化工安全生产中的智能化过程控制

毛永星(中国科学院赣江创新研究院，江西 赣州 341100)

0 引言

将智能化控制手段应用到化工生产管控之中，能够在有效提高生产安全性等级的同时，达到降低企业整体控制成本的目标，可以保证企业降本增效整体效果。企业能够按照自身情况，对操作人员行为以及自动控制设备等数据进行收集与分析，能够实现对设备状态以及生产流程的实时监控，达到智能化管控的效果，可以实现资源最优化配置，保证整体化工生产安全性以及科学性。

1 智能化控制在化工安全生产中的应用必要性

智能化控制系统能够对化工生产全过程进行实时监控，不仅能够对生产过程中的温度以及压力等各项参数进行分析，保证参数指标能够处于安全范围之内，同时还能够通过对设备数据情况的监测，及时发现数据的异常问题，并发出相应警告，能够帮助管控人员第一时间发现问题所在，并对其进行处理，可以最大限度降低整体故障发生影响程度，保证生产能够稳定进行[1]。由于化工行业自身具备生产高危性的特点，所使用原材料和辅料存在易燃易爆的特性，且多具有腐蚀性特点，加之生产设备需要在高温高压环境中运行，所以整体安全风险系数相对较高，安全生产显得极为关键。而智能化控制手段的应用，可实现对各类参数的实时监控以及管理，能够按照生产参数指标内容，确定是否存在安全隐患以及风险问题，可以通过构建自动化控制模型的方式，对工艺操作参考值进行精准分析，辅助人员做好生产状态的调整，能够有效提高分析判断的精准程度，确保整体生产操作能够更加安全精准，对于化工企业长久性发展而言是极为有利的，因此对智能化过程控制方式方法展开研究，显得极为必要。

2 化工安全生产智能化过程控制方式方法

2.1 实时监测与故障诊断

在进行化工生产过程中，需要对整体生产过程进行监测，及时对存在的故障进行诊断，以便保证整体生产的安全程度。强调设备系统运行以及化工生产需要具备较高安全系数，能够及时发现故障所在，保证故障的预测以及设备维护效率[2]。较为常见的实时监测手段主要以模糊诊断系统以及专家知识过程监测两种模式为主，其中过程监测与模糊诊断系统，能够实现对设备数据进行校正以及模糊专家判断等各项操作，可以通过进行主元分析的方式，将相应结果输送到特定数据库之中，可以结合化工过程生产特点，科学展开诊断模型的建设，合理划分设备知识以及算法知识等各板块内容，进而通过分层次管理的方式做好知识管控，达到对生产过程进行有效监控与管理的目标。

2.2 仪表监控

仪表监控是化工安全生产重要环节，能够通过对仪表数据的应用，掌握企业现阶段生产状态，可达到有效预防各类故障发生的目标。使用最多的技术主要以PLC以及DCS为主，其中，PLC主要以数据处理为主，而DCS主要以工控机为主。以PC平台为基础展开软件资源以及相关功能的建设，确保两项技术能够在仪表监控中发挥出更大的作用。在对PLC系统进行应用过程中，需要将总线标准作为核心内容，将数字智能现场装置作为基础，展开现场总线控制系统建设[3]。整体系统结构分散性特征较为明显，能够通过对系统内现场总线的合理使用，达到切实降低用户现场接线率的目标。可以满足单个现场仪表的多变量通信需求，能够实现各制造厂生产装置的相互操作，实现对整体系统的切实简化，方便后续进行维护处理。需要按照化工生产过程对象的复杂程度以及控制系统各项特征，对相应控制系统进行选择，以便达到理想仪表状态监控效果。

2.3 紧急停车系统

由于进行过程控制的主要目的是对化工生产过程进行持续性监控与管理，确保生产装置安全运行，及时对存在异常状况的设备进行处理，对偏离正常范围以及出现操作失误的状况进行及时停车，所以紧急停车系统也是智能化过程控制不可忽视的内容。紧急停车系统不仅能够替代过程控制系统进行操作，同时还会按照安全逻辑顺序动作进行自动紧急停车处理，能够为职工以及设备的安全提供可靠保障，确保恶性事故能够得到有效抑制。

在具体进行生产过程中，监管系统会进行正常停车，对设备进行检修以及及时维护，通过有计划停车的方式做好设备的检查工作[4]。同时会进行局部紧急停车处理，对意料之外的状况进行停车保护，确保突然出现的损坏以及其他方面故障能够得到及时控制，不会出现波及整条生产线的情况。此外，会通过全面性紧急停车的方式，对突然发生的停水以及停电等事故进行应对，避免因为突发事故导致设备以及其他生产要素受到干扰。

紧急停车系统在应用过程中需要注意以下四方面内容：(1)紧急停车系统需要独立进行设置，要避免和其他设备出现关联，以防操作紧急停车系统过程中对其他设备造成不良影响；(2)需要按照中间环节最少原则，进行中间仪器设备的设置，减少不必要的设备故障危害问题，明确仪器仪表均可能会出现故障，如果中间环节太多，会提高整体系统故障发生概率，需要对仪器仪表的应用数量进行严格控制；(3)按照冗余原则进行所有单元设置，通过设计备用单元的方式，确保在发生意外状况时，备用单元能够及时发挥作用，保证紧急停车系统的应用质量；(4)在进行系统设计过程中，需要做好执行单元以及检测单元的设计工作，保证故障处理安全。

