化工生产全过程安全控制系统设计

化工生产全过程安全控制系统设计

顾祝荣

杭州誉泽工程设计咨询有限公司，浙江省杭州市310000

摘要：近年来，随着社会建设的不断发展，化工生产全过程安全控制系统的应用受控制技术的影响，导致系统失效率较高。因此，提出设计化工生产全过程安全控制系统。设计了I/O模板和ARM处理器，基于多传感器的数据采集和融合，实现生产全过程数据实时监测。从化工生产过程入手，检测生产全过程中各项数据变化。以冗余技术为基础，结合生产全过程的各项影响因素，构建生产安全风险识别模型，基于事故风险的评估实现化工生产安全控制。实验结果表明：随着工作时间的递增，系统的失效率相比传统系统分别降低4.66%、3.91%；随着安全故障数量递增，失效率相比传统控制系统降低15.43%、21.02%

关键词：化工生产；全过程；安全控制系统；设计

引言

随着化工行业的发展，化工工程项目向产业化、规模化发展，化工工程投资较大、规模大、工期长、焊接安装调试的难度大，化工工程质量控制在化工企业发展中的作用越发突出。因此，项目管理人员在进行管理时，需要做好工程质量控制工作，增强管理水平，为化工企业顺利投产开车，稳定运行提供支持。但是，在进行现实质量控制时，管理人员需要应对的问题较多，很可能会导致质量控制工作效果并不理想，严重时甚至会限制企业的现代化发展。因此，化工行业必须要明确当前质量控制较为常见的问题，并制定适宜的措施进行优化，确保化工工程质量控制效果可以符合要求。

1化工生产全过程安全控制特征

1.1技术难度较高

由于化工生产高温高压、强腐蚀导致化工工程施工过程中需要使用大型、超大型压力容器、长距离的压力管道等设备，在化工工程中较为困难的是对于大规模设备进行安装调试，特别是在对于复杂管道开展安装、挑选特殊材料时，难度较大。随着焊接工艺技术标准的更新，特殊材料焊接工艺的选择，对于工程施工质量有了更高需要，从某种角度来说，提高了技术难度。

1.2对于资金需求量较大并且要花费较长时间

化工工程需要有充足的资金作为保障，和常规建筑工程进行对比，其在进行整体规划、废物处理等工作时要求较高。并且，化工工程具有一定立体性，要尽可能的防止交叉，这从某种角度来说，提高了施工复杂程度，增加了施工压力。从整体规划的角度来看，工程施工需要花费较长的时间，并不是短时间可以完成的工作。

2系统软件设计

2.1化工生产全过程数据监测

在化工生产过程中，很多危险品发挥辅助生产作用，所以生产中存在有毒气体发生泄漏概率。为了保证工作人员生命安全，以及安全控制系统发挥更好效果，对气体监测必不可少。当监测有毒气体存在时，根据不同气体采取不同处理措施。首先，控制通风系统将有毒气体排出，然后，工作人员快速撤离生产场地，将损失与伤害降到最低。常规气体检测装置是固定在生产环境中某个位置，检测到有害气体后通过声音进行警示。但当距离较远时，会造成报警信息接收不到。目前，广泛应用的装置都是有害气体浓度超出一定范围时，才会进行警报，也无法将数据存储以便后续分析。

