化工安全生产自动化控制技术研究

摘要：安全生产是化工企业生产活动的基本要求，现代化技术的提出和应用使相关企业工作安全性得到保证。以化工安全生产中的危险因素为切入点，予以简述，再以此为基础，重点分析化工安全生产中自动化控制技术的应用，给出应用架构和核心技术、自动化分析和应急处理等内容，为后续具体工作提供参考。

关键词：化工安全生产；自动化控制；故障分析；应急处理

自动化技术是指机器设备、系统或作业过程在无人或半无人模式下，按照既定程序要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期目标的综合技术。化工生产中，多个因素可能导致安全隐患，这使得自动化技术的运用得到普遍关注，在现有技术上，尝试予以分析，有助于技术的优化和推广。

1化工安全生产中的危险因素

1.1原料危险

化工生产过程中，来自原料的危险最为直接，也最为普遍，如在化工企业生产过程中各种酸碱类化学品直接作为原料或者辅助介质用于生产，强酸和强碱的腐蚀性较强，可能导致设备损坏甚至人员伤亡。企业的日常管理工作以及主要技术人员进行现场巡检，存在一定的危险性。其他化工生产企业也面临类似问题，主要表现为原来管理方法滞后、原料本身危险性高、现场巡检不到位等方面原因，这是后续工作中化工安全生产需要关注的直接问题，可控性也较高[1]。

1.2生产加工危险

生产加工过程中的危险往往带有隐蔽性，操作人员很难在危险发生前予以察觉和预处理，部分危险在发生早期也无法得到有效快速解决。如密封容器、压力容器在长期使用的过程中受到机械磨损和化学品侵蚀作用，造成材料塑性和强度降低，并导致设备内部形成细小的裂纹等。在生产过程中，生产工艺参数的波动、环境突发变化等可能导致裂纹快速增大，导致危险化学品泄漏，影响生产环境安全，甚至有可能导致火灾、爆炸等恶性人员伤亡事故。

1.3故障处理危险

生产工艺及设备设施的故障排除带有不确定性。此前的化工生产工作中，生产工艺及设备设施的故障处理需要借助工艺、设备、电仪等技术人员共同进行参与管理，了解故障发生的原因，给予逐一排查和处理，在此过程中，因故障原因尚不明确，操作人员可能在排除时出现受伤问题，而化工生产过程的复杂性，意味着故障类型多样，排除和处理的时间也较长，降低了工作效率，也可能导致故障进一步恶化、蔓延，出现更多的安全隐患和危险。

2化工安全生产中自动化控制技术的应用

2.1应用架构和核心技术

自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面，其特点在于强调作业的主动性和持续性。在化工安全生产领域，自动化控制技术的应用架构主要强调构建稳定的拓扑结构、明确不同结构的功能，给予有效的逻辑控制。结合一般工作要求，拓扑结构可包括控制中心、执行单元、辅助结构、通信设备。各个部分以控制中心为核心，借助有线线路实现物理形式的连接，以物联网为基础和纽带，实现自动化控制应用架构和其他管理人员、部门的实时关联。功能层面，执行单元包括传感器、终端处理器等，传感器可收集化工生产过程中的各类信息，并借助通信设施将其传输给计算机，计算机作为控制中心主要工作结构，实现默认程序的执行和信息读取，结合各类实时信息下达不同指令，计算机的指令由执行终端负责执行，如切断电源，再由辅助结构提供帮助，如发出警报等。逻辑控制方面，主要借助PLC逻辑控制器以及默认程序保证自动化作业有序性，使不同结构功能得到有效履行[2]。

