有機(jī)硅單體合成DCS管理

張寅旭，陳應(yīng)強(qiáng)，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(jìn)步，DCS系統(tǒng)作為一個(gè)集中控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域的各行各業(yè)，尤其在化學(xué)工業(yè)、石油化工、電力等領(lǐng)域幾乎實(shí)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(chǔ)，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(diào)為設(shè)計(jì)原則。DCS控制系統(tǒng)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，與其他系統(tǒng)相比較，它具有普遍的適應(yīng)性、簡便性，具有較高的智能化程度，正是這些特有的優(yōu)點(diǎn)使其在化工領(lǐng)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(dāng)參數(shù)超出所規(guī)定的控制范圍，就會(huì)進(jìn)行報(bào)警或者提醒，為減少安全隱患作出貢獻(xiàn)；DCS系統(tǒng)還有實(shí)時(shí)性，DCS控制人員可以通過數(shù)據(jù)了解并實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)狀態(tài)[3]。近些年來隨著有機(jī)硅行業(yè)快速發(fā)展，甲基氯硅烷單體合成裝置迅速擴(kuò)展。甲基氯硅烷單體合成DCS系統(tǒng)主要包括了氯甲烷進(jìn)料、氯甲烷汽化器、流化床反應(yīng)器系統(tǒng)、硅粉補(bǔ)加系統(tǒng)、催化劑補(bǔ)加系統(tǒng)、旋風(fēng)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(dǎo)熱油系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)，系統(tǒng)多同時(shí)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(dòng)化程度偏低(自動(dòng)化率在50%)、操作人員應(yīng)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(duì)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(dòng)強(qiáng)度，另一方面促進(jìn)單體合成穩(wěn)定生產(chǎn)。

1 自動(dòng)化提升

有機(jī)硅連續(xù)化生產(chǎn)，在有機(jī)硅甲基氯硅烷單體合成工段，DCS人員主要需要關(guān)注氯甲烷進(jìn)料系統(tǒng)、硅粉和銅粉補(bǔ)加系統(tǒng)、旋風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)和導(dǎo)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(qiáng)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(gè)DCS都有自己的操作習(xí)慣，不同的操作習(xí)慣會(huì)對(duì)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(dòng)化控制對(duì)DCS管理是非常有利的，一方面可以減輕DCS人員的勞動(dòng)強(qiáng)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(yùn)行。S公司針對(duì)單體合成工段不同的系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)化攻關(guān)，主要先從操作最頻繁的細(xì)粉返料系統(tǒng)以及對(duì)系統(tǒng)影響最大的硅銅粉補(bǔ)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(shè)計(jì)，將細(xì)粉返料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；然后，通過邏輯關(guān)系，將銅粉補(bǔ)加、硅粉補(bǔ)加以及細(xì)粉補(bǔ)加與床溫變化進(jìn)行整合，通過統(tǒng)一邏輯關(guān)系實(shí)現(xiàn)床溫的自動(dòng)化控制。通過這兩步自動(dòng)化調(diào)整，可以減少DCS 60%的工作量，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。最后，塔系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制的調(diào)整，通過對(duì)蒸汽補(bǔ)加與塔身控制點(diǎn)溫度與塔壓結(jié)合，實(shí)現(xiàn)塔系統(tǒng)自動(dòng)控制，將整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化率提升到85%以上。隨著自動(dòng)化程度的提升，系統(tǒng)控制更加穩(wěn)定，對(duì)DCS的管理也更加量化。同時(shí)，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(shè)定控制參數(shù)的范圍，當(dāng)出現(xiàn)偏離控制范圍時(shí)，系統(tǒng)能夠馬上做出提醒，DCS可以根據(jù)提醒及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免因?yàn)楫惓Ｎ醇皶r(shí)發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致系統(tǒng)的波動(dòng)。

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(biāo)準(zhǔn)

每個(gè)系統(tǒng)都有工藝所需的重要控制點(diǎn)，根據(jù)HAZOP分析的結(jié)果，結(jié)合車間實(shí)際生產(chǎn)情況，列舉主要的控制點(diǎn)，對(duì)每個(gè)控制點(diǎn)明確參數(shù)的控制范圍，針對(duì)重要工藝控制指標(biāo)制定合理控制范圍，當(dāng)偏離控制范圍時(shí)制定相應(yīng)的調(diào)整措施，以及應(yīng)對(duì)方案。針對(duì)相應(yīng)的工藝控制范圍制定相應(yīng)的措施，將應(yīng)對(duì)措施逐一列舉，并進(jìn)行定期培訓(xùn)，使得每一個(gè)DCS操作人員都能熟練掌握，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行分析和解決。S公司與DCS系統(tǒng)廠家進(jìn)行合作，設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)相對(duì)應(yīng)的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，操作人員可以在正式上崗前進(jìn)行模擬實(shí)訓(xùn)，通過模擬實(shí)訓(xùn)提升對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)也可以給正式操作員工進(jìn)行異常處理訓(xùn)練，或者一些專項(xiàng)能力提升訓(xùn)練，通過這些專項(xiàng)訓(xùn)練進(jìn)一步提升操作人員的操作能力。