2.2基于冗余技术实现安全控制

通过化工生产全过程安全风险评估结果，确定安全控制方法，在冗余技术辅助下，实现安全控制系统的整体设计。通过冗余技术作用增强系统可靠性。在通讯功能与硬件电路的共同作用下形成冗余控制逻辑。采用两个一样的部件，一个作为主部件，另一个充当备用部件。主部件输出化工生产过程中安全控制方案，并对方案的执行进行控制。备用部件则保持与主部件相同工作状态，一旦主部件发生故障导致安全系统失效，瞬间切换为备用部件，基于冗余技术实现安全控制需要从三个部分进行，首先是输入冗余部分，将采集安全风险信息传递到中央控制冗余环节，利用双重冗余方法比较输入信号，若信号出现差异则发送安全警报。根据实时监测数据的发送，判断生产安全状态，从而制定安全控制策略。针对控制冗余环节，获取安全总线上的输入状态，通过冗余技术逻辑程序输出控制方案。利用双重冗余方式以镜像方式设计两组控制单元。安全控制系统应用过程中，两个控制单元输出结果一致情况下，选择其一反馈给安全总线，完成方案执行。当输出结果不同时，需要检测系统应用效果。最后面向输出冗余模块，将后台生成的安全控制策略向Safety总线上输出，控制化工生产全过程的各项装置。输出部分控制执行部件，保证系统指令执行。

3化工生产全过程安全控制系统存在的问题

3.1生产流程不规范

目前，化工工程与其他多个行业密切相关，如工业生产中煤的焦化生产、石油的精炼提纯、利用海水制取氯化钠、烧碱的制造与产出等，在一定程度上推动了我国的工业发展水平。然而，大部分化工工程在施工过程中，没有严格规范生产流程，一旦遇到突发情况，工人无法在第一时间解决问题，不仅降低了安全施工质量，还容易导致爆炸、火灾等危险。此外，化工工程不同于其他产业，工人不仅要面临高空作业，还要面临高温高压、易燃易爆等施工环境，给施工带来了较大的压力与风险。如果没有规范、严格的生产流程，将无法有效地提高施工效率和质量，不利于化工工程的发展和进步。部分化工工程在施工过程中，需要使用较多的大型设备，比如，化纤、塑料、橡胶的生产设备规模都很大，不仅锅炉数量和生产线路繁多、水气输送管道密集、仪器仪表和监控审查装置众多、施工工艺复杂，而且需要不同环节的工作人员之间相互配合，且与其他专业施工机构交叉作业，在一定程度上加大了安全管理的难度。如果生产流程不规范、不明确，将明显扰乱施工工序，降低施工效率和质量，不利于化工工程的推进。

3.2缺乏科学合理的安全管理机制

在施工管理期间由于未制定完整全面的防护装备佩戴机制，现场施工人员、技术人员未按照要求佩戴必要的防护工具，同时由于缺少设备管理条例、管理方法，在工程项目开展前，工程人员也未对设备进行专项化地调试以及安全检测。虽然部分化工企业在化工工程项目建设环节也制定了相应的安全防护条例，同时也引进了安全防护设备，但是在安全管理工作中相关专项人员却忽视了对相关防护设备的性能以及稳定性进行常态化地检测、评估，再加上现场施工团队未制定科学合理的安全防范机制，未进行风险评估分析，从而无法使得化工施工项目更加科学高效地进行。最为关键的是，部分化工工程施工单位在施工建设活动中也缺少开展演练活动以及安全教育工作，未明确现行施工安全管理规范、管理标准。

3.3没有将监督工作落实到位

工程质量管理是需要系统开展的，复杂程度较高。工作人员在开展管理工作时需要花费较多时间，并加大力度对于各施工环节进行监督管控。在进行监督时，存在管理制度并不完善、所用管理手段较为死板等问题，甚至会因为所开展的管理较为随意，导致其公正性和规范性下降，阻碍化工工程质量管理工作的顺利进行。除此之外，部分化工企业很可能会为了谋取自身经济收益，而违反市场要求，运用不恰当的手段进行工作，导致化工工程质量管理效果并不理想，这从某种角度来说，提高了化工工程质量管理压力。除此之外，工程质量和管理部门很可能会由于功能杂乱，导致整体工作问题较多，各部门之间很可能会存在冲突，推卸责任，这阻碍了化工工程质量控制工作的进行。