2.4 间歇生产过程智能控制

间歇生产是典型化工生产过程，需要按照间接生产过程控制系统，展开智能化技术的应用，实现对物理变量的自动化控制。需要通过对间歇生产装置以及异常操作等情况的分析，将智能控制系统应用到其中，保证操作人员能够从较为繁重的操作任务中解脱出来，实现自动化间歇生产过程，保证整体过程的高精度以及高效率[5]。可按照分层递阶思想进行间歇生产过程智能化控制系统建设，将新型设备以及新型技术合理融入到化工生产之中，保证生产安全性体系能够得到不断完善，达到良好的监控以及管理效果。

2.5 合理使用各种先进算法

通过对人工神经网络等先进算法的应用，能够在完成精准数学模型建设之后，通过实施虚拟仪表处理的方式，保证运行速度以及性能稳定性，更好地完成生产监控操作，保证生产各环节运行高效性与持续性。应通过对海量历史数据的收集，不断对自动化系统集成化展开优化，以便实现对企业资源的最佳配置，达到良好的生产管控效果，为企业创造出更加客观的经济收益以及社会效益，推动企业良性化发展。

3 智能化控制完善策略

需要通过对智能化控制系统的不断优化，确保化工生产安全发展能够达到相应水平，能够实现对新技术的切实优化与完善，达到良好的智能过程控制效果。

3.1 安装自动连锁报警装置

因为化工生产多处于高温高压环境之下，整体反应速度相对较快，生产环境安全隐患系数较高，可能会因为某个参数发生异常而引发严重事故问题，所以需要通过设置自动连锁报警装置的方式，对各种安全隐患问题做出快速反应并报警，保证人员能够在最短时间内对问题异常情况进行锁定并处理[6]。需要运用装置的快速报警功能，及时对问题设备进行管控，保证设备能够处于安全状态之下，以便减少安全事故。

3.2 安装自动化安全装置

通过对自动化装置的分析可以发现，该装置一方面能够在发生危险时，及时对相关故障问题进行处理，留给工作人员更多的反应时间，能够实现对各种危险事故的第一时间操作，降低不必要的事故发生，例如在危害气体泄漏时，可通过及时进行隔离的方式，减少气体泄漏所造成的不良干扰；另一方面，能够在危险问题出现时，自动帮助人员进行现场施救，最大限度对人员安全进行保护，降低二次事故发生可能性，所以进行自动化安全装置安装是极为重要的。

3.3 实施设备安全性检测

化工设备在进行一段时间的应用之后，会因为原材料腐蚀以及高温高压等环境影响而出现一定缺陷问题，需要通过及时进行检查的方式，确定设备是否存在缺陷和隐患状况，以便及时对设备进行维护，避免重大安全事故出现[7]。可通过对设备结构进行综合分析或使用无损伤探测的方式，对设备展开安全性检测工作，确保化工生产装置的自动化检测技术能够在设备检测中发挥出更大的作用，进而保证设备安全性检测的精准度以及效率，确保各种安全隐患问题能够得到妥善处理，设备运行能够达到良好状态。

4 智能化控制过程的发展趋势

4.1 集成化

智能化控制系统会逐渐向集成化方向进行发展，会通过对物联网等先进技术的合理使用，达到对工业环境进行数据感知以及下达控制命令的效果，可以有效提高生产机电一体化水平，保证整体系统的管控质量[8]。能够随着系统集成化水平的不断提高，实现对网络拓扑结构以及通信环境的有效改善，确保数据实时性能够得到切实提升，可以更好地为智能化控制工作提供助力。

4.2 虚拟化

以数字孪生技术为基础所提出的虚拟化工厂，是今后制造技术以及信息发展技术重要方向。会通过将虚拟工厂和物理工厂等要素有机结合在一起的方式，通过对工厂孪生数据驱动以及增强现实技术的应用，对生产要素以及生产活动计划等进行管理，会处于一种理想化的生产运行模式，能够通过对工厂生产流程设备参数进行模拟的方式，做好工厂具体生产流程的调整工作以及优化处理，预期工厂生产效率能够得到切实提升，整体生产过程也会更加敏捷，能够达到有效提高产品智能化程度的目标，减少不必要的停工，确保企业市场竞争力能够得到不断增强[9]。可通过进行模拟的方式，更好地对生产过程进行推导与管控，进而为智能化控制工作的开展提供可靠依据，达到理想化的全过程智能化控制模式。

4.3 自动化

智能化自动控制模式，是今后化工生产的主流趋势，也是智能化控制的重点发展方向。会通过将智能化技术和自动化技术有机结合在一起的方式，在人工智能技术的支持之下，对化工生产全过程展开自动化处理，保证智能化技术应用优势可以发挥到最大。会通过对系统运行情况进行分析的方式，展开数据分析模型建设，并在此基础上对生产各环节运行情况进行分析，进而制定出最佳的方案，实现对化工安全生产流程的模拟，以便提出最优化安全管控方案。自动化技术应用，可有效减轻人员管控压力，提升管理效率，会对各种安全风险形成有效抑制作用。

4.4 应用化

智能化控制系统今后会向具体场景应用解决方向进行发展，为类似化工生产管理控制开展提供可靠依据与支持。会通过不断完善工厂设备网络化以及信息化条件的方式，针对不同工厂的实际生产需要以及自身生产场景，展开智能应用定制操作，能够更好地展开智能化管控服务，为更多企业提供生产控制技术支持，会对化工行业整体发展产生积极影响。

5 结语

因为智能化过程控制能够有效弥补人工反应较慢以及工作压力较大等方面的问题，可以及时发现生产过程存在的异常状况，并对其进行处理，能够最大限度控制各种事故的影响范围，为工作人员争取到足够时间，确保设备的使用能够达到预期安全状态，所以化工企业需要进一步加大对智能化控制过程的研究力度。企业需要按照自身化工生产特点，合理展开智能化控制过程的使用以及管控，通过安装联锁报警装置以及其他装置，达到最优化智能管控效果，确保整体生产过程能够更加安全高效。