智能化、信息化管理系统在氯碱生产中的应用

郭鹏

(焦作(煤业)集团开元化工有限责任公司，河南 焦作 454191)

1 发展背景

在中国经济高速发展的今天，企业规模不断扩大，自动化程度越来越普遍。随着工业4.0、两化融合以及中国制造2025等计划的推进和实施，为了适应新的形势和局面，将有更多的企业重视引进新的安全智能监测手段和设备在线管理方法，而智能化、信息化管理理念与智能化、信息化管理信息平台的有机结合已成为中国工业化历程中不断创新和发展的重要基础。如何建立完善氯碱生产装置控制智能化、信息化管控系统，已成为我国氯碱行业可持续快速发展的重要方向。

2 发展思路

焦作煤业集团开元化工有限责任公司(以下简称“开元化工”)为落实国家及集团在智能制造、两化融合、智慧能化方面的发展战略，把握机遇，从底层的设备管理、生产工艺管理、办公管理、仓储物流管理等多角度、多方向进行综合性智慧化、信息化推进工作，搭建全公司智慧化、信息化平台以及与河南能化集团之间的生产管控平台。利用先进的信息网络技术和智能装备，将大数据采集、云数据平台与需求生产相结合，立足于建设集生产统一调度、设备统一管控、安全监测与应急指挥于一体的智能管控系统，具体内容如下。

(1)智能化门禁系统。

(2)可燃有毒气体报警系统。

(3)视频监控系统(VSS系统)。

(4)主动预防型安全信息化管理系统(APS系统)。

(5)设备管理系统(EMS系统)。

(6)生产管理信息系统(PMS系统)。

(7)重大危险源安全生产数据接入平台(PIMS系统)。

3 实施方案

3.1 生产区域内安装智能化门禁系统

随着企业安全生产管理升级，传统的门岗管理模式已经不能适应大、中型工厂的安全保护需要。智能化的门禁系统凭借其灵活性、适应性为工厂提供了更加可靠的安全管理、风险管理与职工出勤管理,避免外来人员进入厂区引起的安全事故，保护厂区员工及周围民众人身安全,保证企业的正常工作秩序。该系统在工作人员出入受控区域门禁时，即进入门禁安装配置的摄像头拍摄范围内，摄像头根据其移动时自动地对其进行跟踪比对，快速识别，并将该人员信息传送到计算机，管理中心立即显示该人员所有信息包括姓名、时间、地点,并结合职工的上下班工作时间及相关加班的安排。结合考勤软件，系统能自动处理迟到、早退、旷工、异常情况、加班，以及个人休假、请假等，提高职工管理效率和管理人性化[1]。

同时根据国家应急管理局要求涉及两重点一重大危化企业,提倡智能化进入,要求只有现场巡检工、技术人员进入，其他外来人员不得随便出入，以防止设备的不当操作，造成危险化学品泄漏对外来访客制定的管理制度。该制度明确规定由开元化工武保部对外来人员进行审查办理临时感应卡，在办理进入手续时将外来人员信息输入到门禁系统中的访客管理系统中，外来人员在进入门禁时激活访客的感应卡,当外来人员办理离开手续时,该卡片被自动撤销，过期日期和时间都自动传送到智能门禁系统中,从而确保丢失或被盗的感应卡不会再被使用。

3.2 可燃有毒气体报警系统

为了适应严峻的化工生产安全形势要求，开元化工根据GB 50493—2009的第3.0.9条，采用新型的GDS系统化、网络化的手段将相应采集信息汇总，统一由独立设置的管理平台进行智能分析和处理，实现可燃、有毒气体在线监测及自动预警系统。值班人员亦可通过查看现场联动视频，实时掌握现场状况，进行各种决策，确保企业的人员和财产安全，减少企业发生危险事故的概率，提高企业的经济效益，达到企业安全生产的目标[2]。

3.3 视频监控系统(VSS系统)

在重大危险源及重要部位安装高清晰摄像头，实现对需要监控的部位设备、设施状态，运行情况进行24 h全天候监控，并进行录像。对于监控部位出现的异常情况和信号，调度员在调度室能够任意联动切换画面，对需要监控的部位进行视频监控、录像和在线指挥。全厂区视频监控画面如图1所示。

图1 全厂区视频监控画面

对关键岗位人员的作业行为，工作状态进行24 h全天候监视；保证对设备、设施、人员的全方位监控。关键岗位DCS人员操作视频监控画面如图2所示。

图2 关键岗位DCS人员操作视频监控画面

3.4 主动预防型安全信息化管理系统(APS系统)

