代智毅

（陜西延長石油延安能源化工有限責任公司，陜西延安 727500）

1 機械自動化技術在煤化工生產中的應用優(yōu)勢

（1）促進生產質量水平的提升。在傳統(tǒng)的煤化工生產實踐中，更多操作均需要人工完成，因此整個生產過程會受到更多人為因素的影響。例如，在進行生產原材料的人工配制中，難免會發(fā)生多配或是少配的問題，進而導致生產質量水平的下降。在煤化工生產實踐中引入機械自動化技術就能夠規(guī)避上述問題的發(fā)生，依托機械自動化操作替代人工操作，消除人為因素影響，保證煤化工生產長期規(guī)范、標準開展，從而達到維護、提升煤化工生產質量水平的效果。

（2）促進生產效率水平的提升。在機械自動化技術的支持下，煤化工生產可以持續(xù)24 h 不間斷開展，且整個生產過程、機械設備均能夠在實時監(jiān)管條件下平穩(wěn)運行[1]。相比于傳統(tǒng)人工生產與管理，這種基于機械自動化技術的煤化工生產及管理效率水平更高，且能夠實現(xiàn)對故障問題的及時、迅速處理，達到整體提升煤化工生產效率的目標。

（3）促進生產安全水平的提升。機械自動化技術在煤化工生產中的應用能夠減少生產現(xiàn)場的人員數(shù)量，可以實現(xiàn)對整個生產過程以及所有機械設備的運行安全監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)故障問題后能夠自動完成故障分析，向相關人員輸出故障信息，并及時停止設備運行，能夠體現(xiàn)出對生產安全的有效維護。

2 煤化工安全生產中常見的機械自動化技術要點分析

2.1 信息自動化技術

設定信息技術程序，促使煤化工生產機械設備可以在預設程序的指導下安全、自動化運行。此時，需要提前落實對生產與設備運行程序的設定，包括機械設備的工藝數(shù)據設計、工藝輔助設計、數(shù)據庫管理等，將技術參數(shù)插入機械自動化生產實踐中，保證所有機械設備始終在符合相關程序要求以及技術參數(shù)要求的條件下自動運行。依托信息自動化技術的利用，能夠加速先進技術整合應用，推動煤化工生產一體化，促使信息數(shù)據的收集速度以及利用率有所提升，保證在管理信息系統(tǒng)、安全技術信息系統(tǒng)的綜合管控條件下實現(xiàn)煤化工生產質量與效率水平的提高。

2.2 機械智能化技術

依托信息系統(tǒng)提前設定的技術參數(shù)，整合人工智能化手段以及機械自動化手段，完成對煤化工生產的管控，促使機械設備自動化運行與自我管控成為現(xiàn)實，而這一目標的實現(xiàn)就需要機械智能化技術的支持。相比于傳統(tǒng)的人工運算與管控而言，機械智能化技術在煤化工生產與設備管控中所顯現(xiàn)出的反應速度與精準程度更理想，提升了機械自動化生產的靈活性水平以及安全性水平，有效規(guī)避人為因素對煤化工生產所造成的影響。同時，機械智能化技術在煤化工安全生產中的應用也促使生產資源利用率、生產經濟效益有所提升，為智慧煤化工企業(yè)的建設提供支持。

2.3 機械管理自動化技術

在應用機械自動化技術展開煤化工生產過程中，生產設備運行參數(shù)的設定以及生產參數(shù)的保存均需要計算機完成，以此助推生產設備運行數(shù)據管理的自動化落實，結合數(shù)據庫內保存參數(shù)的對比，可以更為直觀、明確地反映出當前煤化工生產狀態(tài)以及生產設備運行狀態(tài)[2]。結合對設備生產運行數(shù)據的收集與研究，對比使用者反饋情況，在數(shù)據庫內迅速完成對現(xiàn)存問題的挖掘與定位，及時制定并落實問題處理方案，從而達到提升煤化工生產質量水平的效果，促使機械管理自動化成為現(xiàn)實。在基于機械管理自動化技術的煤化工生產實踐中，需要同時應用計算機自動化控制以及人工輔助選擇，以此實現(xiàn)對不同生產需求的應對與滿足；通過柔性機械管理自動化的落實，可以結合現(xiàn)實情況完成對生產程序的靈活調整與運用，支持大規(guī)模生產，并體現(xiàn)出對煤化工生產質量水平以及實際效率的有效維護。

