化工安全生产中的自动化控制

摘要：化工生产过程极为复杂且涉及众多有毒、有害、易燃、易爆，腐蚀性强化学物品，使得其在操作中难以控制且极易发生安全事故。即便由具丰富经验和专业技能工作人员操作也难以完全避免各种可能出现的事故，在事故发生时，往往难以及时有效处理，进而导致企业财产损失或员工生命安全受严重威胁。如此一来，确保化工生产安全性便成了化工行业亟待解决的重要问题。本文将主要分析化工安全生产中的自动化控制。

关键词：化工；安全生产；自动化控制

引言

随着信息技术飞速发展，自动化控制技术在各领域得以广泛应用，在化工安全生产中发挥不可替代作用，能实时监测、控制及诊断化工生产过程各类参数与状态，有效预防控制安全事故发生。引入该技术可使化工行业，实现对生产过程精确控制，提高生产效率，降低事故发生概率，保障员工生命安全及企业财产安全。

1化工自动化控制的基本概念与技术

1.1自动化控制的基本原理

自动化控制系统通常由被控对象、控制器、执行机构和传感器等组成，其中被控对象作为需要被控制的系统，如机械设备、电力系统、化工过程等。而传感器负责实时检测被控对象，诸如温度、压力、速度等的状态，将这些信息转换为电信号传递给控制器，控制器作为整个控制系统的核心，依据输入信号和控制策略算出适当控制量再传递给执行机构。执行机构则依照控制器指令对被控对象运行状态进行调节，比如调整阀门开度、改变电机转速等，以达成期望的控制目标。

根据信号性质区分，控制系统有连续控制系统与离散控制系统之分，连续控制系统着重处理如温度、压力变化这类模拟信号，此类模拟信号常用微分方程描述。离散控制系统处理数字信号，常用于计算机控制系统，其控制算法常以差分方程形式呈现。开环控制系统，特点是不依赖系统输出信息，控制信号仅依预设输入量调节，定时器控制的自动灌溉系统，按设定时间开闭水阀，不考虑土壤湿度实际变化情况。与之相比，闭环控制系统（即反馈控制系统）可依据被控对象实际状态自适应调节，以此提高控制精度与系统稳定性。

1.2主要自动化控制系统

自动化控制系统乃利用传感器、执行器、计算机及控制器等设备，依预设程序与规则，对生产过程各项参数予以监控、调整及优化之系统。于化工安全生产中，其通过实时采集工艺过程各类数据，经数据分析处理，生成控制指令，再借执行器将控制指令传至生产设备，以确保生产过程按安全、稳定状态进行。

自动化控制系统中重要组成部分的传感器，负责对化工生产过程中温度、压力、流量、液位等关键参数的实时测量与反馈，所获这些数据是实现过程控制及安全监测的基础。作为自动化控制系统“大脑”的控制器，负责接收传感器所提供数据并加以分析处理，且依据设定的控制规则生成控制信号，常见的有PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）、SCADA（数据采集与监视控制系统）等。而执行器会依据控制器发出的控制信号，对阀门、泵、风机、加热炉等相应生产设备予以调整，以此实现对生产过程的调节，其通常包含电动阀、气动阀、电动马达等设备。

1.3远程监控与数据分析

化工生产所涉及大量物理化学过程存在较大生产安全风险，可通过自动化控制系统对反应温度、压力、流量、浓度等关键参数实时监控和调节，其借助传感器采集数据。利用PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）等控制设备实时控制，以确保各生产环节在设定安全范围内运行，避免因人为操作失误或设备故障引发安全事故。

在传统化工企业中，存在操作人员需现场对设备监控调整的情况，如此一来不仅工人工作强度增加，且可能因恶劣环境条件或操作失误引发安全事故。而远程监控系统借助网络技术与云平台，可实现对生产现场数据的远程采集、传输、处理，让操作人员能于安全舒适环境中，对生产过程实时监控干预，其不仅提高工作效率，在突发情况时还能迅速对设备调整停机，避免安全隐患扩大。通过远程监控，企业可达成生产设施集中管理，且能及时发现设备故障、操作异常等问题，从而减少人为失误及突发事件发生。在化工生产当中有着巨大的数据量积累情况，从海量数据里提取有价值信息，开展有效分析判断意识，提高生产安全水平的关键所在。凭借数据分析技术可对生产过程的数据深入挖掘，分析设备运行趋势、预测故障发生可能性，建立历史数据故障模型，提前预测设备运行状态。这一技术应用能够帮助企业提前发觉设备运行时的潜在问题，开展预防性维护，达到减少因设备故障引发安全事故的效果。