开元化工主要生产离子膜烧碱、盐酸、液氯、环氧氯丙烷、环氧树脂等产品，本公司属于危险化学品生产单位，厂区内大多数原辅材料、产品具有易燃易爆、有毒有害等特点，生产过程具有高温高压等特性；为了提升安全管理力度，避免出现隐患事故，在2019年安装主动预防型安全信息化管理系统。

该系统架构完整，一人一账号，实现全员参与。公司信息化系统的主页如图3所示。

图3 公司信息化系统的主页图

图3显示：当前重大风险，7条；较大风险，11条；一般风险，390条，低风险，1 577条。在各级人员的管控下，开元化工整体风险可控，没有出现失控风险；当前重大隐患A，0条；重大隐患B，0条；一般隐患C，0条；一般隐患D，82条；其中待整改0条，待复查0条，无超期未整改，不存在重大隐患。重大风险详细危险点如图4所示。

图4 重大风险详细危险点

公司的风险空间分布和作业风险安全比较如图5所示。

图5 风险空间分布和作业风险安全比较图

2020年年度风险辨识，按照风险七步法(确定风险点、划分风险单元、排查危险源、辨识危险源、评定风险等级、制定管控措施、实施分级管控)依次进行辨识。年度安全风险辨识评估如图6所示。

图6 2020年度安全风险辨识评估表

动态风险管控：①单位主要负责人每月组织对重大安全风险管控措施落实情况及管控效果进行一次检查分析，完善管控措施，并部署月度安全风险管控重点；②分管负责人每旬组织对本系统安全风险管控重点实施情况进行一次检查分析，检查管控措施落实情况，改进完善管控措施；③每天针对特殊作业进行单独风险分析，制定相应管控措施。动态安全风险辨识评估如图7所示。

图7 动态安全风险辨识评估

平台按照时间节点，定期发送巡查任务，董事长及公司领导每旬对公司重大风险进行风险巡查；部室领导每周对较大以上风险进行风险巡查；分厂领导每周对一般风险以上进行风险巡查；班组长每天低风险以上进行风险巡查。风险巡查同时也是隐患排查的过程。同时平台还具有，风险巡查台账、风险汇总、风险图表分析等功能，方便考核。开元化工隐患排查清单有两部分组成，分别是《危险化学品企业事故隐患排查治理实施导则》中的排查清单和依据风险分析数据库对风险管控措施转化而来的隐患排查清单。安全风险巡查清单如图8所示。

图8 安全风险巡查清单

隐患级别分为一般隐患D，一般隐患C，重大隐患B，重大隐患A，对应低风险、一般风险、较大风险、重大风险，方便管理。同时还具有隐患台账，隐患图表分析等功能，方便管理隐患图表分析图见图9所示。

图9 隐患图表分析图

隐患排查过程分别由公司组织、专业部室组织、分厂组织、班组组织。各层级人员严格按照隐患七步法(排查隐患、记录隐患、上报隐患、评估分级、监控隐患、治理隐患、验收销号)对隐患进行排查治理。平台实现了风险、隐患分级、分层、分专业的管理，已初步形成规范、管用、智能、可持续、全覆盖的安全生产风险隐患双重预防机制。

3.5设备管理系统(EMS系统)

3.5.1 智能巡检系统

风险、隐患排查受人为因素影响(人的学识、见识、判断能力)比较大，如何降低风险、隐患排查人为因素的影响，开元化工经反复研究，决定采用定量、科学的排查手段进行量化排查，EMS系统是岗位员工进行风险隐患排查的重要系统，平台每小时定期给员工发巡查任务，现场岗位员工用专业的工具(精密点检仪)进入现场进行扫现场固定点设置的条形码，生成风险排查清单，对逐台设备、管道进行巡查、点检，排查风险隐患，如不在其设定的阈值，将直接生成报警信号。

