功能安全和系統(tǒng)安全，兩手抓兩手都要硬

       在范老看來，人們通常說的工業(yè)安全通常包括設(shè)備安全、過程安全、信息安全和安防保安等。企業(yè)出于自身的責(zé)任和利益角度，對安全事故顯得尤為關(guān)注。企業(yè)隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整及技改力度的加大，因此，未來過程安全的關(guān)注與投入會(huì)有所增加，并在工藝生產(chǎn)過程中能夠?qū)崿F(xiàn)安全可控，易操作。

 
找出問題，解決問題

要減少過程安全事故的發(fā)生，就必須找出問題的根源，這樣才能做到“對癥下藥”。

中國工控網(wǎng)：范老，您好！今年來，流程工業(yè)中過程安全事故頻頻發(fā)生，您對目前我國流程工業(yè)的安全現(xiàn)狀如何看待？對于企業(yè)來說要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，在工業(yè)安全中還應(yīng)該考慮哪些問題？

范老：生產(chǎn)過程安全主要由功能安全和系統(tǒng)安全解決方案構(gòu)成，功能安全方面由于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與成熟，采用軟硬件冗余系統(tǒng)技術(shù)，儀表安全系統(tǒng)發(fā)展迅猛，在工業(yè)生產(chǎn)安全中起到很大的作用，但因投資有所加大,中小企業(yè)有點(diǎn)承擔(dān)不起，在維護(hù)上仍跟不上去。然而目前工業(yè)安全的瓶頸我想還在于系統(tǒng)安全。所謂的系統(tǒng)安全是人們?yōu)榻鉀Q復(fù)雜系統(tǒng)的安全性問題而開發(fā)、研究出來的安全理論、方法體系。系統(tǒng)安全是基礎(chǔ)保障，也是工業(yè)安全靈魂。在我國工業(yè)安全中，由于系統(tǒng)安全涉及領(lǐng)域較多，急需能深入理解各種生產(chǎn)工藝過程機(jī)理和控制系統(tǒng)的復(fù)合型專家來解決，因此導(dǎo)致了生產(chǎn)過程中還存在某些安全隱患。對于工業(yè)安全，既要抓功能安全，也要重視系統(tǒng)安全。這樣才能整體提升工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

以石化行業(yè)為例，要保證安全需要我們考慮以下幾點(diǎn)問題：

（1）強(qiáng)調(diào)安全控制系統(tǒng)和非安全控制系統(tǒng)的集成。企業(yè)出于節(jié)約成本的考慮，如何讓企業(yè)在現(xiàn)有的非安全控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以較低的開發(fā)設(shè)計(jì)成本實(shí)現(xiàn)自己的安全解決方案。這同樣是也供應(yīng)商思考的問題之一。

（2）石化生產(chǎn)中涉及物料危險(xiǎn)性大，生產(chǎn)工藝技術(shù)復(fù)雜，運(yùn)行條件苛刻，易出現(xiàn)突發(fā)災(zāi)難性事故。除安全安防外，擁有一套具有專業(yè)知識(shí)的，高度信息化，智能化的故障應(yīng)急處理系統(tǒng)，有助于避免或減少嚴(yán)重事故的發(fā)生。

（3）工廠現(xiàn)場的熟練工程師越來越缺乏，但是現(xiàn)實(shí)情況需要他們能夠在更短的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，做出更好的決策，并完成處理更復(fù)雜的控制過程。因此，應(yīng)盡快提高工廠現(xiàn)場工程師綜合反應(yīng)能力。

（4）安全包括了防火、防爆、防毒、防誤操作等，如何把安防與過程控制集成，也是提高安全的措施之一。

 
（5）企業(yè)必須在尋求安全和過分謹(jǐn)慎之間取得平衡。安全風(fēng)險(xiǎn)的代價(jià)和實(shí)施措施的成本之間有一個(gè)平衡點(diǎn)，過分的安全控制可能會(huì)阻礙工廠底層的可操作性正常運(yùn)行。因此，企業(yè)要在安全性和工廠底層運(yùn)行效率間進(jìn)行權(quán)衡。

（6）企業(yè)加強(qiáng)和重視儀表安全系統(tǒng)（SIS）技術(shù)培訓(xùn)與發(fā)展。

用案例解說——安全應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行貫穿全程

       范老對石化行業(yè)安全的認(rèn)識(shí)通過人們在生活中“看病”例子進(jìn)一步說明。他指出功能安全就好像是醫(yī)生通過你的外在描述知道你應(yīng)該吃什么藥，指導(dǎo)正確使用藥物來消除病癥，而系統(tǒng)安全就像給人做系統(tǒng)的全面檢查，可以清楚的查出發(fā)病的誘因，進(jìn)行調(diào)理，增加自身的免疫力，提髙生活質(zhì)量。讓人費(fèi)解的功能安全和系統(tǒng)安全就在范老通俗易懂的舉例中豁然開朗。通過與范老的交談，在他的身上不僅顯示了老一輩工程師鉆研與專注的精神，同時(shí)也體現(xiàn)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)。

