過程控制基本理論二——安全

 

上圖為16年1~7月份我國各類生產安全事故資料。

透過資料我們可以看出生產安全十分重要！

透過生產單位一線操作人員反饋，事故產生有以下幾種原因：

1、實時資訊不夠精確 (例如 缺少真實的警報命令)； 

2、由於容錯能力不強引起的過多警報； 

3、不能充分預料過程擾動； 

4、缺少實時的，徹底的分析(基於癥狀的報警)； 

5、缺少裝置失誤與過程偏差之間的區別；

6、各種資訊和控制系統元素之間的綜合薄弱； 

7、觀察相關的過程資料的能力有限； 

8、缺少足夠的測量，跟蹤和取得非正常情況的以往記錄的工具； 

9、程式或者操作指示有限或者受時間限制； 

10、工廠各單元之間或者內部的通訊笨重且分散。

 

如何能保障生產裝置的安全呢？

這是安全領域中非常出名的模型圖，我們習慣稱之為洋蔥模型。

基礎過程控制系統 (BPCS) 透過增加兩級警報和操作監督或者干涉加強了功能。 

警報表明某個量超過了它的期望界限且可能需要操作行為。 

安全互鎖系統 (SIS) 也可以叫做裝置安全系統或者緊急關斷系統 (ESD)。 

當過程和BPCS層不能解決某個意外事故時，SIS 自動執行校正行為， 如，當化學反應的高溫警報響起時，SIS 能夠自動關斷反應泵。 

如果出現過壓，割斷盤或者釋放閥門排除氣體或者蒸汽來提供物體保護（有時也點燃易燃物）。

警報型別

型別1：裝置狀況警報。泵的開關，或者馬達的運作或者停止。

型別 2：非正常量警報。測得量超過期望界限。

型別3：沒有感測器的警報開關。如果沒有必要知道過程變數的實際值，只要知道是高於（或者低於）一個期望界限。

型別 4：帶有感測器的警報開關。它為正常感測器失誤提供一個保障。

型別 5：自動關斷或者重啟系統。

兩種警報結構

報警系統在生產引數超出安全範圍時出現聲光提示，提醒操作人員調整。

 

1.     基本的過程控制系統（BPCS）

應用的控制技術：PID、串級、前饋控制等； 

控制不穩定的變數； 

控制與安全密切相關的變數；

快速變化的穩定變數； 

監測變化緩慢的變數；如：腐蝕、材料堆積等； 

提供危險的儀錶故障響應，在BPCS中需要使用儀錶。

2.     報警：需要透過人進行分析

報警必須有相應的報警裝置給出可見的指示； 

沒有任何動作是完全自動的； 

裝置的操作人員必須響應。 

計算機要儲存報警記錄； 

感測器的故障需要報警； 

對於大多數報警需要設計誤差範圍； 

容易簡單識別的誤報警狀態； 

估計並確定報警級別

3.     安全互鎖系統（SIS）

為了保證安全，通常自動的停止部分裝置的執行；能夠轉換到存 儲或處理；能夠停止潛在的危害過程，如：著火。 

能夠識別過程的最壞情況。 

SIS要防止“不平常”的情況。 必須能夠啟動和停止； 非常快的暫時 現象，可能不是很有意義 

也可稱為緊急關斷系統。 

SIS應適當地響應儀錶的故障。但是，儀錶是SIS所要求的。 

要求自動的進行特殊的處理。比基本的過程控制系（BPCS）統要進一步。 

當SIS作用時需要提示操作者。

 

下一章節，我們將研究生產過程控制的發展。