精密点检仪器，不仅具备温度采集、观察量、手抄表等功能，还具备测振功能，包括时域、频谱分析功能。设备点检手持仪及巡检点实物图见图10所示。

图10 设备点检手持仪及巡检点实物图

EMS系统对岗位员工的执行情况、公司整体的设备情况统计分析。公司EMS系统的主页如图11所示。

图11 公司EMS系统的主页

设备卡片，从设备的出生，到其生命结束，整个生命周期内，不间断的监护，具体内容见设备卡片图。设备卡片如图12所示。

图12 设备卡片页面

EMS系统巡检采用精密点检仪器对设备进行点检，如超出设定阈值，将自动出限报警，生成隐患缺陷。发送给相关处理人员，进行处理闭合。

3.5.2 设备在线监测系统

设备在线监测系统是对EMS系统的功能延伸，是实现大型机组(氯气压缩机、氢气压缩机、循环水)泵运行状态的24 h不间断检测，并引入服务公司远程诊断专业分析团队，对采集到的震动数据进行深度分析，智能报警筛选异常设备，实现设备的远程在线看护。如氢压机在线监测装置如图13所示。

图13 氢压机在线监测装置图

远程诊断专家团队每月根据设备在线监测震动数据出具诊断报告，提供诊断结论、检维修及维护建议，及时发现设备异常信息，做到设备的预防性维护与维修，为决策层提供准确、即时的决策支持。

EMS系统是专业的设备管理系统，是开元化工主动预防系统的子系统，2018年开始策划，2019年初投入运行，投资金额达200万元。通过EMS系统，开元化工从粗放型管理到精细化管理的转变。通过规范化、信息化、系统化的管理手段对设备的各个过程环节管控，实现设备基础信息动态管理，实现对设备的全生命周期管理。

3.6 生产管理信息系统(PMS系统)

生产管理信息系统数据与DCS控制系统数据同步，在公司所有办公电脑登录后能实时监控生产工艺数据，并且可以调取监控数据趋势图进行分析，通过趋势图判断生产数据走向，保证生产工艺安全。氯压机装置在线监测数据曲线图如图14所示。

图14 氯压机设备在线监测数据曲线图

3.7 重大危险源安全生产数据接入平台(PIMS系统)

将全厂重大危险源设备安全运行数据，如液氯储罐的运行压力、液位及温度的数据通过信号线直接传送到省应急厅监控平台，由省应急厅直接监控，为氯碱生产装置安全运行增加一道有力的安全保障。

4 实施效果

(1)搭建一套立体智能化、信息化管理信息化平台，实现设备档案、点巡检、维护、保养等工作信息化、流程化管理，自动汇总统计相关业务报表。

(2)与ERP-U8软件对接(材料库存及出库软件)，实时读取设备、备品备件库存情况，通过检修工单的上机、下机操作，实现对设备、备品备件的有效管理。

(3)在核心转动设备上加装远程智能监控系统，实现了核心设备运行状态24 h不间断监测其运行状态，引入了远程专家诊断团队，基于海量的设备运行、故障数据分析、模型对比，准确判断设备劣化趋势、精准定位故障部位、分析故障根因，将临时和非计划检修转变成计划性检修，实现了设备在线智能化、信息化管理，大幅度的降低了设备维修时间和费用，为正常生产提供了有力保障。

(4)通过智能化、信息化、系统化的管理手段对核心生产装置、运行关键设备在线监测和重大危险源等环节全过程管控，实现20万t/a离子膜烧碱装置智能化安全管理、精细化设备管理。为决策层提供及时、准确、详实的分析依据。达到了优化设备管理决策的目的。

(5)通过物联网技术将信息化监测手段和工业设备运行数据进行了有机结合、分析、利用，实现了工业化和智能化、信息化的有效融合，取得了国家两化融合管理体系贯标证书，符合国家“制造2025”的战略方针。

本项目利用大数据、物联网、智能维护与监测诊断技术，将信息化监测、管理手段和工业设备运行数据进行了有机结合、分析、利用，实现了工业化和智能化、信息化的有效融合，项目达到了预期目的，取得了良好的效果。实现了“生产数据可视化、设备管理智能化、系统运行自动化、现场巡检无人化、告警监测一体化、信息传输集成化”的“六化”目标,助力企业高效应对内外部复杂环境,实现本质安全以及可持续发展。

5 结语

通过以上多重智能管理系统，开元化工双重预防系统落地运行，实现了双重预防的分级、分层、分专业的务实运行，推进企业通过采取新兴信息技术和与之相伴而生的现代管理技术手段，提升科技装备水平，带动企业安全、环保、能源、工艺、设备、经营管理水平的不断优化,降低作业成本、减轻员工劳动强度以及减小安全环保风险，提高精益管理水平和经济效益，同时也标志着开元化工正向着现代化智能企业大步迈进。