3.4化学设备管理不足

化工设备种类繁多，不仅使用工序复杂，每种设备都有规范的安装标准和流程。如果没有按照相应的安装方法操作，可能会导致设备损坏，降低机械设备的灵敏度和准确性，甚至引发爆炸、火灾等事故。此外，在采购化工设备时，部分建设单位会选择一些价格低廉的设备，并未对其质量进行严格审查，容易给后续的施工带来威胁。与此同时，在应用化学设备时，部分建设单位没有及时修护与保养，造成一些残留的化学溶剂长时间停留在机械设备内部，导致设备损坏，降低了设备的工作效率和质量。

4加强化工生产全过程安全控制系统策略

4.1完善监督管理机制

对化工工程建设来说，完善监督管理机制至关重要。监督管理机制的存在，不仅能够在一定程度上起到约束和警醒作用，也可以在一定程度上调动施工人员的责任心和积极性，确保施工过程中的安全问题能够被及时发现。在整个施工过程中，监理人员要预先了解施工现场，监督和管理施工过程，合理调配和安排资源，将施工各环节紧密地联系在一起。特别是在建筑材料的检查过程中，要确保材料质量符合标准。此外，化工企业除了要保障施工人员的安全外，还应对其进行必要的安全教育，加强相关安全管理法律法规的实施，限制和保护施工人员，高度重视每一条安全风险因素，及时解决实际施工中出现的安全问题。

4.2组织安全培训、安全演练，增强员工的安全意识

化工企业在工程项目施工建设过程中需要落实基本的安全管理作业，在安全管理作业中，安全管理人员需要加强对基层员工的教育培训，通过落实系统性的培训活动，使得各个层级、各个单位均能够在施工建设期间秉承安全生产、安全管理以及安全防护的基本原则，比如在教育培训活动中，企业需要引导现场施工人员学会穿戴安全防护装备，明确施工现场的各项安全管理项目，确保施工建设活动能够更加安全可靠地开展。此外，在安全教育培训活动中，企业也需要组织常态化的安全演练活动，聘请知名专家学者进入企业，向施工人员展现基本的安全操作技巧，引导现场施工人员学会基本的安全操作技巧，如正确使用头盔、防火服，强化员工的自我保护意识。在安全教育培训活动中，实施应急演练工作也是必不可少的，在应急演练工作期间，企业需要制定行之有效的应急演练计划，对不同的应急演练科目进行专项化地设置，确保应急演练工作具备针对性、高效性。

4.3强化工程质量控制措施

化工工程项目施工需要主动的对设计阶段进行风险管控。并在施工、设计、采购各环节，明确会对其产生影响的各项因素，在符合投资环境要求的基础上，选择最为恰当的设计规划，提高化工工程的安全程度。强化前期现场勘察，精准设计，改善设计成果，委派专业性高，经验丰富的人员对技术和内容进行分析，确保设计图纸切实可行，保障设计环节质量，防止现场不停变更设计图纸，以及变更带来的其他风险，明确工程管理的关键，增强企业在进行设计工作时的创新能力，并在具有一定条件作为支持的基础上，运用模块化、信息化设计手段，减少施工需要花费的时间，提高工程施工安全性，将出现风险的概率降到最低。企业在化工工程策划阶段，需要通过自身专业团队和项目管理公司增强对项目风险识别能力，了解各阶段可能会出现的风险及造成的不利影响，并制定应急方案，消除各环节存在的问题，在较短的时间内高效传递信息。

结语

综上所述，针对化工生产全过程进行研究，完成安全控制系统的设计。为了保证安全生产控制性能，面向生产过程中所有环节进行实时监测。安全控制系统性能的提升，有效减少化工生产事故的出现，保证了员工生命安全。通过实验可知系统的失效率较低，高可靠性的安全系统有效促进了化工企业发展。要明确施工中存在的问题，并结合实际情况提出有效的安全管理措施，提高工程管理水平，做好安全管理工作，提高工程质量，以达到化工工程的预期效果。

参考文献

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