2.2 制定相應(yīng)考評(píng)制度

制定車間的工藝考評(píng)制度，量化控制指標(biāo)，對(duì)當(dāng)班期間存在的違規(guī)操作發(fā)現(xiàn)一起考核一起，并對(duì)當(dāng)事人進(jìn)行教育，同時(shí)對(duì)所有操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，做到舉一反三，堅(jiān)持異常原因未查清不放過、責(zé)任人員未處理不放過、整改措施未落實(shí)不放過、有關(guān)人員未受到教育不放過的“四不放過”原則；對(duì)當(dāng)班期間發(fā)現(xiàn)異常并及時(shí)處理的操作人員進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)和表彰，盡可能發(fā)揮正面激勵(lì)的作用。充分發(fā)揮CPI制度，記錄每一個(gè)DCS的不規(guī)范操作，每一個(gè)不規(guī)范操作都會(huì)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(gè)操作，使得操作更加規(guī)范合理，引導(dǎo)員工為自己的操作負(fù)責(zé)。

完善薪資激勵(lì)制度，發(fā)揮薪資制度的作用。合理的薪酬制度也是提高責(zé)任心的一個(gè)重要條件，同樣也是直接影響員工切身利益的關(guān)鍵因素。在薪酬激勵(lì)方面，巧妙地運(yùn)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(gè)人收入與其付出和個(gè)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(diào)動(dòng)員工的積極性、主動(dòng)性，同時(shí)還能夠進(jìn)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(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄報(bào)表、交接班記錄本進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤以及交接班中存在的問題，針對(duì)這些錯(cuò)誤第一時(shí)間進(jìn)行指正，及時(shí)解決問題。

車間工藝管理人員每日對(duì)生產(chǎn)曲線進(jìn)行檢查，查看每個(gè)主操的操作情況，對(duì)存在的安全隱患及時(shí)糾正。制定關(guān)于管理人員及班長的每日巡查制度，做到層層把關(guān)，層層落實(shí)責(zé)任，人人肩上有責(zé)任，盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)。通過巡檢發(fā)現(xiàn)問題，定期對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)分析，查找問題背后的原因，并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，避免類似問題重復(fù)發(fā)生。

2.4 完善報(bào)警管理制度

2.4.1 報(bào)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(biāo)安全性控制設(shè)置報(bào)警[6]。將報(bào)警分級(jí)為：一級(jí)報(bào)警、二級(jí)報(bào)警、三級(jí)報(bào)警。

一級(jí)報(bào)警：SIS系統(tǒng)安全聯(lián)鎖觸發(fā)報(bào)警。

二級(jí)報(bào)警：DCS系統(tǒng)安全聯(lián)鎖觸發(fā)報(bào)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(guān)鍵設(shè)備和重要工藝系統(tǒng)的儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)。

(c)關(guān)系到人身、設(shè)備或產(chǎn)品質(zhì)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(jí)報(bào)警：即DCS觸發(fā)過程報(bào)警，即廠級(jí)報(bào)警。

2.4.2 聯(lián)鎖及報(bào)警設(shè)置與實(shí)施

(1)聯(lián)鎖及報(bào)警設(shè)置。聯(lián)鎖及報(bào)警設(shè)置應(yīng)在變更審批通過后由儀表車間會(huì)同申請(qǐng)車間進(jìn)行，并明確其屬性。聯(lián)鎖及報(bào)警屬性應(yīng)包括報(bào)警描述、報(bào)警位號(hào)、聯(lián)鎖及報(bào)警設(shè)定值及邏輯條件、報(bào)警優(yōu)先級(jí)、報(bào)警死區(qū)、報(bào)警延時(shí)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(jí)的報(bào)警提示。

(2)聯(lián)鎖及報(bào)警實(shí)施。根據(jù)設(shè)置資料完成聯(lián)鎖及報(bào)警系統(tǒng)安裝、調(diào)試和聯(lián)合確認(rèn)驗(yàn)收，確保聯(lián)鎖及報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的功能。聯(lián)鎖及報(bào)警系統(tǒng)的性能應(yīng)在設(shè)計(jì)和調(diào)試期間進(jìn)行評(píng)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(tái)賬記錄

定期對(duì)報(bào)警記錄、聯(lián)鎖臺(tái)賬進(jìn)行檢查，報(bào)警是系統(tǒng)控制過程中對(duì)異常情況的反饋，要跟蹤好每一起報(bào)警，DCS操作人員要如實(shí)記錄報(bào)警，出現(xiàn)報(bào)警及時(shí)處理。而工藝管理人員需要對(duì)報(bào)警進(jìn)行分析，制定相應(yīng)的改進(jìn)措施。聯(lián)鎖則是對(duì)系統(tǒng)異常的一種保護(hù)，生產(chǎn)過程中避免連鎖的發(fā)生，當(dāng)異常發(fā)生時(shí)及時(shí)進(jìn)行匯報(bào)處理，處理完成之后做好記錄，工藝管理人員則需要對(duì)聯(lián)鎖發(fā)生進(jìn)行排查。當(dāng)發(fā)生DCS及SIS重要過程報(bào)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(jí)別進(jìn)行匯報(bào)、處理，并做好記錄；由生產(chǎn)部調(diào)度負(fù)責(zé)評(píng)審處置辦法，車間工藝負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)處理過程和對(duì)處理結(jié)果及預(yù)防保護(hù)措施進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。車間工藝管理人員定期對(duì)全員進(jìn)行報(bào)警管理的培訓(xùn)和教育。

