自动化控制及安全联锁在化工安全生产中的应用

齐峰

[摘    要 ]随着社会生产力水平的提高，社会经济的高速发展，科学技术的持续更迭，化工工业在我国建设发展中占据着越来越重要的地位。与此同时，需要引起我们注意的是，化工工业虽然能给我们带来巨大的效益，能够帮助我们实现好的发展，但是化工工业本身是具有非常大的危险性的，易燃易爆易腐蚀等问题在化工原料中普遍存在，因而保证化工生产的安全性也是发展化工产业一项重点内容。在这样的背景下，自动化控制技術应运而生，在大幅提高生产安全性的同时也使得化工生产的质量和效率有了明显的改善。文章就相关的技术详细介绍以及对应的应用策略做出部分探究思考，可供借鉴使用。

[关键词]安全生产;化工产业;自动化控制;技术应用

[中图分类号]TQ086 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）08–00–03

Explore the Application of Automatic Control and Safety Interlocking in

Safe Production of Chemical Industry

Qi Feng

[Abstract]With the improvement of the level of social productivity， the rapid development of social economy， and the continuous change of science and technology， the chemical industry is occupying an increasingly important position in my country's construction and development. At the same time， what needs our attention is that although the chemical industry can bring us huge benefits and help us achieve good development， the chemical industry itself is very dangerous， flammable， explosive and corrosive. Such problems are common in chemical raw materials， so ensuring the safety of chemical production is also an important part of the development of the chemical industry. In this context， automated control technology came into being， which not only greatly improved production safety， but also significantly improved the quality and efficiency of chemical production. Part of the inquiring and thinking about the detailed introduction of related technologies and corresponding application strategies can be used for reference.

[Keywords]production safety; chemical industry; automation control; technology application

化工企业的产品生产流程上多涉及易燃易爆物质甚至是有毒有害的化学品，一旦使用不当，就容易导致安全问题的发生。此外。化工生产的工艺流程往往也与高温高压相挂钩，如何保证生产过程的安全性是一个非常重要的问题。近年来随着社会生产力水平的发展，科学技术水平的提高，自动化控制技术和安全联锁被发明出来并应用于化工安全生产中，可以肯定的是，自动化控制技术以及安全联锁在化工安全生产中能发挥的作用非常有效和明显。

1 化工行业的四大特点

（1）生产规模大且连续性强。

（2）生产工艺条件苛刻，对于生产的环境要求高，一般具有高温高压或低温真空或易燃易爆或有毒有害等极端的环境特点，生产时所需要的辅助介质也具有复杂且多变的特点。

（3）因生产规模大、连续性强进而能够得出的化工设备运行周期长，长时间满负荷运转，进一步也能够得出在设备运行过程中对于工艺稳定、安全的要求高。

（4）因工艺条件苛刻，对于生产环境要求高得出的生产环节的恶劣性，包括但不限于易燃易爆环境、高粉尘性作业场所等。

2 自动化控制技术在化工生产中的具体应用

2.1 实时监测并进行故障诊断

化工生产的规模大、环节多，因而对设备进行实时的监测是必不可少的一个环节，实时监测能够对每个环节的工作情况有一个科学的评估，使得工作人员更好地掌握运行进度，并及时处理可能存在的故障，避免重大安全事故的发生。这在一定程度上提高了化工生产过程中的稳定可靠性。过程控制系统可以监测化工生产过程中发生故障的具体环节、故障的程度以及推断发生故障的具体时间和发展趋势，监测的智能化特征突出，相应的对于监测的准确度要求也偏高，对于一般的小企业来说，应用这种技术需要投入较大的成本，且技术背后涉及的一系列设备包括技术本身难度都比较高，因而尚未得到普遍应用。此外，过程监测系统还可以结合人工同时发挥作用。相关的技术人员在已有知识储备的基础下对系列数据做出科学的分析诊断，能够组成新的化工安全生产监测系统，即化工过程监测与模糊诊断系统。通过该系统的作用，能够快速将有关故障的信息以及主元分析结果发送至中央处理计算机中，帮助有关专家更为直观地了解设备信息，从而给出准确的决策结果。

2.2 实现对仪表的全面监控

多环节多设备的生产过程同时也意味着需要监测的各类仪表数量众多，化工生产中的很多环节都需要通过仪表进行控制，因而监控仪表的具体工作情况也是提高生产安全性的重要举措之一。随着科技的发展、人们需求的扩大，传统的仪表设备已经无法满足化工产业的生产需求。在这样的大环境背景下，可编程的逻辑控制器与分布式控制系统被研发并广泛应用于化工生产过程中的各类仪表监控环节，有效地帮助提高监控效率和准确度，从而提高生产环节的安全性。在这里引入一个专业术语FCS，FCS是一个综合的应用系统，它基于可编程的逻辑控制器和分布式控制系统而被建立。使用时与电脑端相配合并延伸出更多更实用的功能，由于其应用的先进性和广泛性特征，在世界范围内的自动化监控系统排行中名列前茅。它的主要特征表现在3个方面。

（1）核心是总线标准，也就是说设备的确定以及关键技术都和总线协议紧密联系着，总线协议的确定直接影响设备和关键技术。

（2）可操作性与开放性成正相关关系，因而在遵循总线协议的基础上还会就具体的不同产品做出不同选择。

（3）系统结构的分散特征明显，这个问题可以从总线入手解决，现场系统总线的科学设定能够帮助减少其余接线量，既使得通信过程多变化，也简化了整个系统，有利于后期的维护工作的开展，另外还使得企业受厂家的约束小，可发挥的空间大。

