电气自动化技术在化工生产中的实际应用.pdf

收稿日期：2023-08-08作者简介：胡结顺（1990），男，安徽望江人，本科，助理工程师，从事化工生产单位电气管理工作。联系方式：15956952959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）摘要：随着工业智能化、信息化的不断发展，很多新工艺及新技术随之产生，电气自动化技术作为其中广泛使用的新型技术，在很大程度上促进了化工企业的生产发展。中盐安徽红四方股份有限公司现有装置是通过几十年不断技改形成的，造成了公用工程配套的局限性，运行成本较高，操作和管理人员较多，加大了产品的成本。作为整个生产过程中的管理者以及操作者，需要充分了解掌握电气自动化技术的使用现状，在现有化工企业实际情况的基础上，结合现有工艺和公用工程设施，不断提高全公司的机械化、自动化控制水平，积极稳妥地采用新技术、新工艺，改造传统生产工艺，实现清洁生产，力求做到工艺技术先进、经济合理、高效节能、运行管理方便可靠，实现当代化工企业生产和高质量发展。关键词：电气自动化；化工生产；应用中图分类号：TM76文献标识码：B文章编号：2096-3408（2024）02-0035-03Practical Application of Electrical AutomationTechnology in Chemical ProductionHU Jieshun（CNSIG Anhui Hong Sifang Co.，Ltd.，Hefei 230000，China）Abstract：With the continuous development of industrial intelligence and informatization，many new processes and technologies have emerged.As a widely used new technology，electricalautomation technology has greatly promoted the production development of chemical enterprises.The existing equipment of CNSIG Anhui Hong Sifang Co.，Ltd.has been formed through decades ofcontinuous technological transformation，resulting in limitations in supporting public works，highoperating costs，and a large number of operators and management personnel，which has increasedthe cost of products.As managers and operators throughout the entire production process，it is necessary to fully understand and master the current status of the use of electrical automation technology.Based on the actual situation of existing chemical enterprises，combined with existing processes and public engineering facilities，we continuously improve the mechanization and automation control level of the entire company，actively and steadily adopt new technologies and processes，transform traditional production processes，and achieve clean production，striving toachieve advanced process technology economically reasonable，efficient and energy-saving，convenient and reliable operation and management，achieving the production and high-quality development of contemporary chemical enterprises.Key words：Electrical automation；Chemical production；Application盐科学与化工Journal of Salt Science and Chemical Industry第53卷第2期2024年2月35盐科学与化工第53卷第2期2024年2月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、两段，正常时采用0.4 kV单母线分列运行。0.4 kV母线分为、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，36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1.52.0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。胡结顺：电气自动化技术在化工生产中的实际应用（下转第42页）37盐科学与化工第53卷第2期2024年2月致，随着经济的发展，高合金钢价格下降后，使用范围会更广泛，设备的安全系数会更高。3总结1）使用寿命在10 a以内的压力容器将达到整个判废压力容器比例的1/2。这种现象应引起检验人员的足够重视，使用年限短不代表设备出现缺陷的概率就低；2）、类压力容器占5级缺陷压力容器总数的84.47%左右，在以后的检验中不可因危害小而忽视I、II类压力容器的缺陷检测；3）无损检测（特别是表面无损检测）和宏观检验是发现重大缺陷的主要方式，这也提示检验人员在进行宏观检验时，一定要认真细致，确保部位不漏检；在委托无损检测时，尽量选择有丰富检测经验的无损机构和检测人员，确保缺陷不漏检；4）在检验过程中，对 固容规 划定的重点检查部位应认真检验，但不可因检验部位不在 固容规划定的重点检查部位范围内，放松警惕，甚至漏检，错过一些缺陷，留下安全隐患；5）裂纹仍是5级压力容器缺陷的主要形式，另外私自改造的情况也在不断增加，应引起足够的重视，在为使用单位服务的同时，也要向其特种设备管理人员宣贯相关的法律法规，特别是在使用管理方面的规定；6）A类焊接接头、B类焊接接头、C类焊接接头和D类焊接接头上均发现了裂纹，其他部位，如安全阀接管、母材、缸体等部位也发现了裂纹，这表明所有受压元件的焊缝和其他部位均有出现缺陷的可能，因此要全方位检验。参考文献1中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.固定式压力容器安全技术监察规程：TSG 212016 S.北京：中国标准出版社，2016.2耿亚鸽，王家帮.压力容器定期检验中发现的主要问题及分析J.压力容器，2022，59（2）：1-8.3刘鹏鹏，薛永盛，娄旭耀，等.在役球形储罐定期检验及缺陷分析J.盐科学与化工，2023，52（5）：43-47.（编辑：丁捷）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。参考文献1国家石油和化学工业局.化工工厂初步设计文件内容深度的规定：HG/T 206882000 S.北京：中国标准出版社，2000.2张艳.浅谈电气工程及其自动化的质量控制与安全管理 J.当代化工研究，2021（10）：164-165.3金鑫.浅谈新形势背景下电气工程自动化管理模式构建及应用J.中国设备工程，2021（17）：56-57.4刘亚楠.压力容器设计制造中的热处理问题分析 J.盐科学与化工，2021，50（3）：52-54.（编辑：丁捷）（上接第37页）欢迎订阅本刊欢迎刊登广告电话：[phone]E-mail:42