電氣自動化技術在化工生產中的實際應用

胡結順

（中鹽安徽紅四方股份有限公司，安徽 合肥 230000）

1 化工生產中電氣自動化的應用優勢

以中鹽安徽紅四方股份有限公司（以下簡稱“公司”）保險粉產品為例，整個裝置采用集散控制系統（DCS）實現整個生產的過程監控。為保證生產的安全可靠、平穩經濟、高效運行，設置中心控制室，把各工藝裝置的主要監控參數及重要設備的電流、頻率和運行狀態均引入中心控制室進行集中監控、調度和管理。用電設備裝機容量8 163 kW，需要容量5 088 kW；項目設獨立10 kV 變電所，其用電由110 kV變電站引兩回10 kV線路供電。

1.1 雙冗余配置，系統穩定可靠運行

配置兩套DCS 系統，根據工藝操作要求，設置保險粉裝置DCS中心控制室和焦亞硫酸鈉裝置DCS控制室。保險粉裝置DCS 系統：操作層由6 個操作員站、2 個監控瀏覽站和1 個工程師站構成；控制層配置1個控制站，配置機柜數量不少于7個，該數量包含主機柜、I/0機柜、安全柵柜、電源柜。

DCS 系統采用分層分布式結構，主要由操作/管理層、控制層構成?？刂茖佑芍骺刂破?、通訊組件和I/O 模塊構成?？刂普居砂惭b有控制器、通訊組件等系統模塊的主機柜、安裝I/O 接口模塊的I/O機柜、隔離柵柜、電源柜等構成?？刂普惊毩⑼瓿煽刂坪蛿祿杉?；即使操作站故障，控制站仍能按規定的控制策略完成設定的功能。操作站、監控瀏覽站與控制站間通過系統網絡進行通訊，系統網絡采用光纖雙環網，現場I/O 與控制器之間通過PROFIBUS 總線通信，提供RS485、RS232 通訊協議及ModBus協議，可與其他智能儀表、PLC等相聯。

DCS結合自動控制技術、計算機技術、圖形顯示技術及通信技術最新發展成果，為工業過程監控提供了先進技術手段。它采集來自工業現場的實時運行數據及狀態參數，按照選定的處理模塊或用戶定義的公式進行運算、統計、累積、分析、報警等處理，實現連續的回路控制、離散的邏輯或順序控制。

1.2 有利于提高生產效率

操作人員和工程師通過流程圖畫面、回路控制的分組畫面、報警畫面、趨勢記錄曲線、各種報表、事件順序報告、診斷報告、設備操作報告等多種方式，實時了解工業過程和DCS 系統本身的運行情況，并通過系統進行操作、控制和在線維護，以達到穩定工藝參數、保證產品質量、減輕勞動強度、確保安全生產的目的。

系統硬件具有強大的處理能力和極高的可靠性。操作員可在正?；虍惓Ｇ闆r下對該站各設備進行控制，并可監視全線各站的操作數據和狀態，也可以對該操作站進行組態。 操作站由主機、彩色顯示器、操作鍵盤和鼠標組成。 操作站主機應該配置雙核CPU、2.8 GHz主頻、4 G以上內存、320 GB的硬盤和48 倍速的CDROM，并且可以接Ethernet（TCP/IP 協議）局部網絡。 顯示器采用對角線在22 英寸以上的高分辨率彩色LCD，分辨率應達到1 920×1 080，能支持多窗口顯示。

控制過程控制站（PCS）控制器完成全部的監測、調節和順序控制功能。包括（但不限于）：溫度、壓力、流量、液位的檢測、監視，PID調節和各種復雜調節，各種閥門的開關、各種機泵的啟停等順序控制，各種設備運行狀態的監視及聯鎖保護等?？刂破鬟€能支持高級語言、具備PID 參數自整定功能?？刂破鰿PU 不得低于32 位，RAM 空間不得小于16 M，內部數據總線帶寬不得低于100 MB/S，并帶有后備電池，冗余配置。

1.3 獨立供電和安全儀表系統，保證化工安全生產

內設獨立的10 kV 變電所一座，其內由10 kV/0.4 kV變壓器室，高、低壓配電室及控制室等構成，設接地選線及消諧裝置，設有SH15-M型油浸式非晶合金節能電力變壓器兩臺及低壓配電屏若干，變壓器負荷率約72%。低壓側0.4 kV母線分為Ⅰ、Ⅱ兩段，正常時采用0.4 kV 單母線分列運行。0.4 kV 母線分為Ⅰ、Ⅱ兩段，設母線自投裝置，事故情況下通過母聯斷路器向失電母線段輸送承擔部分重要用電負荷，以確保重要負荷不停機。低壓側0.4 kV 母線為Ⅰ段，正常時0.4 kV單母線運行。設與獨立的10 kV變電所的0.4 kV 單母線的聯絡線，事故情況下通過取得0.4 kV電源提供重要用電負荷，以確保其不停機。

為保證系統可靠性，過程控制站的電源、通訊卡、控制器CPU 按1∶1 冗余配置。一旦主控制硬件出現故障，后備控制硬件應自動提供不間斷控制。根據工藝要求和安全等級，工藝參數報警和安全聯鎖系統均在DCS 中實現，所有的過程報警、系統報警均可在操作站上聲光報警并打印輸出。