2.4.4 臺(tái)賬歸檔

每月定期由各車間工藝員收集紙質(zhì)版及電子版廠級(jí)報(bào)警記錄臺(tái)帳和聯(lián)鎖解除、恢復(fù)臺(tái)賬，上交生產(chǎn)部工藝管理專員處，對(duì)會(huì)簽過程發(fā)現(xiàn)的不符合項(xiàng)一律落實(shí)工藝員積分管理。整體審核、分析臺(tái)賬記錄無異常后：一級(jí)聯(lián)鎖解除/恢復(fù)作業(yè)票及觸發(fā)臺(tái)賬原件由生產(chǎn)部存檔，二級(jí)聯(lián)鎖解除/恢復(fù)作業(yè)票及觸發(fā)臺(tái)賬和廠級(jí)報(bào)警記錄臺(tái)帳原件交回車間存檔。

2.5 健全匯報(bào)機(jī)制

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

圖1 異常匯報(bào)流程圖

匯報(bào)制度的落地執(zhí)行可以使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行信息能夠有效的進(jìn)行傳遞，尤其在出現(xiàn)異常情況下，車間管理人員及公司領(lǐng)導(dǎo)能夠做出快速有效的決策，對(duì)系統(tǒng)異常及時(shí)處理。

3 現(xiàn)場與DCS聯(lián)動(dòng)

作為中控DCS操作員必須對(duì)現(xiàn)場管線、設(shè)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(shí)更加快速有效，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[7]。中控操作員進(jìn)行現(xiàn)場操作，要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際勤觀察勤思考，當(dāng)出現(xiàn)異常，如：細(xì)粉回床堵、旋風(fēng)下料堵時(shí)能夠及時(shí)與現(xiàn)場相關(guān)人員進(jìn)行溝通，并相互配合一起處理異常，同時(shí)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(jìn)行中控操作及控制參數(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)向中控操作進(jìn)行反饋，并進(jìn)行處理，減少安全隱患。中控操作員和現(xiàn)場操作人員應(yīng)相互理解和支持，共同對(duì)中控或現(xiàn)場操作中出現(xiàn)的各類異常進(jìn)行研判，根據(jù)系統(tǒng)的各個(gè)操作參數(shù)對(duì)系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和修正，發(fā)現(xiàn)異常及早采取處理措施，避免異常現(xiàn)象的擴(kuò)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(jìn)入一個(gè)良性循環(huán)狀態(tài)，進(jìn)而避免現(xiàn)場誤操作，相互間的配合也就會(huì)更融洽，協(xié)作性會(huì)更強(qiáng)，系統(tǒng)運(yùn)行會(huì)更加平穩(wěn)安全。

4 DCS可靠性管理

DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行不僅需要操作人員的執(zhí)行，更需要對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行管理，進(jìn)而提升本質(zhì)安全水平[8]。

4.1 巡檢制度

DCS工程師應(yīng)定期做好巡檢，制定巡檢表，根據(jù)巡檢表每日對(duì)DCS系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行巡檢，巡檢過程中做好記錄。巡檢記錄包括機(jī)柜間溫度、濕度等參數(shù)，避免環(huán)境溫度高、濕度大對(duì)機(jī)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(shí)進(jìn)行匯報(bào)，并制定解決方案，消除隱患。

4.2 軟件與硬件管理

要對(duì)DCS系統(tǒng)卡件等重要配件進(jìn)行定期維修保養(yǎng)或者更換，避免卡件損壞對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。對(duì)UPS系統(tǒng)進(jìn)行定期充放電檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，保證在失電狀態(tài)下系統(tǒng)能夠繼續(xù)運(yùn)行。DCS工程師應(yīng)對(duì)系統(tǒng)操作設(shè)置權(quán)限，做好分級(jí)管理，系統(tǒng)如需修改必須做好相應(yīng)記錄。

5 結(jié)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(yùn)用對(duì)有機(jī)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(yīng)用不僅能給有機(jī)硅生產(chǎn)企業(yè)帶來便利，同時(shí)也能有效降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，充分發(fā)揮DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，可以促進(jìn)有機(jī)硅企業(yè)自動(dòng)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(jī)硅單體合成中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它的管理顯得更為重要。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，企業(yè)需要提升DCS系統(tǒng)的本質(zhì)安全，同時(shí)不斷提升DCS管理，并且提升DCS操作人員的操作技能，促進(jìn)DCS系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，這樣才能使得DCS系統(tǒng)帶來的效益越來越顯著。