3 機械自動化技術在煤化工安全生產中的具體應用

3.1 煤化工生產線中的直接控制

通過在煤化工生產中引入機械自動化技術，不僅可以實現(xiàn)對生產安全與效率的更好維護，還能夠完成對煤化工生產線的直接控制，支持煤化工生產線智能化建設。先進控制系統(tǒng)是機械自動化技術支持下對煤化工生產線進行直接控制的常見系統(tǒng)，實現(xiàn)對煤化工生產線的智能控制，解放相關人員的“雙手”。先進控制系統(tǒng)使工作人員從傳統(tǒng)被動應付平穩(wěn)生產的繁瑣操作行為中抽身，集中于思考提升裝置運行品質。實現(xiàn)大規(guī)模生產，并確保最高水平的生產效率，促使煤化工企業(yè)從傳統(tǒng)的關注裝置運行平穩(wěn)的監(jiān)控模式向監(jiān)視裝置運行狀態(tài)模式轉變、從過程實操模式到系統(tǒng)監(jiān)視模式轉變、從傳統(tǒng)的關注過程平穩(wěn)運行向致力于思考提升裝置經濟運行模式轉變。例如，依托PID+APC+一鍵負荷升降組合技術的應用，可以從回路級、單元級、單元間逐級提升裝置自動化水平，在平穩(wěn)優(yōu)化控制的基礎上進一步提升，建立跨區(qū)域、跨控制器關聯(lián)模型及關聯(lián)約束策略；實現(xiàn)全裝置物料、能量關聯(lián)解耦，達到全工況負荷自動升降，自動跟蹤優(yōu)化控制，提升裝置運行品質，形成了高度自動化操控中心。

另外，通過機械自動化技術與信息技術等先進技術的綜合應用，能夠搭建起煤化工安全生產標準化信息管理系統(tǒng)，進一步加強安全生產標準化管理體系建設，促進工業(yè)互聯(lián)網和信息管理技術在安全生產中的融合應用，實現(xiàn)礦井安全生產標準化管理體系規(guī)范化、基礎數(shù)據標準化、管理流程信息化、現(xiàn)場管控智能化、考核評價自動化、監(jiān)督管控全程化、工作改進持續(xù)化，全面提升安全生產標準化管理水平。煤化工安全生產標準化信息管理系統(tǒng)在直接控制煤化工生產線中也能夠發(fā)揮出較好作用，助推煤化工安全生產的升級。

3.2 急?？刂葡到y(tǒng)的應用

煤化工生產復雜程度相對較高，多種因素均有可能對煤化工生產造成影響，并引發(fā)安全事故[3]。誠然，依托事故應急處置的實施能夠實現(xiàn)對煤化工生產過程中安全事故發(fā)生概率及其影響程度的降低，但是這樣的操作無法保證在發(fā)生安全事故的第一時間就實現(xiàn)故障定位與處理，最終使得引發(fā)的負面影響或損失增大。為避免上述問題的發(fā)生，機械自動化技術在煤化工安全生產中的應用受到更多關注，依托急?？刂葡到y(tǒng)的構建與應用，能夠達到消除上述問題發(fā)生的效果，有效防止安全事故危害持續(xù)擴大。

在急?？刂葡到y(tǒng)的支持下，一旦發(fā)現(xiàn)生產設備運行情況未達到煤化工安全生產水平以及相關質量要求時，能夠迅速向工作人員發(fā)出提示，并第一時間組織更新?lián)Q代，體現(xiàn)出對煤化工生產安全性以及效率水平的有效維護，延長煤化工生產設備的實際使用年限。同時，在發(fā)生突發(fā)事故問題的條件下，急停控制系統(tǒng)還能夠迅速完成對相應故障生產線運行的暫停，避免事故危害進一步擴大，隔絕事故發(fā)生位置與其他煤化工生產設備。而在完成對相應事故的處理后，可以利用急?？刂葡到y(tǒng)將相應生產線（設備）由暫停狀態(tài)恢復至正常運行狀態(tài)，防止煤化工生產線與生產設備的長時間停運。

3.3 實時故障檢測系統(tǒng)的應用

通過在煤化工生產中引入實時故障檢測系統(tǒng)，能夠推動煤化工生產的安全性與可靠性水平，依托機械自動化技術等先進技術的綜合利用，迅速挖掘與精準定位煤化工生產線或是相關設備的突發(fā)性故障問題，提示相關人員第一時間組織處理，支持煤化工生產長期安全、平穩(wěn)展開。

為保證煤化工生產的安全性，必須要定期針對生產中使用的所有機械自動化設備實施檢查，落實故障隱患排除。但是，由于在實際煤化工生產中所應用的設備較為多樣，且結構復雜性明顯，因此單純依賴人工巡檢難以最大程度實現(xiàn)對其安全性的維護，也無法及時展開對相應生產設備故障問題的判斷，從而導致設備安全性下降。出于規(guī)避上述問題的考量，搭建并引入實時故障檢測系統(tǒng)是必然選擇，實時收集生產設備運行信息，結合傳感器將信息傳遞至控制系統(tǒng)內綜合分析，及時落實運行異常問題與事故的判斷，并同時發(fā)出預警提示信息，指導相關人員完成故障處理方案的迅速、準確、科學設定并投入故障排查處理工作中，減少或避免故障維修期間停機，體現(xiàn)出對煤化工生產安全、高效的更好維護。