2 電氣自動化質量控制在安全管理中存在的主要問題

2.1 人員能力不足

電氣自動化工程建設具有技術性強的特點，而且對質量要求非常高，所以從業人員的能力要滿足工程建設需求，只有高素養的施工團隊，才能打造優質的電氣自動化項目，如果人員能力缺失，專業水平不足，很容易出現各種施工瑕疵，最終引發嚴重的安全質量隱患，增加生產風險。

2.2 雷電、靜電等接地設施需進一步完善

在實際生產過程中，雷電和靜電對自動化控制影響很大，雷電是通過大自然的力量分離和積累的電荷，也是在局部范圍內暫時失去平衡的正電荷和負電荷。雷電放電具有電流大、電壓高等特點。其能量釋放出來可能產生極大的破壞力。雷擊除可能毀壞設施和設備外，還可能直接傷及人或引起火災和爆炸。工程所處區域屬南方多雷雨區，項目的廠房、混凝土構筑和鋼鐵構架等均突出地面較高，是比較易遭雷擊的目標。但是，如果防雷系統設計不科學、安裝不規范或防雷系統的接閃器、引下線以及接地體等維護不良，使防雷接地系統存在缺陷或失效，雷暴事故將難免發生。而雷暴的后果具有很大的不確定性，輕則損壞局部設施造成停產，重則可能造成多人傷亡和重大財產損失。此外，化工生產行業由于靜電放電而發生火災和爆炸的災害事故，時有發生，使之造成嚴重的經濟損失。甲醇、環氧乙烷烴等物料在容器內攪拌、管道中流動時易產生靜電。由于容器內、管道中充滿液體，電容很大。當液體從管道中流出時，因電容急劇減小，靜電壓急劇上升，這時易產生靜電火花，而引起貯罐等容器的著火爆炸事故。

2.3 管理制度不完善

為了實現對電氣自動化項目的有效控制，保證安全作業，就必須要采取有效措施，明確管理條例，并且為管理工作的開展提供有力依據，只有在這個基礎上，才能達到預期的項目開展目標，這也是企業方面的重點任務，在制度的約束作用下，電氣自動化項目的建設指標能得到全面提升，更容易達到預期的項目作業目標。就目前來看，在許多的電氣自動化項目中，關于質量安全控制，存在監管力度不足、制度不完善、管理條例不清晰的問題，企業方面沒有結合電氣自動化項目的具體建設要求，制訂相應的制度條款，對于電氣自動化項目中的各種操作問題，管理人員也沒有進行問責處理，在這種情況下，管理工作的嚴肅性無法得到充分體現，質量安全控制的作用會被大幅度削弱，無法達到預期的項目建設目標，質量安全風險的爆發概率明顯增加，這種管理通病必須受到管理層的高度重視，在加強監管力度的同時，完善相應的制度條款。

3 電氣自動化的質量控制與安全管理優化策略

3.1 提高人員素養

為了打造優質電氣自動化項目，提高作業安全性，就需要在人員方面入手，采取有效措施，提高人員素養，構建專業團隊，為高質量的電氣自動化建設奠定一個良好的基礎。對于人員的任用，一定要有一個嚴格的考核標準，從業人員要具備足夠的專業素養，可以勝任自己的崗位工作，對工作要點有清晰的了解和全面的把握。在電氣自動化項目開展過程中，企業要定期開展專業教育和技術培訓工作，抓住工程建設難點內容，落實人員教育，在提高人員專業素養的同時，激發人員的風險意識，促進電氣自動化項目品質和安全性的提升。

3.2 加強設備管理，尤其防靜電管理

對于電氣自動化項目來說，設備因素產生的影響極大，不僅關系到項目建設的質量和安全，也會對項目運行的質量和安全產生影響。靜電引起的火災爆炸事故，大多都是由流速高造成的。流速越高，起電量越大。靜電的起電量與流速的1.5～2.0次方成正比。靜電起電量還與管徑有關，管徑越大，起電量越大，起電量與管徑的3/4 次方成正比，靜電接地是一種最簡便的防靜電措施。因此，凡可燃物料的金屬管道、儲柜、貯罐等設備，易燃液體的金屬管道、油槽、裝卸臺、鶴管、套筒等設備都應有可靠的接地。在有靜電的危害場所，不得穿產生靜電的衣服、鞋，應穿防靜電服、防靜電鞋和手套。應使用規定的勞動防護用品和工具，不得攜帶與工作無關的金屬物品。此外，對易燃易爆的有機溶液，要加強管理，嚴格按有關規定操作。不得使用塑料桶盛裝，防止容器傾倒，控制傾倒速度，使用不產生火花的工具等。

3.3 完善監管制度

為了真正發揮出管理工作的效用，提高質量控制和安全管理效果，在電氣自動化項目建設中，企業要明確監管條例，完善管理制度，為管理工作提供依據，以便開展更加高效的管理工作，促進工程品質和作業安全性的提升。

4 結語

隨著自動化技術不斷完善，應用的效果越來越好，將電氣自動化技術融入化工生產中，這也間接降低了故障的產生概率，從而有效促進社會經濟的良好發展。而電氣自動化技術主要被應用到供配電系統、DCS系統、SIS系統，為工作人員的工作開展帶來較大便利。同時將自動化技術合理運用，能夠對電氣系統全面優化，并且還具有一致性較強的特點，不需要通過控制模塊的方式進行工程。因此，自動化技術對于化工生產具有較大作用，需要將自動化技術的優勢呈現，同時運用自動化技術時，應該與化工系統各環節有效結合，進行科學合理的集中化控制。