探析自动化控制在化工安全生产中的应用

引言

化工行业作为国民经济的重要支柱，其生产过程涉及大量易燃易爆、有毒有害的危险化学品，加之高温、高压等复杂工况，使得安全生产面临严峻挑战。传统人工操作模式下，因人为失误导致的安全事故频发，给生命财产和生态环境带来巨大损失。随着科技发展，自动化控制技术凭借实时监控、精准调节、智能预警等优势，逐渐成为化工安全生产的核心保障。当前自动化控制在化工行业的应用仍存在诸多问题，如技术体系不完善、管理机制不健全等。

一、自动化控制相关理论概述

1.1 自动化控制概述

自动化控制是在没有人的直接干预情况下，借助控制装置，使生产过程或工作机械按照预设计划，自动地完成有关规定的规律。自动化控制主要原理是反馈控制规律，主要有三大部分组成：传感器、控制器和执行器。温度传感器检测生产过程中的温度、压力和流量，将物理量转换为电信号传输给控制器，控制器接受温度、压力、流量等信号，分析比较并与给定的预定值相比得到控制信号，执行器则依据执行信号来调节生产过程中生产设备如阀门开闭控制、电机转数等。在化工反应釜温度控制过程中，温度传感器对反应釜内温度进行实时监测，当反应釜真实值大于给定值时，控制器发出控制信号，执行器控制冷却系统降低反应釜温度，从而实现自动化闭环控制，确保生产过程稳定性。

1.2 化工安全生产的特点与需求

化工行业的生产特征表现为高温、高压、易燃易爆、有毒有害等特点。石油化工过程中的原油裂解需要在 800～900^∘C 的高温及数兆帕的压力下进行，并且生产乙烯、丙烯等易燃气体；氯碱工业的生产过程中产生的氯气具有毒害作用，泄漏将给人类的生命安全带来威胁。这些特征都要求化工生产的安全生产需要进行有效的实时监控、精准有效的控制和快速有效的应急响应，需要及时了解其生产工艺过程中各种参数的变化情况，及时进行工艺条件的调节，并在非正常事故发生时能够及时启动应急响应以避免事故的进一步加剧，而且要能实现生产数据的长周期记录存储和事后分析，以追踪问题发生的原因，不断完善安全生产管理工作的质量。

1.3 自动化控制与化工安全生产的关系

化工安全生产与自动化控制有着密不可分的关系，自动化控制给安全生产带来了较大的技术支持。化工生产的自动化控制将降低化工生产中人工操作的错误性，从而提高化工生产过程的安全性、可靠性。比如可以利用自动化控制装置进行24 小时不间断监测化工生产设备，及时进行处理潜在的故障，防止发生设备损坏和生产事故。

二、自动化控制在化工安全生产中

2.1 自动化控制技术的应用类型

当前集散控制系统（DCS）、安全仪表系统（SIS）和可编程逻辑控制器（PLC）是化工安全生产应用最广泛最普遍的自动化控制技术。DCS 是基于分散控制和集中操作的分布式结构，对于化工生产的每一个过程，操作人员在控制中心都可以实时观察各生产过程中的运行状态，并可进行远距离控制操作。SIS 主要实现针对安全生产安全保护的目的，一旦在生产过程中出现超温、超压、超位及气液比例等异常情况发生时，可及时进行联锁保护，自动切断危险源，遏制事故的发生。

2.2 自动化控制在化工安全生产中的应用成效

随着化工自动化控制的应用，化工生产的安全性提高，效率得到大幅度的提升，按照统计数据，使用自动化控制系统的化工企业能够提高 20%～30% 的化工生产效率，化工企业减少 40%～50% 的化工安全事故。比如一家大型的石油化工企业，在应用 DCS系统之后，实现了原油加工生产过程的精细化控制，产品的合格率由原来的 85% 提高到

95% ，而且降低了因为人为失误引起的事故 60% 。化工企业通过自动化控制降低了生产成本，充分利用了企业资源，精确控制化工生产中物料的用量和能源的使用量。

2.3 当前应用存在的问题

自动化控制技术虽然已经取得了较大进展，但是在实际运行过程中依然存在不少问题。从技术角度讲，自动化控制系统种类不同，品牌不同，在兼容性方面都存在问题，不能实现数据共享，形成信息孤岛；对复杂工况适应度较差，信号传输滞后，数据存在误差等现象。在管理方面，企业对自动化控制系统缺乏有效的维修，管理不到位，专业技术人员匮乏，导致设备出现故障后不能进行有效修复；操作人员不熟悉自动化系统的操作要求和相应应急措施，操作者增加误控的可能性。自动化控制设备购置、安装及维修的成本较高，小型化工企业因为资金实力有限，自动化先进技术不能在企业中普及使用，这会影响到自动化控制在行业中得到较好的应用。

三、自动化控制在化工安全生产中的应用策略

3.1 技术升级与创新

鼓励引入先进的人工智能技术、物联网技术、大数据分析等技术，提升自动化控制系统智能化程度。如通过人工智能算法对生产数据进行智能分析，实现故障预判及工艺异常预测，进行预防性维护；通过物联网技术构建起与生产设备、传感器、控制系统之间相互联通的智能化工生产网，提升系统的协同性及响应时间。加强与科研院所、高等院校合作，联合研发自动化控制技术，根据化工生产的特殊需求，研发相应的解决方案，提升系统在复杂工况下应用的稳定性与可靠性。

3.2 强化管理与维护

制订科学完善的自动化控制系统运行管理规范、维护检修计划和应急预案，清楚落实相应岗位工作内容和操作程序；定期组织自动化设备操作人员、维护维修人员进行专业培训，强化操作技能，提高人员安全意识，实现自动化系统熟练操作、安全运行，在紧急情况能够迅速科学处置。

3.3 合理控制成本

企业在前期设备选型时需结合企业的生产规模和生产作业流程等方面来确定具体的自动化控制设备的种类，尽量避开设备选型过于丰富的现象，导致无效成本。首先企业需要购买性能价格比较优、售后服务比较好的国产设备，减少费用。其次企业需对具体设备进行维护时，可创建设备全寿命周期的管理模式，并结合具体的维护方案来延长设备的使用寿命，降低换新频率。企业可尝试与厂家签订长期的供货合同关系，在与厂家签订相关供货合同时，通过批量购进设备、共享相关维护服务等途径，从而降低自动化控制实际应用的成本。

结语

自动化控制技术在化工安全生产中发挥着不可替代的作用，其应用有效提升了生产效率和安全性。然而，面对当前存在的技术、管理和成本等问题，企业需通过技术升级创新、强化管理维护和合理控制成本等策略，不断优化自动化控制系统。未来，随着技术的持续进步，自动化控制将朝着智能化、集成化方向发展，为化工行业的安全生产和可持续发展提供更强有力的保障。

参考文献

[1]王敏,刘国强,高艳,等.自动化控制在化工安全生产中的应用及优化[J].内蒙古石油化工,2025,51(02):47-50.

[2]陈辉.探析自动化控制在化工安全生产中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2025,45(03):34-36.