肖顯輝(廣東金泰達安全科技有限公司， 廣東 佛山 528000)

精細化工生產(chǎn)中安全系統(tǒng)工程技術(shù)存在的問題和對策

肖顯輝(廣東金泰達安全科技有限公司， 廣東 佛山 528000)

本文闡述了安全系統(tǒng)工程技術(shù)在精細化工生產(chǎn)過程中的重要作用，對生產(chǎn)工藝過程中危險與可操作分析系統(tǒng)進行分析，詳細分析了危險與可操作性控制在精細化工生產(chǎn)過程技術(shù)的實際應用中的設計問題。希冀對相關(guān)問題提出借鑒與幫助。

精細化工生產(chǎn)；危險與可操作性分析；安全系統(tǒng)

精細化工產(chǎn)業(yè)是化工行業(yè)安全生產(chǎn)風險較大的行業(yè)，使用的原材料大多具有有毒、易燃、易爆性質(zhì)，原材物料一旦泄漏或發(fā)生事故，將造成非常嚴重的后果，因此安全生產(chǎn)問題是精細化工生產(chǎn)過程中重要的考慮因素，危險與可操作性分析(HAZOP)是指對精細化工產(chǎn)品的研究及生產(chǎn)過程中了解工藝參數(shù)和生產(chǎn)設備和工藝操作過程中可能出現(xiàn)的偏差或因素導致的后果和分析可能出現(xiàn)的偏差，并提出了一種可行的操作模式。在精細化工生產(chǎn)過程中，HAZOP是一個非常重要的安全系統(tǒng)，它不僅可以幫助精細化學品在生產(chǎn)過程中的風險分析，也能有效的改善生產(chǎn)計劃。有必要探討安全模擬與HAZOP安全控制系統(tǒng)的研究，并將其應用在精細化工生產(chǎn)過程。

1 安全系統(tǒng)工程技術(shù)的重大作用

危險與可操作性系統(tǒng)(簡稱HAZOP)，通過該系統(tǒng)，可以找出在生產(chǎn)過程中操作控制和工藝參數(shù)可能出現(xiàn)的偏差，并通過研究生產(chǎn)裝置等，找出出現(xiàn)偏差的原因，并提出相應的對策。這種操作系統(tǒng)一般應用于石化或化工工程的設計審查階段，較少用于工藝生產(chǎn)。通過該系統(tǒng)可以查出潛在的危險與在操作上存在的問題，對加強生產(chǎn)的安全控制有重要意義。

(1)盡可能準確可靠地獲得所需資料。由自動分析和推理過程可以完成前因和后果，所以獲得的數(shù)據(jù)將更加安全可靠。

(2)有非常高的綜合模擬。在一定程度上熟練運用三維建模進行分析和預測。可以有序高效的改進措施，以及提高操作的安全性。即使在發(fā)生意外時，也可以與鏈條的保護相聯(lián)系，減少不良因素的風險。真正使安全系統(tǒng)名副其實。

2 生產(chǎn)工藝過程自動危險與可操作性分析

2.1 生產(chǎn)工藝過程的深層次危險與可操作系統(tǒng)分析

分析危險與可操作性時，需要將操作程序或工藝的流程節(jié)點分為幾個節(jié)點，研究在生產(chǎn)過程中控制和運行參數(shù)可能出現(xiàn)的偏差和可能的結(jié)果，找出偏差原因。根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)狀，在已有的危險性和可操作性分析的基礎上，僅在經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)的基礎上，對淺層危害性和可操作性進行分析，無需深入思考。符號有向圖(SDG)，是一種節(jié)點連接形成一個網(wǎng)格圖，可以表達事件的因果關(guān)系，包含了許多潛在的信息。

2.2 基于動態(tài)符號有向圖建模的間歇過程日AZOP

間歇過程中不允許出錯，如何使用動態(tài)符號有向圖建模顯示各個環(huán)節(jié)的直接聯(lián)系，是基于動態(tài)符號有向圖建模的間歇過程HAZOP的關(guān)鍵所在。

(1)建立間歇過程的狀態(tài)順序圖。建立了一個完整的符號有向圖模型，將與任何情況相關(guān)聯(lián)的變量放在一起，它涵蓋所有間歇過程中任何狀態(tài)下的所有變量，并設置了與變量相關(guān)聯(lián)的條件。

(2)批處理狀態(tài)序圖。將批處理過程的狀態(tài)序列圖定義為十個連續(xù)步驟，來分解整個有向圖。

(3)建立間歇過程的狀態(tài)順序列表。建立間歇過程的關(guān)聯(lián)順序列表，將關(guān)節(jié)點與設備失效、閥門信息、與整體符號有向圖相關(guān)聯(lián)，將其列成表，在推理過程中，比較了步驟狀態(tài)和預期狀態(tài)是否存在差異。如果沒有區(qū)別，自動輸入進行下一步，如果有差異，根據(jù)鏈接表的信息，自動拉偏對應的符號有向圖節(jié)點，觸發(fā)符號有向圖的反向推理。

2 危險與可操作性控制在精細化工生產(chǎn)過程技術(shù)應用分析

一直以來，工業(yè)生產(chǎn)中都有多種安全分析技術(shù)，近年來，采用動態(tài)模擬技術(shù)的系統(tǒng)逐漸成為關(guān)鍵性的技術(shù)，而三維立體技術(shù)的成熟可以模擬一旦發(fā)生安全事故而導致的后果。因此，其具有重要的技術(shù)研究價值。