2.3 柔性自动化的生产系统

柔性自动化生产技术也是自动化控制技术之一，它以生产信息为基础，配合上信息储存系统以及数字加工设备，智能而科学地控制生产中的具体环节内容。在柔性自动化生产技术的应用中，成组技术占有非常重要的地位，成组技术指的是在分析加工对象的加工需求的基础上，对加工对象进行排列和成组的操作，为技术人员提供可选择的系统以及对应的设备，有效地提高生产效率和生产质量。成组技术的核心是主计算机，主计算机能够全面监测生产过程中的具体信息，并传输至各分计算机中，帮助计算机进行智能分析，实现对设备的科学控制，推动生产工艺的发展的完善。柔性自动化生产系统和过程监测系统具有的一个缺点是，要求的技术高、要求的设备标准高，因而在当前我国的化工企业中并没有得到普遍使用。

3 安全联锁在化工安全生产中的具体应用

3.1 排除安全隐患

安全联锁是作为一种使设备运行处于安全范围内的技术措施而存在使用，具体的工作表现可以从几方面进行具体阐述。

（1）当设备运行出现故障，存在安全隐患但尚未排除出来时，安全联锁的作用就是阻止人员接触危险区，保护技术人员远离可能发生的重大安全事故。

（2）是从接触的层面进行的思考和举措，在人员和设备发生接触时做到自动地排除掉可能存在的安全隐患。在这里就要提到几个专有名词：ESD、PLC、DCS、FCS。其中ESD指的是紧急停车系统，该系统是安全联锁技术中关键的系统之一，顾名思义，它能够在设备或者生产流程发生非常紧急的危险情况时及时“停车”，保障工作人员不受伤害或者将已经造成的伤害降到最低。化工行业生产规模大、连续性强，在长时间满负荷运转下，难免会出现问题，这时紧急停车系统的功用就很必要。紧急停车系统是我国就目前而言在化工行业生产中最常被纳入使用的技术之一。当遭遇突发情况时，EDS系统能够在第一时间将设备制停，在此基础上，技术人员往往为了进一步保障自动化控制系统的安全性而将ESD系统结合起FCS系统DCS系统以及PLC系统共同使用。ESD系统能够实时地感知设备生产状态，当监测到温度和压力等生产环境因素超出安全范围时就會自动触发报警并对设备进行制停。由此可见，安全联锁技术在排除安全隐患、保证生产安全型方面所具有的优势是自动化控制技术所无法比拟的，因而在具体的使用过程中自动化控制系统配合上安全联锁技术能够为化工生产架起双重保护罩，提高生产过程的安全性和有效性。

3.2 紧急停车系统的广泛应用

紧急停车系统功能强大，适用面大、适用范围广等特点使其在在具体的生产过程中被广泛使用，但主要的使用目的还是实时监视和控制好关键的数据值以及设备工作情况。如在使用的过程中，由于超负荷长时间地运转，机器受到了较大的损耗，出现故障，此时被监测到的温度值远高于正常情况下的数值，这也就会自动触发紧急停车系统中的停车功能，换句话来说，也就是紧急停车系统检测出环境达到了它的停车标准，这时监控的主体地位就要让位于停车功能，紧急停车系统会自动评估当前的生产工艺流程，按部就班，顺序地停止设备，保证生产过程的安全。这类技术在化学工艺中的广泛使用能够有效降低事故发生的概率，规避大规模恶性事故的发生，同时在故障发生时及时停止对于设备本身来说也是一个有益的举措，能够有效地延长设备使用寿命，降低企业的维修成本。紧急停车系统还配有3种不同类型的停车状态，分别是正常停车、局部紧急停车以及全面紧急停车。在不同的突发情况下，紧急停车系统对现象有了初步的评估后就会采取相应的合适的停车状态。正常停车、局部紧急停车和全面紧急停车都适用于哪些具体情况呢？举例说明，比如说设备在进行正常的检测和维护时，需要暂时使用，此时的停车就归于正常停车的范畴;但如果是设备的某一个运行环节上有小零件遭到损坏，就属于意外的事故，要求的是局部范围内的紧急停车，也就会触发紧急停车系统中的“局部紧急停车”，在避免事故扩大的情况下最大限度地保证设备的运行效率，不妨碍其他环节工艺流程的正常开展;再比如说是临时发生的全面停电、停水等情况，就要归于“全面紧急停车”的类型，避免设备在缺水的条件下持续运行而造成的不必要的损耗。需要强调的一点是，紧急停车技术的主要目的是保证化工生产过程的安全性、保障人民的生命财产安全，甚至国家的财产安全，因而对于紧急停车系统的准确性和灵敏性的要求都偏高，为了实现停车系统的更好的工作，一般来说停车系统需要具备好检测、逻辑和执行三大模块并配备相应的备用模块以应对突发情况。

系统更好地工作，一般来说停车系统需要具备好检测、逻辑和执行三大模块并配备相应的备用模块以应对突发情况。

4 结束语

综上所述，自动化控制技术和安全联锁在化工安全生产中的应用具有必然性和必要性，它既是化工产业可持续发展的必然需求，也能够为化工产业的进一步发展提供动力支持。具体表现在以下几个方面：①对设备进行实时监测并做出故障诊断;②紧密监控仪表盘上的数值，保证生产安全;③柔性自动化生产帮助技术人员提高工作效率;④紧急停车系统在规避生产风险中的重要作用。尽管该技术的好处很多，效果明显，但在我国的使用并不是非常普遍，尤其是在小规模的化工企业中，由于成本预算等问题的考量，最终没有选择技术的运用，希望不久的将来，技术能够持续改进，保证每一个化工生产环节的安全性。

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