2自动化控制在化工安全生产中的应用

2.1实时监测与预警系统

自动化控制技术在化工安全生产中的应用，主要体现于对化工生产过程的实时监控、数据采集、故障诊断及异常预警等方面，通过部署于生产设备、管道、储罐等关键环节的传感器，自动化系统可实时采集温度、压力、流量、液位等重要数据以监控生产过程各项参数。结合计算机网络技术，所有监测数据能被汇总至集中的控制系统处理和分析，在传统人工操作方式下，安全隐患常难以及时发现，因为许多安全问题是在特定条件下积累的且人工检测难以覆盖所有细节，而自动化控制系统却能24小时不间断地进行数据采集与监控，实时掌握设备运行状态，进而在出现异常时，立刻报警或采取相应措施，防止事故发生。

通过传感器等设备进行的数据采集涉及化工生产过程中的各种数据，温度传感器对反应釜温度的监控、压力传感器对压力变化的监测，流量传感器对流体流量变化的测量等。这些数据作为系统实时监测的基础，后续判断是否存在安全隐患的关键依据，在采集完成后，经现场传输装置实时传至中央监控系统，由该系统对接收到的数据予以处理与分析，借助设置的算法模型分析各项数据的正常范围与安全边界，进行实时对比。发现某项数据超设定安全阈值时，系统立即触发预警机制，监测到某参数值异常时，系统依不同预设条件自动判断是否构成安全隐患，确认存在安全风险后系统通过声光报警、信息推送等向相关操作人员发布预警通知，同时系统还能依不同情况启动紧急停机，切换至安全模式等应急响应措施，减少风险扩散。

2.2紧急停机与安全联锁系统

作为自动化控制中最为关键安全机制之一的紧急停机系统，是指在化工生产过程中，一旦出现如设备故障、环境条件变化等突发，可能导致严重后果的异常情况。便会凭借自动化控制手段迅速关闭设备、切断危险源，其通常设有一套严格通过传感器实时采集运行数据，与设定阈值进行比对的监测体系，一旦监测到异常信号，控制系统就会自动触发紧急停机程序、启动停机命令，确保停机过程顺利完成。比如在石油化工领域，当原料罐中的压力超过设定安全值时，系统会自动发出警报，并迅速启动该程序，避免发生爆炸或泄漏等危险。

化工生产中另一项重要的自动化控制技术即安全联锁系统，通过对各项设备、仪器联动控制，确保各环节工作协调运行，其基本原理是把多个设备的安全状态和操作条件关联形成相互制约、相互保障的安全运行网络。比如在化工反应釜操作中，反应温度过高时，温度传感器会向控制系统发出信号，系统依预设安全联锁程序启动冷却系统降温，冷却系统无法正常运行时，系统会自动停机切断危险源，这种联锁机制可有效避免单一设备故障引发连锁反应，确保整个生产系统安全，有效防止人为操作错误。例如，在化肥生产过程中，于某一阶段未完成预定操作步骤时，系统借助联锁保护自动锁定，后续操作以防出现因操作失误导致的安全隐患，通过此安全联锁措施使操作员无法随意改变设备安全状态，进而减少了人为因素对生产安全的影响。

2.3泄漏检测与环境安全控制

现代自动化泄漏检测系统配备多种传感器（如气体传感器、温湿度传感器、压力传感器等）的情况，可实现对化工生产中多种潜在泄漏源的全面监控。通过气体传感器实时监测有害气体（如氨气、硫化氢、甲烷等）浓度，一旦浓度超安全阈值便立刻发出警报，触发自动化控制程序，立即采取相应应急措施（如关闭相关阀门、启动通风设备等），防止泄漏造成更严重后果。

化工生产中，通过自动化系统对化学品生产过程可能产生的有害气体、废水、废渣等，实时监控和调控，防对环境造成污染。即环境安全控制，传统化工生产中环境安全控制常依赖人工巡查及手动操作，此方式不但效率低且易受人的因素影响，难以实现真正的实时监控与精确控制，而自动化控制系统凭借网络化的数据采集与处理平台，可对生产过程中各项环保指标精准监测。例如，自动化系统具备对废气排放浓度、废水中化学成分、固体废弃物产生等情况进行监控的能力，借助传感器数据的实时采集来实现对异常值的即时报警，且一旦察觉排放浓度超出环保标准，便可自动调节相关设备工作状态，调整气体过滤器、改变废水处理流程等，进而达成对环境安全的主动控制。

结束语

综上所述，化工安全生产中，自动化控制技术对于提升整个生产过程安全性意义至关重要。凭借其自动化控制系统实时监测、控制及诊断功能，化工行业能及时发现并处理生产过程安全隐患，有效预防和控制安全事故发生，可提高生产效率、降低生产成本，为化工行业可持续发展提供有力保障。

参考文献

[1]刘雷.化工安全生产中的自动化控制技术探究[J].当代化工研究， 2024（12）：191-193.

[2]李雷振.化工安全生产中的自动化控制探究[J].中国科技期刊数据库 工业A， 2023（4）：3-5.

[3]武常莲.自动化控制在化工安全生产中的应用[J].现代工业经济和信息化， 2023（7）：293-295.