电气自动化技术在化工生产中的实际应用

胡结顺

（中盐安徽红四方股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 化工生产中电气自动化的应用优势

以中盐安徽红四方股份有限公司（以下简称“公司”）保险粉产品为例，整个装置采用集散控制系统（DCS）实现整个生产的过程监控。为保证生产的安全可靠、平稳经济、高效运行，设置中心控制室，把各工艺装置的主要监控参数及重要设备的电流、频率和运行状态均引入中心控制室进行集中监控、调度和管理。用电设备装机容量8 163 kW，需要容量5 088 kW；项目设独立10 kV 变电所，其用电由110 kV变电站引两回10 kV线路供电。

1.1 双冗余配置，系统稳定可靠运行

配置两套DCS 系统，根据工艺操作要求，设置保险粉装置DCS中心控制室和焦亚硫酸钠装置DCS控制室。保险粉装置DCS 系统：操作层由6 个操作员站、2 个监控浏览站和1 个工程师站构成；控制层配置1个控制站，配置机柜数量不少于7个，该数量包含主机柜、I/0机柜、安全栅柜、电源柜。

DCS 系统采用分层分布式结构，主要由操作/管理层、控制层构成。控制层由主控制器、通讯组件和I/O 模块构成。控制站由安装有控制器、通讯组件等系统模块的主机柜、安装I/O 接口模块的I/O机柜、隔离栅柜、电源柜等构成。控制站独立完成控制和数据采集；即使操作站故障，控制站仍能按规定的控制策略完成设定的功能。操作站、监控浏览站与控制站间通过系统网络进行通讯，系统网络采用光纤双环网，现场I/O 与控制器之间通过PROFIBUS 总线通信，提供RS485、RS232 通讯协议及ModBus协议，可与其他智能仪表、PLC等相联。

DCS结合自动控制技术、计算机技术、图形显示技术及通信技术最新发展成果，为工业过程监控提供了先进技术手段。它采集来自工业现场的实时运行数据及状态参数，按照选定的处理模块或用户定义的公式进行运算、统计、累积、分析、报警等处理，实现连续的回路控制、离散的逻辑或顺序控制。

1.2 有利于提高生产效率

操作人员和工程师通过流程图画面、回路控制的分组画面、报警画面、趋势记录曲线、各种报表、事件顺序报告、诊断报告、设备操作报告等多种方式，实时了解工业过程和DCS 系统本身的运行情况，并通过系统进行操作、控制和在线维护，以达到稳定工艺参数、保证产品质量、减轻劳动强度、确保安全生产的目的。

系统硬件具有强大的处理能力和极高的可靠性。操作员可在正常或异常情况下对该站各设备进行控制，并可监视全线各站的操作数据和状态，也可以对该操作站进行组态。 操作站由主机、彩色显示器、操作键盘和鼠标组成。 操作站主机应该配置双核CPU、2.8 GHz主频、4 G以上内存、320 GB的硬盘和48 倍速的CDROM，并且可以接Ethernet（TCP/IP 协议）局部网络。 显示器采用对角线在22 英寸以上的高分辨率彩色LCD，分辨率应达到1 920×1 080，能支持多窗口显示。

控制过程控制站（PCS）控制器完成全部的监测、调节和顺序控制功能。包括（但不限于）：温度、压力、流量、液位的检测、监视，PID调节和各种复杂调节，各种阀门的开关、各种机泵的启停等顺序控制，各种设备运行状态的监视及联锁保护等。控制器还能支持高级语言、具备PID 参数自整定功能。控制器CPU 不得低于32 位，RAM 空间不得小于16 M，内部数据总线带宽不得低于100 MB/S，并带有后备电池，冗余配置。

1.3 独立供电和安全仪表系统，保证化工安全生产

内设独立的10 kV 变电所一座，其内由10 kV/0.4 kV变压器室，高、低压配电室及控制室等构成，设接地选线及消谐装置，设有SH15-M型油浸式非晶合金节能电力变压器两台及低压配电屏若干，变压器负荷率约72%。低压侧0.4 kV母线分为Ⅰ、Ⅱ两段，正常时采用0.4 kV 单母线分列运行。0.4 kV 母线分为Ⅰ、Ⅱ两段，设母线自投装置，事故情况下通过母联断路器向失电母线段输送承担部分重要用电负荷，以确保重要负荷不停机。低压侧0.4 kV 母线为Ⅰ段，正常时0.4 kV单母线运行。设与独立的10 kV变电所的0.4 kV 单母线的联络线，事故情况下通过取得0.4 kV电源提供重要用电负荷，以确保其不停机。

为保证系统可靠性，过程控制站的电源、通讯卡、控制器CPU 按1∶1 冗余配置。一旦主控制硬件出现故障，后备控制硬件应自动提供不间断控制。根据工艺要求和安全等级，工艺参数报警和安全联锁系统均在DCS 中实现，所有的过程报警、系统报警均可在操作站上声光报警并打印输出。

2 电气自动化质量控制在安全管理中存在的主要问题

2.1 人员能力不足

电气自动化工程建设具有技术性强的特点，而且对质量要求非常高，所以从业人员的能力要满足工程建设需求，只有高素养的施工团队，才能打造优质的电气自动化项目，如果人员能力缺失，专业水平不足，很容易出现各种施工瑕疵，最终引发严重的安全质量隐患，增加生产风险。

