自动化控制技术在石油化工企业安全生产中的运用

王春梅

摘要：在近期召开的全国危化品安全监管工作视频会议上，应急管理部再次强调，要推进危化品安全专项整治三年行动集中攻坚，为“十四五”开好局创造良好安全环境。计划到2020年底前完成涉及“两重点一重大” 生产装置和储运设施自动化控制系统改造应用，重大危险源全部实现在线监测监控;到2022年底完成涉及硝化、氯化、氧化、重氮化、过氧化工艺装置的上下游配套装置自动化控制改造应用。自动化控制系统成为了石油化工企业生产设备的重要组成部分。

关键词：全流程自动化改造;DCS;SIS;可燃气体和有毒气体检测报警系统;石油化工安全生产

引言

在近期召开的全国危化品安全监管工作视频会议上，应急管理部再次强调，要推进危化品安全专项整治三年行动集中攻坚，为“十四五”开好局创造良好安全环境。计划到2020年底前完成涉及“两重点一重大”（重点监管的危险石油化工工艺、重点监管的危险化学品和危险化学品重大危险源） 生产装置和储运设施自动化控制系统改造应用，重大危险源全部实现在线监测监控;到2022年底完成涉及硝化、氯化、氧化、重氮化、过氧化工艺装置的上下游配套装置自动化控制改造应用。自动化控制系统成为了石油化工企业生产设备的重要组成部分。

国内石油化工企业装备的自动化控制系统主要有集散控制系统（DCS）、可燃有毒检测报警系统、安全仪表系统（SIS）、消防控制系统等。以下分别对各类系统具体应用进行描述。

1集散控制系统（DCS）

基本过程控制系统主流选择集散控制系统（DCS），DCS用于生产过程的连续测量、常规控制（连续、顺序、间歇等）、操作控制管理，保证生产装置的平稳运行;是“动态”系统，始终对过程变量连续进行检测、运算、监控预警和控制，确保产品的质量和产量，保障生产设备安全运行;在安全性、可靠性方面在满足生产工艺控制要求精度前提下，必须定期对DCS系统进行全面的检查和维修，尤其是可能引起系统故障的关键点进行检测和必要的部件更换。

《危险化学品企业事故隐患排查治理实施导则》（安监总管三〔2012〕103号）明确要求仪表及控制系统的运行状况稳定可靠，满足危险化学品生产需求;按规定对仪表进行定期检定或校准;现场仪表位号标识要求清晰等。

《关于加强化工过程安全管理的指导意见》（安监总管三〔2013〕88号）明确要求自动化控制系统能够在异常工况监测预警。企业要装备自动化控制系统，对重要工艺参数进行实时监控预警;要采用在线安全监控、自动检测或人工分析数据等手段，及时判断发生异常工况的根源，评估可能产生的后果，制定安全处置方案，避免因处理不当造成事故。

江苏省发布了《省应急管理厅关于印发<本质安全诊断治理基本要求>的通知》（苏应急〔2019〕53号），其中在本质安全诊断治理基本要求第三条对生产装置、储存设施全流程自动控制控制要求做出了具体要求，分别从工艺过程的实现和设备完好性要求的满足等方向提出了自动化控制系统的设置标准。其他省份也根据管辖区域的具体情况制定了具体的实施方案。

2可燃气体和有毒气体检测报警系统

石油化工企业生产涉及易燃易爆、有毒有害等危险物料，可能应用了氧化、聚合、裂解、加氢等高温高压的化学反应，生产的安全稳定性尤其重要，一旦出现工艺反应失控、物料泄漏，后果非常严重。可燃有毒气体检测报警系统作为泄漏检测的重要工具，可以帮助企业提前预判现场泄漏的发生。《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》（GB/T 50493-2019）对石油化工企业在新建、扩建工程可燃气体和有毒气体检测报警系统设置提供了技术标准，在原有检测仪表与基本过程控制系统卡件设置独立的要求基础上提出了更高的设置要求，独立于基本过程控制系统，控制器要求独立。一些地方标准进一步要求不间断电源（UPS）也要进行独立设置。

这也是在事故案例的惨痛教训下制订的应对措施，“11.28”河北盛华化工有限公司氯乙烯爆燃事故调查结果显示就是因为氯乙烯气柜发生泄漏，扩散到厂区外公路上，遇明火发生爆燃所导致，如果能够有效利用可燃气体和有毒气体检测报警系统，这样的事故是应该可以避免的。还有湖北十堰市张湾区艳湖社区集贸市场“6.13”重大燃气爆炸事故，如果设置了监测系统，充分运用先进监测设备和大数据、物联网等现代化科技手段，及时发现风险、管控风险、化解风险就不会有26人死亡，138人受伤这样的重特大事故发生了。可燃气体和有毒气体监测报警系统为推动建立燃气等城市生命线工程实现实时监测监控创造基础，为重点行业企业装上了“千里眼”，提高安全监管执法的精准性、实效性，更好的为企业安全运行保驾护航。

3安全仪表控制系统（SIS）

《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》（GB/T 20438）等同采用IEC 61508，在标准内容定义SIS为安全相关系统，将被控对象或设备称为被控设备（EUC）。而《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》（GB/T 21109）等同采用IEC 61511，将安全仪表系统SIS定义为用于执行一个或多个安全仪表功能的仪表系统，不论以哪个定义去描述都是不相互冲突的，只是从不同的角度出发对其进行描述。SIS是“静态”系统，正常工况时，始终监视生产装置的运行，系统输出不变，对生产过程不产生影响;出现异常工况迅速处理，使危害降到最低，最大程度上使人员和生产装置处于安全状态。

在三年整改方案实施过程中各地以总方案为指导，根据本地区实际情况制订了具体实施方案。其中江苏省早在2018年为深刻吸取连云港聚鑫生物科技有限公司“12.9”重大爆炸事故教训，全面诊断治理重点化工（危险化学品）企业（以下简称企业）重大生产安全事故隐患、安全设施设计和全流程自动化控制存在的突出问题，在全省开展重点化工（危险化学品）企业本质安全诊断治理专项行动。重点要求对涉及重点监管危险化工工艺的化工企业、构成一、二级重大危险源的化工（危险化学品）生产、经营企业、产品或原料自身具有爆炸性的化工企业进行诊断，其中自身具有爆炸性的产品或原料主要是指列入重点监管危险化学品名录中的环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、过氧乙酸、硝化纤维素、硝酸胍等16种化学品。通过诊断确认是否需要对控制系统进行升级改造，确定控制系统的SIL定级，是否需要升级设置SIS。

在SIS设置的过程中能够企业更多的参考了GB/T 21109标准要求，通过对系统控制回路的安全完整性等級（SIL1-4，最高为4级）进行定级，判断是否能满足安全需要。通过仪表设备合理选择、结构约束（冗余容错）、检验测试周期以及诊断技术等手段，优化安全仪表功能设计，确保实现风险降低要求。

结语

综上所述，自动化控制系统作为石油化工安全生产中重要的组成部分，通过不断地在升级改造，在不同应用功能方面越来越专业化、系统化。在原有预警功能的基础上通过系统运算预判功能的深化，对报警信息的分级处理等功能的不断改进，使得员工在操作过程中更加便利，真正体现了自动化控制系统的便利和可靠。为企业安全生产信息化建设提供了现场数据与智能化控制的基础。

参考文献

[1]GB/T 21109，过程工业领域安全仪表系统的功能安全[S].

[2]GB/T 20438，电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全[S].

[3]GB/T 50493-2019，石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准[S].