2.2自动化作业

化工安全生产中，自动化作业是自动化控制技术的主要运用模式，强调在原料配比运输、生产加工等全过程中实现无人化和半无人化，极大降低了安全风险出现的可能。在化工生产活动中，企业的人、机、料、法、环等业务管理均可以信息处理为核心实现，自动化作业则涉及电子计算机、通信系统与控制等。以天然气隧道窑安全控制为例，可采用由多台具有高速处理大量信息能力的计算机，以及各种终端组成的局部网络提供信息交互通道，构建局部物联网保证网络接口的专用性，在管理信息系统的基础上提供决策支持系统，由计算机直接借助该系统进行作业，并记录各类工作信息，为高层管理人员决策提供备选方案。在天然气窑炉工作过程中，默认其内部温度值为H，天然气窑炉喷嘴出现故障或者天然气压缩空气配比波动过大时，温度将出现下降或上升，可围绕其标准温度H出现波动，表现为一个具有模糊线性变化特点的数集，表现为：代表天然气窑炉的安全作业模式下的温度范围，借助温度变送器可实时获取天然气窑炉温度变化曲线图，如果天然气窑炉温度超过[Hmix、Hmax]范围，该信息可得到计算机的实时捕捉，无论出现了何种故障，计算机完成温度异常的识别后，均可快速给出警报，提醒操作人员进行处理。在非故障状态下，系统则根据默认程序进行作业，以控制中心控制主要工艺过程，其他辅助工艺和设备设施以设定的系统作业参数进行生产、供料。如设定系统天然气窑炉作业负荷参数为80%，窑炉工作温度1200℃，天然气消耗量420m3/h，将对应参数代入计算机中，实现参数变更程序确认，待生产程序启动后，计算机可控制系统作业负荷稳定在80%的水平，以5min为间隔，保持窑炉工作温度1180~1220℃有效工作范围内持续天然气供给，保证生产工艺的持续进行。该模式下，无需人员进行化工生产操作控制，或仅提供远程控制即可，降低了生产全过程中出现事故的可能，提升了化工生产的安全性。

2.3自动化分析和应急处理

采用自动化技术不仅可以将工作人员从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣危险的工作环境中解放出来，也能极大地提高劳动生产率，增强化工生产的安全性和综合效率。以自动化分析和应急处理为例，在化工生产过程中，可能导致危险事故的因素多样，出现的故障也不尽相同，常规进行人工分析，消耗较多的时间和精力，也面临不可预知因素威胁。在自动化控制技术的支持下，可对分析工作进行时间和空间范围的拓展。如在原料配备环节、生产环境、产品控制环节，分别放置若干传感器，设为1号、2号、3号等若干代号，进行对应环节安全管理。所有传感器均以独立线路进行工作，为保证信息传输和控制的独立性，借助CAN总线系统提供若干通信信道（有线），不同信道可单独向计算机传递信息，假定生产环节出现问题，与该环节直接相关的传感器可独立将信息传递至计算机处，由管理人员根据编号信息锁定故障发生的区域。传感器所传递信息的具体类型，则能为故障诊断提供依据，如气压异常、电流异常等分别反映了密封设备、电力元件的故障等。应急处理方面，强调结合故障特点和类型给予服务，如密封设备出现气压下降，可初步判定设备出现孔洞、连接不牢固等问题，无论问题类型存在何种差异，均应首先进行作业中断，并通过默认程序进行故障态势实时记录。当传感器测出电流异常时，也首先进行作业中断，记录故障态势信息。该模式有助于及时控制安全问题，也能够为后续人员处理提供数据信息。应急处理完成后，人员可根据记录信息和传感器位置信息等进行针对性故障排查和处理，提升了作业效率，避免逐一排查问题导致的安全隐患，化工生产的安全性总体提升。

3结束语

综上，化工安全生产中，自动化控制技术的应用价值突出，且具有多样的应用实现方法。在实际工作中，化工安全生产中的危险因素包括原料危险、生产加工危险、故障处理危险等。自动化技术的应用可应对上述问题，借助有效的应用架构和核心技术，可实现自动化作业、分析和应急处理，保证化工生产安全。

参考文献

[1]生霞.自动化控制在化工安全生产中的应用及优化措施[J].化工设计通讯，2019，45（12）：187+204.

[2]杨钢辉.化工安全生产中自动化控制技术应用研究[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（21）：233-234.

作者：张海波 单位：淄博雷法耐火材料有限公司