2.2 雷电、静电等接地设施需进一步完善

在实际生产过程中，雷电和静电对自动化控制影响很大，雷电是通过大自然的力量分离和积累的电荷，也是在局部范围内暂时失去平衡的正电荷和负电荷。雷电放电具有电流大、电压高等特点。其能量释放出来可能产生极大的破坏力。雷击除可能毁坏设施和设备外，还可能直接伤及人或引起火灾和爆炸。工程所处区域属南方多雷雨区，项目的厂房、混凝土构筑和钢铁构架等均突出地面较高，是比较易遭雷击的目标。但是，如果防雷系统设计不科学、安装不规范或防雷系统的接闪器、引下线以及接地体等维护不良，使防雷接地系统存在缺陷或失效，雷暴事故将难免发生。而雷暴的后果具有很大的不确定性，轻则损坏局部设施造成停产，重则可能造成多人伤亡和重大财产损失。此外，化工生产行业由于静电放电而发生火灾和爆炸的灾害事故，时有发生，使之造成严重的经济损失。甲醇、环氧乙烷烃等物料在容器内搅拌、管道中流动时易产生静电。由于容器内、管道中充满液体，电容很大。当液体从管道中流出时，因电容急剧减小，静电压急剧上升，这时易产生静电火花，而引起贮罐等容器的着火爆炸事故。

2.3 管理制度不完善

为了实现对电气自动化项目的有效控制，保证安全作业，就必须要采取有效措施，明确管理条例，并且为管理工作的开展提供有力依据，只有在这个基础上，才能达到预期的项目开展目标，这也是企业方面的重点任务，在制度的约束作用下，电气自动化项目的建设指标能得到全面提升，更容易达到预期的项目作业目标。就目前来看，在许多的电气自动化项目中，关于质量安全控制，存在监管力度不足、制度不完善、管理条例不清晰的问题，企业方面没有结合电气自动化项目的具体建设要求，制订相应的制度条款，对于电气自动化项目中的各种操作问题，管理人员也没有进行问责处理，在这种情况下，管理工作的严肃性无法得到充分体现，质量安全控制的作用会被大幅度削弱，无法达到预期的项目建设目标，质量安全风险的爆发概率明显增加，这种管理通病必须受到管理层的高度重视，在加强监管力度的同时，完善相应的制度条款。

3 电气自动化的质量控制与安全管理优化策略

3.1 提高人员素养

为了打造优质电气自动化项目，提高作业安全性，就需要在人员方面入手，采取有效措施，提高人员素养，构建专业团队，为高质量的电气自动化建设奠定一个良好的基础。对于人员的任用，一定要有一个严格的考核标准，从业人员要具备足够的专业素养，可以胜任自己的岗位工作，对工作要点有清晰的了解和全面的把握。在电气自动化项目开展过程中，企业要定期开展专业教育和技术培训工作，抓住工程建设难点内容，落实人员教育，在提高人员专业素养的同时，激发人员的风险意识，促进电气自动化项目品质和安全性的提升。

3.2 加强设备管理，尤其防静电管理

对于电气自动化项目来说，设备因素产生的影响极大，不仅关系到项目建设的质量和安全，也会对项目运行的质量和安全产生影响。静电引起的火灾爆炸事故，大多都是由流速高造成的。流速越高，起电量越大。静电的起电量与流速的1.5～2.0次方成正比。静电起电量还与管径有关，管径越大，起电量越大，起电量与管径的3/4 次方成正比，静电接地是一种最简便的防静电措施。因此，凡可燃物料的金属管道、储柜、贮罐等设备，易燃液体的金属管道、油槽、装卸台、鹤管、套筒等设备都应有可靠的接地。在有静电的危害场所，不得穿产生静电的衣服、鞋，应穿防静电服、防静电鞋和手套。应使用规定的劳动防护用品和工具，不得携带与工作无关的金属物品。此外，对易燃易爆的有机溶液，要加强管理，严格按有关规定操作。不得使用塑料桶盛装，防止容器倾倒，控制倾倒速度，使用不产生火花的工具等。

3.3 完善监管制度

为了真正发挥出管理工作的效用，提高质量控制和安全管理效果，在电气自动化项目建设中，企业要明确监管条例，完善管理制度，为管理工作提供依据，以便开展更加高效的管理工作，促进工程品质和作业安全性的提升。

4 结语

随着自动化技术不断完善，应用的效果越来越好，将电气自动化技术融入化工生产中，这也间接降低了故障的产生概率，从而有效促进社会经济的良好发展。而电气自动化技术主要被应用到供配电系统、DCS系统、SIS系统，为工作人员的工作开展带来较大便利。同时将自动化技术合理运用，能够对电气系统全面优化，并且还具有一致性较强的特点，不需要通过控制模块的方式进行工程。因此，自动化技术对于化工生产具有较大作用，需要将自动化技术的优势呈现，同时运用自动化技术时，应该与化工系统各环节有效结合，进行科学合理的集中化控制。