需要注意的是，為確保實時故障檢測系統(tǒng)能夠在實際的煤化工安全生產中得到深入應用，提高煤化工安全生產中機械自動化技術的應用程度，需要在引入實時故障檢測系統(tǒng)的同時，針對該系統(tǒng)的應用展開培訓。在此過程中，應當安排行業(yè)專家從實時故障檢測系統(tǒng)功能設置操作規(guī)程：實時故障檢測系統(tǒng)使用操作，設備安裝、設置、維護，實時故障檢測系統(tǒng)及監(jiān)測儀器使用管理規(guī)范以及現(xiàn)場操作注意事項；實時故障檢測系統(tǒng)常見故障判定及故障排除方法；各類傳感器調校方法及規(guī)范；各類傳感器的性能及故障判定、排除方法；管線敷設、吊掛標準；監(jiān)測監(jiān)控設備、設施及各類傳感器，入井使用前測試、檢測、調試規(guī)范[4]；線纜保護安全技術措施等方面全方位、系統(tǒng)、詳細的講解實時故障檢測系統(tǒng)使用、維護、管理，保證相關工作人員切實了解實時故障檢測系統(tǒng)功能以及使用技巧，提升煤化工生產的安全性與可靠性水平，避免在實際的煤化工生產期間發(fā)生更多、更為嚴重的故障問題。

3.4 安全儀表系統(tǒng)的應用

安全儀表系統(tǒng)在煤化工安全生產中的投放與應用，能夠依托串行通信將數(shù)據和警報有效地傳輸?shù)较嚓P的控制系統(tǒng)和操作員工作站，并將有用的診斷信息發(fā)送到控制層，保證相關管理人員能夠迅速、準確地掌握生產現(xiàn)場信息，并支持對誤跳閘的有效規(guī)避。對于安全儀表系統(tǒng)而言，其普遍基于完全的三冗余（TMR）架構，包括控制器、輸入輸出模塊和通訊，最大限度地兼顧安全性和可用性，可為機組和裝置提供高可靠的安全和關鍵控制一體化解決方案，對煤化工行業(yè)發(fā)展具有重要意義。

在進行安全儀表系統(tǒng)的構建過程中，需要引入更為先進的控制算法，著力完成更為開放的軟件操作平臺建立，提升系統(tǒng)的安全性、可用性以及可維護性，重點為煤化工安全生產中所使用的機組、裝置等提供安全保障。安全儀表系統(tǒng)具有以下特點：

（1）容錯控制系統(tǒng)。安全儀表系統(tǒng)的硬件具備較高的診斷覆蓋率，無單電故障且支持在線維護工作。

（2）更短掃描周期。安全儀表系統(tǒng)主控制器的掃描周期最小可以達到5 ms，系統(tǒng)整體的響應時間長度最小可以達到15 ms 的水平。

（3）多任務。在安全儀表系統(tǒng)的實際運行過程中，能夠在同一套系統(tǒng)內同時完成快任務以及慢任務。例如，ESD 任務周期為100 ms，機組控制任務周期為20 ms。

（4）智能儀表集成。在安全儀表系統(tǒng)內包含著AO 模塊以及AI 模塊，支持在系統(tǒng)內部完成對ART協(xié)議的解析，且不需要額外引入其他設備；HART 信號分配、協(xié)議轉換以及安全儀表系統(tǒng)物理上融為一體。

（5）信息安全。所有投入煤化工安全生產中的安全儀表系統(tǒng)，均需要符合ISAEDSA 以及IEC62443標準信息安全要求，在必要條件下，相應系統(tǒng)也需要通過國際權威機構SLI 認證[5]。

（6）電能質量監(jiān)測。對于安全儀表系統(tǒng)中的機架內電源模塊而言，其可以完成對電網電能質量水平的實時性監(jiān)控，并自動在非易失性存儲器內落實對相應監(jiān)測結果的統(tǒng)一存儲；主控制器周期性實施對監(jiān)測結果的讀取，并在上位機中實現(xiàn)對監(jiān)測結果的顯示。

（7）獨立超速保護模塊。安全儀表系統(tǒng)內設有獨立的超速保護模塊，相應時間始終維持在不超過12ms 的水平，切實滿足AP1670要求。

4 結束語

機械自動化技術在煤化工生產中能夠發(fā)揮出較為明顯的應用優(yōu)勢。生產實踐中，信息自動化技術、機械智能化技術、機械管理自動化技術等技術的綜合應用，支持著生產質量、效率以及安全水平的提升，實現(xiàn)對煤化工生產過程以及所有機械設備的自動化、智能化管控，推動著煤化工生產與管理工作的升級。