發(fā)揮正面激勵的作用。充分發(fā)揮CPI制度，記錄每一個DCS的不規(guī)范操作，每一個不規(guī)范操作都會成為最終決定績效系數(shù)的因素，讓員工自己重視自己的每一個操作，使得操作更加規(guī)范合理，引導員工為自己的操作負責。

完善薪資激勵制度，發(fā)揮薪資制度的作用。合理的薪酬制度也是提高責任心的一個重要條件，同樣也是直接影響員工切身利益的關鍵因素。在薪酬激勵方面，巧妙地運用績效系數(shù)，通過不同的績效系數(shù)來區(qū)分員工的操作能力，使個人收入與其付出和個人能力相匹配，避免平均主義和吃大鍋飯現(xiàn)象。通過完善薪資體系充分調動員工的積極性、主動性，同時還能夠進一步激發(fā)員工的工作熱情。

2.3 定期檢查

車間工藝管理人員每日對生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄報表、交接班記錄本進行檢查，及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄錯誤以及交接班中存在的問題，針對這些錯誤第一時間進行指正，及時解決問題。

車間工藝管理人員每日對生產(chǎn)曲線進行檢查，查看每個主操的操作情況，對存在的安全隱患及時糾正。制定關于管理人員及班長的每日巡查制度，做到層層把關，層層落實責任，人人肩上有責任，盡可能降低風險。通過巡檢發(fā)現(xiàn)問題，定期對發(fā)現(xiàn)的問題進行總結分析，查找問題背后的原因，并制定相應的改進措施，避免類似問題重復發(fā)生。

2.4 完善報警管理制度

2.4.1 報警分類

根據(jù)SIS系統(tǒng)安全聯(lián)鎖，DCS系統(tǒng)安全聯(lián)鎖，工藝控制過程參數(shù)指標安全性控制設置報警[6]。將報警分級為：一級報警、二級報警、三級報警。

一級報警：SIS系統(tǒng)安全聯(lián)鎖觸發(fā)報警。

二級報警：DCS系統(tǒng)安全聯(lián)鎖觸發(fā)報警。其中DCS系統(tǒng)安全聯(lián)鎖按其重要性分為兩類：

A類儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)：

(a)涉及全裝置或大范圍停車的儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)。

(b)關鍵設備和重要工藝系統(tǒng)的儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)。

(c)關系到人身、設備或產(chǎn)品質量的儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)。

B類儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)：除A類以外的儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)均為B類。

三級報警：即DCS觸發(fā)過程報警，即廠級報警。

2.4.2 聯(lián)鎖及報警設置與實施

(1)聯(lián)鎖及報警設置。聯(lián)鎖及報警設置應在變更審批通過后由儀表車間會同申請車間進行，并明確其屬性。聯(lián)鎖及報警屬性應包括報警描述、報警位號、聯(lián)鎖及報警設定值及邏輯條件、報警優(yōu)先級、報警死區(qū)、報警延時等。使用不同的可視和聲響顯示組合或者其他不同方式區(qū)別不同優(yōu)先級的報警提示。

(2)聯(lián)鎖及報警實施。根據(jù)設置資料完成聯(lián)鎖及報警系統(tǒng)安裝、調試和聯(lián)合確認驗收，確保聯(lián)鎖及報警系統(tǒng)實現(xiàn)規(guī)定的功能。聯(lián)鎖及報警系統(tǒng)的性能應在設計和調試期間進行評估，以確保其在所有操作條件下的可用性和有效性。

2.4.3 臺賬記錄

定期對報警記錄、聯(lián)鎖臺賬進行檢查，報警是系統(tǒng)控制過程中對異常情況的反饋，要跟蹤好每一起報警，DCS操作人員要如實記錄報警，出現(xiàn)報警及時處理。而工藝管理人員需要對報警進行分析，制定相應的改進措施。聯(lián)鎖則是對系統(tǒng)異常的一種保護，生產(chǎn)過程中避免連鎖的發(fā)生，當異常發(fā)生時及時進行匯報處理，處理完成之后做好記錄，工藝管理人員則需要對聯(lián)鎖發(fā)生進行排查。當發(fā)生DCS及SIS重要過程報警、聯(lián)鎖觸發(fā)由歸口車間DCS控制人員按照控制管理優(yōu)先級別進行匯報、處理，并做好記錄；由生產(chǎn)部調度負責評審處置辦法，車間工藝負責人協(xié)調處理過程和對處理結果及預防保護措施進行綜合評價。車間工藝管理人員定期對全員進行報警管理的培訓和教育。

2.4.4 臺賬歸檔

每月定期由各車間工藝員收集紙質版及電子版廠級報警記錄臺帳和聯(lián)鎖解除、恢復臺賬，上交生產(chǎn)部工藝管理專員處，對會簽過程發(fā)現(xiàn)的不符合項一律落實工藝員積分管理。整體審核、分析臺賬記錄無異常后：一級聯(lián)鎖解除/恢復作業(yè)票及觸發(fā)臺賬原件由生產(chǎn)部存檔，二級聯(lián)鎖解除/恢復作業(yè)票及觸發(fā)臺賬和廠級報警記錄臺帳原件交回車間存檔。

