过程控制基本理论二——安全

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上图为16年1~7月份我国各类生产安全事故数据。

通过数据我们可以看出生产安全十分重要！

通过生产单位一线操作人员反馈，事故产生有以下几种原因：

  1、实时信息不够精确 (例如 缺少真实的警报命令)； 

  2、由于容错能力不强引起的过多警报； 

  3、不能充分预料过程扰动； 

  4、缺少实时的，彻底的分析(基于症状的报警)； 

  5、缺少设备失误与过程偏差之间的区别；

  6、各种信息和控制系统元素之间的综合薄弱； 

  7、观察相关的过程数据的能力有限； 

  8、缺少足够的测量，跟踪和取得非正常情况的以往记录的工具； 

  9、程序或者操作指示有限或者受时间限制； 

  10、工厂各单元之间或者内部的通讯笨重且分散。

如何能保障生产装置的安全呢？

这是安全领域中非常出名的模型图，我们习惯称之为洋葱模型。

基础过程控制系统 (BPCS) 通过增加两级警报和操作监督或者干涉加强了功能。 

警报表明某个量超过了它的期望界限且可能需要操作行为。 

安全互锁系统 (SIS) 也可以叫做设备安全系统或者紧急关断系统 (ESD)。 

当过程和BPCS层不能解决某个意外事故时，SIS 自动执行校正行为， 如，当化学反应的高温警报响起时，SIS 能够自动关断反应泵。 

如果出现过压，割断盘或者释放阀门排除气体或者蒸汽来提供实体保护（有时也点燃易燃物）。

警报类型

类型1：设备状况警报。泵的开关，或者马达的运作或者停止。

类型 2：非正常量警报。测得量超过期望界限。

类型3：没有传感器的警报开关。如果没有必要知道过程变量的实际值，只要知道是高于（或者低于）一个期望界限。

类型 4：带有传感器的警报开关。它为正常传感器失误提供一个保障。

类型 5：自动关断或者重启系统。

两种警报结构

报警系统在生产参数超出安全范围时出现声光提示，提醒操作人员调整。

1.     基本的过程控制系统（BPCS）

应用的控制技术：PID、串级、前馈控制等； 

控制不稳定的变量； 

控制与安全密切相关的变量；

快速变化的稳定变量； 

监测变化缓慢的变量；如：腐蚀、材料堆积等； 

提供危险的仪表故障响应，在BPCS中需要使用仪表。

2.     报警：需要通过人进行分析

报警必须有相应的报警设备给出可见的指示； 

没有任何动作是完全自动的； 

设备的操作人员必须响应。 

计算机要存储报警记录； 

传感器的故障需要报警； 

对于大多数报警需要设计误差范围； 

容易简单识别的误报警状态； 

估计并确定报警级别

3.     安全互锁系统（SIS）

为了保证安全，通常自动的停止部分设备的运行；能够转换到存 储或处理；能够停止潜在的危害过程，如：着火。 

能够识别过程的最坏情况。 

SIS要防止“不平常”的情况。 必须能够启动和停止； 非常快的暂时 现象，可能不是很有意义 

也可称为紧急关断系统。 

SIS应适当地响应仪表的故障。但是，仪表是SIS所要求的。 

要求自动的进行特殊的处理。比基本的过程控制系（BPCS）统要进一步。 

当SIS作用时需要提示操作者。

下一章节，我们将研究生产过程控制的发展。

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