3.1 在符號有向圖上面進行的分析

不難看出利用符號有向圖分析是一種較深層面的分析，因為生產(chǎn)過程的危險性和可操作性都是根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，以計算偏差發(fā)生的變化，并發(fā)現(xiàn)偏差的原因。然而，從更深的層次來看，對風險和可操作性的研究還遠遠不夠，同時，符號有向圖是一個能夠幫助風險和可操作性研究完成智能推理的過程。符號有向圖利用有向線，由一個分支構(gòu)成網(wǎng)絡圖。不僅可以把前因后果都有詳細的介紹，有大量的表面數(shù)據(jù)和信息有著極強的包容能力，了解個體出現(xiàn)偏差的原因，選擇偏差，可以使用符號推理的逆向選擇，找出偏差的原因進行分析后，預測最終結(jié)果。實現(xiàn)深層次的分析的必要性。

3.2 在間歇的生產(chǎn)工藝上進行分析

生產(chǎn)過程并不是只有一段，而是連續(xù)的，所以在不同的生產(chǎn)階段，危險與可操作性研究都可進行連續(xù)的分析，當然也有不利的部分，那就是在危險與可操作性的研究中有很多復雜的步驟存在，因此前后半段如何連接進行分析成為關(guān)鍵的問題，不過值得慶幸的是精細化工的生產(chǎn)在絕大多數(shù)情況下是間歇的生產(chǎn)，這就需要利用到危險與可操作性研究。

(1)基于結(jié)構(gòu)化描述工具。結(jié)構(gòu)化的DES描述工具主要是使用Petri，可以更好地通過結(jié)構(gòu)化和全面的邏輯關(guān)系來告訴動態(tài)或靜態(tài)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的運行和變化。這種模型可以表達前因和后果之間的關(guān)系，并利用因果關(guān)系來推斷偏差和偏差所帶來的后果。結(jié)構(gòu)化描述工具由三個層次組成，分別利用到了離散的配置以及間歇的生產(chǎn)工藝。

(2)給予動態(tài)建模的描述工具。事實上，沒有好的科學數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術(shù)可以完成批處理過程，任何一個步驟在批量生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的錯誤，都會很可能導致致命的影響，也就是說每一個步驟對于科學數(shù)據(jù)網(wǎng)格都是不一樣的，這樣也形成了一個問題就是如何連續(xù)的、不間斷的描述間歇的生產(chǎn)工藝并且利用科學數(shù)據(jù)網(wǎng)格。在這一點上，可以使用動態(tài)建模，完成的步驟如下：

(1)建立完整的科學數(shù)據(jù)網(wǎng)格模型。要連接所有變量必須建立一個全面的科學數(shù)據(jù)網(wǎng)格模型。并重點研究模型內(nèi)部的設計。注意彼此之間的關(guān)系，能夠做到只要改變一個初始的作用能就一定可以獲得科學數(shù)據(jù)網(wǎng)格模型的地步。

(2)建立序列圖。整個批量生產(chǎn)過程分為多個小模塊，各模塊依次轉(zhuǎn)化為一個步驟。

(3)設置序列表。根據(jù)已建立的標準將每個步驟處理成一個表，并將其用作推理過程。在推理過程中有兩種情況。一是符合既定標準，然后程序會自動進入下一步。二是不符合既定標準，然后將程序觸發(fā)推理程序，進行分析，并完成切換。

3.3 過程安全控制系統(tǒng)設計

控制技術(shù)需要采用容錯和冗余，為了提高安全控制水平，達到安全生產(chǎn)的目的，需要設計精細化工生產(chǎn)過程緊急停車控制系統(tǒng)，發(fā)明緊急停車順序控制相關(guān)軟件和連鎖安全保護軟件，以及以高配置控制器作為硬件平臺。其中，安全控制系統(tǒng)由連鎖安全保護模塊、檢測控制模塊、操作模塊組成。

連鎖安全保護，是指通過事故發(fā)生的原因或者事故后果的關(guān)聯(lián)狀態(tài)，自動形成邏輯控制，從而實現(xiàn)了對事故發(fā)生時的連鎖安全保護。

4 結(jié)語

當前精細化工生產(chǎn)多以間歇和半間歇操作為主，工藝復雜多變，自動化控制水平低，現(xiàn)場操作人員多，部分企業(yè)對反應安全風險認識不足，對工藝控制要點不掌握或認識不科學，容易因反應失控導致火災、爆炸、中毒事故，造成群死群傷事故。本文分析了安全系統(tǒng)工程技術(shù)，開展HAZOP的探討分析，分析精細化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的安全問題，并提出了在生產(chǎn)過程精細化工安全系統(tǒng)設計的技術(shù)方案。以此改進建設項目的安全設施設計，完善風險控制措施，提升企業(yè)本質(zhì)安全水平，有效防范事故發(fā)生。

[1]李安峰，夏濤，張貝克，等.化工過程SDG建模方法系統(tǒng)[J].仿真學報，2003,15(10)：1364-1368.

[2]牟善軍，吳重光，姜春明.石油化工安全仿真技術(shù)及應用系統(tǒng)[J].仿真學報，2003,15(10)：1356-1359.

[3]王瀅，張貝克，吳重光.一種改進的間歇過程HAZOP分析模型[J].計算機仿真,2007,24(2)：57-61.

[4]張貝克,鄭然,馬聽,吳重光.間歇過程動態(tài)SDG建模[J].化工學報.2008,59(7)：1863-1868.

[5]吳重光，夏濤，張貝克.基于符號定向圖(SDG)深層知識模型的定性仿真[J].系統(tǒng)仿真學報,2003,15(10)：1351-1355.

[6]張貝克，夏濤，吳重光.集成化SDG建模、推理與信息處理軟件平臺[J].系統(tǒng)仿真學報,2003,15(10)：1360-1363.