中國工控網(wǎng)：您在石化領(lǐng)域身經(jīng)百戰(zhàn)，您認(rèn)為在流程工業(yè)中應(yīng)該重視哪些環(huán)節(jié)？

范老：在2009年的時(shí)候，國家安全監(jiān)管總局給石化行業(yè)發(fā)布了《關(guān)于公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄的通知》，在這份文件中明確的提出了首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄和首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝安全控制要求、重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案。我想用間歇聚合工藝來說明聚合生產(chǎn)裝置中應(yīng)注意的儀表自動(dòng)化問題。

       聚合釜內(nèi)溫度：選用低慣性測溫元件，當(dāng)聚合釜體積增大時(shí)，應(yīng)在釜的軸向和徑向處設(shè)置多個(gè)測溫點(diǎn)，同時(shí)求取釜內(nèi)平均溫度和顯示釜內(nèi)最高溫度。為觀察其溫度變化趨勢，求出平均溫度變化率作為監(jiān)控參數(shù)之一。各測溫之間相差最大有時(shí)會(huì)達(dá)到10～20℃，在接近反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)，各測溫點(diǎn)和平均溫度會(huì)趨向一致，平均溫度變化率趨向零度。另外對聚合釜的冷卻水進(jìn)出口和夾套內(nèi)設(shè)置測溫點(diǎn)和冷卻水流量累積計(jì)量，以計(jì)算出加熱和撒熱量的變化情況。這才能保證全面反映釜內(nèi)溫度場的分布和換熱變化狀況，以此來監(jiān)控釜溫，更利于安全和產(chǎn)品質(zhì)量。

       對于聚合釜液位在釜底采用插入式法蘭液面計(jì)，釜中部裝有音義液位信號(hào)計(jì)或釜頂部裝超聲波液位計(jì)，用以校正插入式法蘭差壓液面計(jì)因釜內(nèi)介質(zhì)組成變化引起比重變化帶來的測量誤差。這是確保釜液位計(jì)的正確測量，避免釜內(nèi)液位溢出或抽空故事。

      聚合釜壓力采用法蘭式壓力變送器，可預(yù)防釜內(nèi)介質(zhì)堵塞取壓管導(dǎo)，當(dāng)釜體積大時(shí)也可分別二個(gè)取壓口,以確保壓力檢測。

      聚合釜粘度和粘度變化率能反映出聚合反應(yīng)激烈程度，建議采用插入振動(dòng)式粘度計(jì)較好。

       最后，為防止聚合釜內(nèi)介質(zhì)粘掛在所有測量元件表面上，影響測量精度,在設(shè)計(jì)聚合釜本體結(jié)構(gòu)時(shí),適當(dāng)增設(shè)沖洗支管道,利用溶劑加入同時(shí),順便也沖刷各檢測元件表面,以確保測量元件表面清潔而能正常工作。

       另外，聚合釜各原料單體的加量采用質(zhì)量流量計(jì)，并與加入時(shí)間或聚合釜液面的增量互相校核，確保批量加料精度。細(xì)節(jié)決定成敗.因此要保證生產(chǎn)裝置的安全，需要從設(shè)計(jì)選型、施工質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)等全面貫穿執(zhí)行。

                              
                      圖1、 聚合生產(chǎn)過程控制工藝流程圖

       聚合反應(yīng)中操作不當(dāng)會(huì)發(fā)生爆聚，引起聚合釜內(nèi)超溫超壓，通常設(shè)有安全聯(lián)鎖保護(hù)，有時(shí)采用冗余的安全控制系統(tǒng)來確保聯(lián)鎖功能，實(shí)現(xiàn)緊急放空、排料或加入終止劑等，防止聚合釜爆聚事故的發(fā)生，這是十分必要的。但我們從系統(tǒng)角度來分析聚合過程之所以發(fā)生爆聚原因之一是引發(fā)劑加量過多，或聚合過程中熱量不能迅速導(dǎo)出,爆聚是聚合過程中必須避免和防止的。在操作過程中為引發(fā)聚合反應(yīng)需加入適量引發(fā)劑,常因原料中含的水分雜質(zhì)增多,而需改變引發(fā)劑量來破除雜質(zhì)。雖然原材料單體進(jìn)原料儲(chǔ)缶前后，都己檢測分析過含水量，并以此作為工藝條件,決定應(yīng)加入的引發(fā)劑量,但因長期儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)或生產(chǎn)過程中氮封失效，使空氣中水分溶入原料中，或熱交換器內(nèi)部或聚合釜內(nèi)外冷卻系統(tǒng)焊縫處,因長期熱脹冷縮而發(fā)內(nèi)漏等原因而污雜了原料，使其含水量增加為PPM級。故設(shè)計(jì)中應(yīng)有可靠的氮封壓力分程控制系統(tǒng)和原料在線微量含水量分析的監(jiān)控聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，一旦含水量超過規(guī)定預(yù)警設(shè)定值時(shí)，首先報(bào)警，再超量時(shí)則安全聯(lián)鎖系統(tǒng)使自控三通伐動(dòng)作，切換流向，將含水量高的原料單體停止加入釜中，而進(jìn)入排料脫水回收系統(tǒng)中去，避免高含水量原科進(jìn)入聚合釜中，從系統(tǒng)上抑止了超溫超壓的發(fā)生的誘發(fā)因素，故增設(shè)在線微量水分析儀可使生產(chǎn)過程更安全、產(chǎn)品質(zhì)量更保證。