2.5 健全匯報機制

建立一個完整的異常匯報制度，當DCS出現(xiàn)異常之后第一時間進行匯報，根據(jù)不同的異常情況進行匯報，車間管理人員第一時間進行處理和跟蹤?；どa(chǎn)過程中異常處理的及時性非常關鍵，只有做到早發(fā)現(xiàn)早處理，才能把已經(jīng)產(chǎn)生的風險降至最低，盡可能保證系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行。因此建立一個由操作人員到車間技術員、車間主任，再到公司管理人員的完整的匯報制度非常重要。異常匯報流程如圖1所示。

圖1 異常匯報流程圖

匯報制度的落地執(zhí)行可以使得整個系統(tǒng)運行信息能夠有效的進行傳遞，尤其在出現(xiàn)異常情況下，車間管理人員及公司領導能夠做出快速有效的決策，對系統(tǒng)異常及時處理。

3 現(xiàn)場與DCS聯(lián)動

作為中控DCS操作員必須對現(xiàn)場管線、設備等非常熟悉，只有在熟悉現(xiàn)場的情況下，才能在處理中控發(fā)生問題時更加快速有效，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[7]。中控操作員進行現(xiàn)場操作，要根據(jù)現(xiàn)場實際勤觀察勤思考，當出現(xiàn)異常，如：細粉回床堵、旋風下料堵時能夠及時與現(xiàn)場相關人員進行溝通，并相互配合一起處理異常，同時為操作方案的優(yōu)化提供建議。另一方面，現(xiàn)場員工尤其是班長也要進行中控操作及控制參數(shù)知識的學習，現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)異常應及時向中控操作進行反饋，并進行處理，減少安全隱患。中控操作員和現(xiàn)場操作人員應相互理解和支持，共同對中控或現(xiàn)場操作中出現(xiàn)的各類異常進行研判，根據(jù)系統(tǒng)的各個操作參數(shù)對系統(tǒng)及時進行調整和修正，發(fā)現(xiàn)異常及早采取處理措施，避免異?，F(xiàn)象的擴大。只有中控操作員和現(xiàn)場操作人員相互之間的良好配合，才能保障班組操作進入一個良性循環(huán)狀態(tài)，進而避免現(xiàn)場誤操作，相互間的配合也就會更融洽，協(xié)作性會更強，系統(tǒng)運行會更加平穩(wěn)安全。

4 DCS可靠性管理

DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定運行不僅需要操作人員的執(zhí)行，更需要對系統(tǒng)可靠性進行管理，進而提升本質安全水平[8]。

4.1 巡檢制度

DCS工程師應定期做好巡檢，制定巡檢表，根據(jù)巡檢表每日對DCS系統(tǒng)運行狀態(tài)進行巡檢，巡檢過程中做好記錄。巡檢記錄包括機柜間溫度、濕度等參數(shù)，避免環(huán)境溫度高、濕度大對機柜間電子元件產(chǎn)生不利影響。巡檢過程中發(fā)現(xiàn)異常須及時進行匯報，并制定解決方案，消除隱患。

4.2 軟件與硬件管理

要對DCS系統(tǒng)卡件等重要配件進行定期維修保養(yǎng)或者更換，避免卡件損壞對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。對UPS系統(tǒng)進行定期充放電檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，保證在失電狀態(tài)下系統(tǒng)能夠繼續(xù)運行。DCS工程師應對系統(tǒng)操作設置權限，做好分級管理，系統(tǒng)如需修改必須做好相應記錄。

5 結語

綜上所述，DCS系統(tǒng)作為甲基氯硅烷單體合成生產(chǎn)控制的核心系統(tǒng)，它在甲基氯硅烷單體合成安全穩(wěn)定生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越大的作用。DCS系統(tǒng)的運用對有機硅企業(yè)的安全管理和平穩(wěn)生產(chǎn)至為主要，DCS控制系統(tǒng)的應用不僅能給有機硅生產(chǎn)企業(yè)帶來便利，同時也能有效降低生產(chǎn)成本，進而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，充分發(fā)揮DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢，可以促進有機硅企業(yè)自動化水平的提升，并提高企業(yè)在市場上的競爭力。DCS系統(tǒng)作為有機硅單體合成中一個非常重要的環(huán)節(jié)，它的管理顯得更為重要。在實際生產(chǎn)過程中，企業(yè)需要提升DCS系統(tǒng)的本質安全，同時不斷提升DCS管理，并且提升DCS操作人員的操作技能，促進DCS系統(tǒng)穩(wěn)定運行，這樣才能使得DCS系統(tǒng)帶來的效益越來越顯著。