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自动化控制及安全联锁在化工安全生产中的应用

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摘 要:在化工企业,原材料多为易燃易爆物质、或是有毒有害的化学品,而其生产工艺流程通常包括高温作业和高压作业,所以,化工企业生产过程中存在较大的安全风险,在生产过程发生控制失误时,导致重大安全事故的可能性极高。以此观之,在化工企业应用自动化控制安全联锁技术,可以有效降低安全事故发生率,是加强安全管理、规范生产流程一项重要方法。本文将对化工企业实施自动化控制及安全联锁技术的现状进行阐述,在此基础上,对该项安全技术在化工企业的未来前景进行展望。

关键词:安全生产;自动化控制;安全联锁

中图分类号:TQ086 文献标识码:A

化工企业生产的特点是规模化和生产工艺复杂化,生产所需设备也相对复杂,因此,生产过程中存在较大的安全风险,现实中的安全事故发生率也相对较高。这一特点对实现化工生产过程控制自动化也产生了迫切要求。

1化工行业的特点

我国化工行业众多,采用的工艺也是千差万别,较之其他行业总体上来说特点相对比较突出,主要表现在以下几点:

(1) 连续化生产,生产规模大;

(2) 运行周期长,满负荷运转,工艺过程要求稳定、安全;

(3) 工艺条件苛刻,一般具有高温、高压、低温、真空、易燃、易爆、有毒有害、腐蚀性等特点,使用的介质也较为复杂多变;

(4) 因其工艺条件决定其生产环境相对比较恶劣,如腐蚀性环境、易燃易爆场所、高粉尘性作业场所等。

2自动化控制及安全联锁在化工行业中的应用

2.1自动化控制在化工行业中的应用

自动化控制指的是一种自动依据既定程序或指令开展生产作业的一种技术方法,按照自动化程度不同,又划分为两类,一类是全自动化控制,一类是半自动化控制。自动化控制技术可应用在生产过程控制、机械制造控制和管理过程控制等领域。我国在化工企业应用自动化控制技术已经有几十年的历史,开发途径包括引进和创新两种。化工生产也经历了手工操作、机械控制和自动化控制三个阶段。自动化控制技术也从单一生产过程控制系统向复杂生产过程控制系统演变。在国内和化工企业中,应用较广泛的控制系统包括可编程逻辑控制器(PLC)、分散控制系统(DCS)和现场总线控制系统(FCS)。

在上述三种控制系统中,又以DCS和PLC两种更为多见。PLC作为一种存储器,采用的是一类可编程。作为一种内部存储程序,其主要功能包括执行逻辑运算、执行顺序控制、执行进行定时、计数和执行算术操作等。其控制方式采取的中数字输入/输出方式或模拟式输入/输出方式。PLC系统的特点包括:(1)功能较强,具有较高性价比;(2)具有高可靠性和较强的抗干扰性;(3)维修简单方便。适用范围包括对间歇性生产过程的控制,以及中小规模的连续性化工生产过程控制。规模较大的化工生产过程控制主要应用DCS系统。DCS的特点是将计算机、通讯和自动控制等技术进行融合,实现对生产过程的自动操作、自动监视、自动管理与分散控制,同PLC相比,其控制功能更为强大。DCS的不足之处是成本相对较高。DCS的结构形式的特点包括控制分散、多层分散、危险分散及合作自治,因此适用在石油化工、化肥和大型空分制氧等生产规模较大的化工企业。

FCS系统是从DCS和PLC基础上发展起来的,FCS系统具有DCS系统和PLC系统的全部优势,同时,其控制功能更加强大更完善。FCS实现了布线工作量的简单化,使繁琐的控制系统得到极大简化,系统检测与控制单元的分布也更加科学。作为全数字式串行双向通信系统,FCS有效连接了生产现场的各类自动化设备与控制器,并从这些自动化设备上采集实时信息,再加以应用(这些信息采取和应用过程包括全部记录数据的组态、标定、监控、性能诊断与维护)。上述过程同生产保持同步,实现了生产过程的自动控制,同时科学实验实现了对设备的自动管理。智能化、开放化、微型化和全数字化是FCS的特点,该系统代表了未来化工行业生产和管理自动化控制系统的方向。

2.2安全联锁在化工行业中的应用

安全联锁作为一种安全技术措施,可在安全隐患排除前对接触危险区的行为进行阻止,或在发生接触时做到自动排除安全隐患。紧急停车系统(ESD)是目前化工行业中经常采用的安全联锁技术。当设备发生故障或生产中发生突发事故,ESD系统可使设备在瞬间停止运行,确保不发生安全事故。为增强自动化控制系统的安全性,通常将ESD系统与PLC系统、DCS系统和FCS系统配合使用,ESD系统可在发生温度、压力和液位超限,或可气体和有毒气体的浓度超标时进行报警,并启动安全联锁停车功能。安全风险高的化工生产系统应在配备自动化控制系统的基础上,安装ESD系统,以确保在异常情况下不发生安全事故。

3展望

随着自动化控制及安全联锁技术的广泛应用,人们对依靠新技术加强安全生产管理也更具有主动性。而在科技飞速发展的背景下,自动化控制及安全联锁技术也将取得新的进步,并在化工行业中起到越来越重要的作用。

结语

综上所述,将自动化控制及安全联锁技术实施于化工生产中,可通过对工艺参数等的自动控制,避免因手工操作等导致的事故隐患,并有效减轻低劳动强度,使操作人员的作业环境得到改善,实现化工生产的安全、高效运行。自动化控制及安全联锁的应用应与化工企业的生产特点与工艺特点相结合,并实现技术的持续更新,为化工企业安全生产高效生产起到重要作用。

参考文献

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