成分分析與生產(chǎn)過程的質(zhì)量與安全

中國工控網(wǎng)：目前，在我國流程工業(yè)中通過那些方法保證生產(chǎn)過程的質(zhì)量與安全？有沒有更好的辦法解決？

范老：過去60年來流程工業(yè)主要依靠“溫度、壓力、流量、液位”四大熱工參數(shù)來控制生產(chǎn)過程質(zhì)量與安全的。但是，從目前新建的大中型企業(yè)來看，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，按“成分”參數(shù)來控制生產(chǎn)過程質(zhì)量與安全是必然要提到日程上來。工藝和自動(dòng)化工程師應(yīng)積極掌握在線分析儀的應(yīng)用技術(shù),并推動(dòng)其廣泛的應(yīng)用。

       市場對流程工業(yè)在線分析儀的需求也越來越強(qiáng)烈。如今大型石油化工企業(yè)所需的DCS控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的國產(chǎn)化己取得突破，而流程工業(yè)急需的在線分析儀的國產(chǎn)化正在掘起。在線分析儀與控制系統(tǒng)的無縫連接和適用于成分分析的控制算法等研發(fā)工作也在加快進(jìn)行,以適應(yīng)“十二五”規(guī)劃的需求。

先把自己的事情做好

 中國工控網(wǎng)：您認(rèn)為目前我國石化行業(yè)企業(yè)應(yīng)該從哪些方面做積極準(zhǔn)備工作？

范老：為了保證化工工藝安全，國家安全生產(chǎn)監(jiān)管總局發(fā)布的危險(xiǎn)化工工藝目錄作為參考引導(dǎo)文件。因此作為中小企業(yè)應(yīng)該明確自己工藝是否在目錄中，對于《首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工目錄》和《首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝安全控制要求、重點(diǎn)監(jiān)控參數(shù)及推薦的控制方案》，企業(yè)目前的控制與推薦的方案是否存在差距。

       另外對照本企業(yè)采用的危險(xiǎn)化工工藝及其特點(diǎn)，確定重點(diǎn)監(jiān)控的工藝參數(shù)，裝備和完善自動(dòng)化控制系統(tǒng)，化工裝置要按照推薦的控制方案裝備緊急停車系統(tǒng)，但切勿盲目采用冗余安全軟件。同時(shí)，選用或制定適合本企業(yè)的報(bào)警管理系統(tǒng)。以上僅個(gè)人的多年體會(huì)，僅供參考。謝謝!

總結(jié)：流程工業(yè)安全話題對于每個(gè)人來說都是一個(gè)沉重的話題，一方面源于事故發(fā)生的影響，另一方面在于業(yè)內(nèi)人士對問題認(rèn)識(shí)之后的思考和推動(dòng)的糾結(jié)。我國自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展已走過60年的長河，在硬件方面可以做到與國外企業(yè)競相爭艷，然而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、解決方案方面還有很長的路要走，也需要多方的努力。

（文/gongkong張瑩）

作者簡介：

范忠琪，1938年11月出生，祖籍浙江紹興。1962年 畢業(yè)于浙江大學(xué)化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化專業(yè)。一直從事過程控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)和研究開發(fā)工作。曾任中石化北京燕山石化公司技術(shù)委員會(huì)委員、自動(dòng)化專家組組長，燕山石化公司研究院副總工程師、技術(shù)委員會(huì)委員等職；兼任北京化工學(xué)會(huì)理事、自動(dòng)化儀表專業(yè)委員會(huì)主任、顧問等職。現(xiàn)任中國儀器儀表學(xué)會(huì)分析儀器學(xué)會(huì)理事，全國專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員等職。曾獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，兩項(xiàng)國家專利，中國石化總公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，中國石化集團(tuán)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等。