浅析自动化控制如何应用于化工安全生产

胡水连(浙江和邦安全技术有限公司，浙江 嘉兴 314000)

0 引言

化工企业涉及的化工原料、产品比较多，以易燃易爆、有毒、腐蚀性等特点的原料占大多数，与此同时，在化工企业实际生产过程中，采用工艺、技术以及设备都相对较为繁琐、复杂，特别是涉及“两重点一重大”的化工项目。所以在实际生产过程中安全条件也较为苛刻[1]。因此就导致了相关工作人员在实际操作中要切实保障化工装置的安全性及可靠性。所以在当前的时代背景下，化工企业生产过程中需要进一步加强自动化控制技术的广泛使用，这样才能避免化工生产过程中出现较大的安全问题，同时也可以让化工企业自身的社会影响力、经济效益得到全面提高，进而提升企业市场竞争能力，实现企业的健康、稳定及可持续的发展。

1 应用自动化控制技术对化工安全生产重要性

通常，化工企业涉及使用易燃易爆、有毒、腐蚀性的原辅料，通过化学过程或物理过程，生产大量的化工产品，大部分化工产品具有易燃易爆、有毒等特点。所以，化工企业在实际生产过程中存在着较大的安全隐患，同时也直接影响到化工企业的正常稳定的运营。一旦出现安全事故之后，也可能会对于企业内部员工造成重大人身伤害，还可能会引发生命危险，所以这就需要进一步加强化工安全生产工作。为了有效解决和处理化工安全问题就需要加强自动化控制技术广泛运用。通过采用自动化控制技术不仅可以有效缩减人工操作环节，而且，还可以有效弥补传统人工操作缺陷和弊端，提高工作效率和工作质量。在实际化工生产的过程当中，一旦发生突发性状况，通过利用自动化控制技术也能够及时进行处理和反应，减少不必要的损失。化工企业在生产工作过程中通过加强自动化控制系统广泛运用，针对整个生产流程进行有效管理和监控，同时也可以在发生故障的情况下快速找到故障产生原因，并且第一时间通知相关人员进行有效处理，降低事故发生概率，同时也避免事故一旦发生之后造成重大经济损失和人员伤亡[1]。

2 自动化控制化工安全生产应用

2.1 故障诊断系统

在化工企业生产工作的过程中，通常大多数故障都是来自机械设备。化工原料通常都具备了腐蚀性、易燃易爆性等特点，另外化工生产过程中也存在着设备老化、磨损等不良状况，工作人员若是对生产设备故障问题熟视无睹，不进行合理及科学的处理很容易导致设备损坏进一步加剧，同时也可能导致安全事故问题造成人员伤亡。所以这就需要企业管理人员能够针对于故障引起高度的重视，要采取合理科学措施对故障进行处理。通过加强自动化控制系统的利用，不仅仅可以有效分析及监控相关数据，同时，一旦发生相关设备故障之后可以及时的给予提示，促使故障问题得到快速有效解决，同时保障化工企业实现正常稳定的生产[2]。

2.2 化工生产报警系统

对于化工企业来讲，生产过程中需要加强报警系统广泛运用，一旦发生突发状况，比如设备出现故障或者相关工作人员操作失误以及设备温度较高或者是突发性停水停电等，报警系统就会及时进行报警，得到了报警信息之后就能够及时采取合理的措施对于问题加以解决，促使设备恢复正常稳定的运行[3]。

2.3 紧急停运系统

在化工生产过程中，需要加强紧急停运系统的广泛运用，紧急停运系统主要就是指报警系统被启动之后促使生产设备实现自动化停止，属于一种相对安全稳定系统，通过利用紧急停运系统不仅可以切实保障相关生产人员人身安全，同时也可以促使生产设备不受损坏，避免出现二次事故产生。一般情况之下，紧急停运系统主要包括下列运作模式，第一，生产设备需要维护以及保养过程当中实现自动化停运；第二，设备出现突发性异常，比如管道堵塞或者是损坏等问题实现自动化停运；第三，设备处于超负荷运作之下，例如设备所受压力比较大或者是设备自身的温度偏高等情况下设备会自行停运[4]。

3 化工企业自动化控制技术的发展趋势

3.1 自动连锁报警系统

在化工企业生产的过程中，大多设备都是长时间处于高温、高压的状态下运行，一旦温度压力超出临界值之后将会对设备造成重大损坏，同时也会导致重大风险隐患或者安全事故问题。针对化工企业来讲，需要针对自动化控制系统进一步加强完善和创新，要促使设备运行状态得到更加良好管理和监控，这样才能够保障生产设备顺利、稳定以及安全运作。与此同时，若是发现安全事故问题，也可以通过采用自动化联锁报警系统及时进行反应，通知操作人员，有利于操作人员及时进行应急处理，有利于在较短时间之内让问题得到解决，化解危机。切实保障操作人员人身安全，同时可以避免化工企业重大经济损失[5]。

3.2 辅助工具

针对于危险以及可操作分析进行分析，其主要也被称之为HAZOP，HAZOP 分析方式属于过程系统危险分析当中比较重要一种评价方式，能够针对于系统当中的每一大元件进行更加全面的分析和研究，在其中重要参数如果偏离了指定设计条件将可能会导致相对危险以及可操作性问题。在2013 年6 月20 号，国家住房城乡建设部以及安全监管总局已经颁发了进一步强化化学品项目设计管理的重要通知，在文件当中指出，应当针对于首次设计建设项目以及两重点一重大项目，进行HAZOP 的分析工作；其次，对于新建的化工装置而言，也需要必须配备自动化控制系统，要求相关人士结合风险分析结果以及工艺过程危险分析结果，确定是否需要配备安全仪表系统。对于存在着相对危险化工工艺大型建设项目，也需要根据石油化工安全仪表系统规范以及安全仪表系统功能规范进行合理科学的系统设计工作。

在目前精细化生产通常都是采用半间歇性以及间歇性操作作为主体，其中工艺相对较为复杂以及多变，在当前现场操作人员相对较多，同时自动化控制水平相对较为低下，依然存在着一部分的企业缺乏对于安全风险的高度认知，同时没有深入了解和掌握相关工艺控制要点，特别容易导致中毒事故、爆炸、火灾，甚至还会导致群死群伤等等。2017 年1 月5 号，国家安全监管总局颁布了加强精细化安全风险评估工作指导意见。在文件当中要求各地方监管部门应当结合本地区实际状况督促以及指导有关企业进行安全风险评估工作，并且应当对于评估结论进行积极跟踪研判，以及掌握本区域之内企业实际的风险状况。通过进行精细化的安全风险评估有利于对于反应工艺危险程度进行明确，同时能够促使安全设施设计得到有效的改善，还能够让风险控制措施得到进一步优化和完善，有效提高企业安全水平，促使安全事故得到合理科学的防范。

化工安全仪表系统(SIS)包括安全联锁系统、紧急停车系统和有毒有害、可燃气体及火灾检测保护系统等。安全仪表系统独立于过程控制系统(例如分散控制系统等)，生产正常时处于休眠或静止状态，一旦生产装置或设施出现可能导致安全事故的情况时，能够瞬间准确动作，使生产过程安全停止运行或自动导入预定的安全状态，必须有很高的可靠性(即功能安全)和规范的维护管理，如果安全仪表系统失效，往往会导致严重的安全事故，近年来发达国家发生的重大化工(危险化学品)事故大都与安全仪表失效或设置不当有关。2014 年11 月13 日，国家安全监管总局颁布了国家安全监管总局关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见，文件中要求，从2018 年1 月1 日起所有新建涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施要设计符合要求的安全仪表系统。对于涉及“两重点一重大”在役生产装置或设施的化工企业和危险化学品储存单位，要在全面开展过程危险分析(如危险与可操作性分析)基础上，通过风险分析确定安全仪表功能及其风险降低要求。

4 小结

根据以上几点及相应的政府文件分析，对辅助方法总结如下。

(1)针对化工企业开展危险与可操作性分析的，对于结论为采取防护措施后，风险可接受，则企业已有的DCS 或PLC 控制系统可以满足控制要求。对于结论为采取防护措施后，风险不可接受，则企业需要采取其他措施(如增加联锁、安全仪表系统等)，才能满足控制要求。

(2)开展精细化工反应安全风险评估，对于反应工艺危险度为1 级的工艺过程，应配置常规的自动控制系统，对主要反应参数进行集中监控及自动调节(DCS 或PLC)。对于反应工艺危险度为2 级、3 级的工艺过程，均采取其他安全措施，及设置相应的安全仪表系统。对于反应工艺危险度为4 级、5 级的工艺过程，均需采取其他安全措施，及配置独立的安全仪表系统。

(3)化工企业首先应开展SIL 定级，即使用保护层分析(LOPA)这种半定量的分析方法来确定每一个安全仪表功能(SIF)的安全完整性等级(SIL)。

安全完整性等级分为SIL0、SILa、SIL1、SIL2、SIL3，若SIL等级为SIL0、SILa 的，则表明不需要安装安全仪表系统，若SIL等级为SIL1、SIL2、SIL3 的，则表明需要安装安全仪表系统。

对于需要安装安全仪表系统的，先开展SIL 验证，明确控制点、阀门灵敏度等关键信息。安全仪表系统安装完成后，需要进行SIL 确认，确认报告应保证安全仪表系统已经满足安全要求规范。

5 结语

综上所述，化工生产过程中自动化控制技术应用是不可忽视重要一个部分，针对涉及“两重点一重大”的化工装置和危险化学品储存设施应采取更多的评价方法，验证自动化控制系统的安全性，确保化工企业安全生产。自动化控制有其独特优势和特点，能够促使化工企业日常生产效率以及安全性得到全面的提升，同时让化工企业实现健康、稳定及可持续的发展。