安全生产与运行操作

　　1．1  工业生产过程操作功能

　　对于大工业生产过程，特别是现代化工业，其生产操作过程越来越复杂化和  多样化，存在下述的一些安全操作和安全控制的问题：

　　①生产过程的开车和停车；②工艺流程及设备之间的切换；③正常运行中的  安全控制；④间歇生产过程的操作；⑤生产负荷的改变；⑥异常状态下的紧急安  全处理。

　　在连续生产过程和间歇生产过程中，开车和停车都有自己的一套顺序和操作  步骤，特别是大型的石油化工生产过程，其开停车要花很长时间，若不按照一定  的步骤和顺序进行，就会出现生产事故，延长开车时间，甚至造成严重的经济损  失。对于间歇生产过程，其往复循环操作更频繁，而在某些连续生产过程，也包  含着间歇操作的设备和单元，如那些需要再生的系统。有时，要改变生产品种和  生产负荷，这些都要求按一定的顺序规则进行操作。一般说来，顺序操作包括一  系列的阶段或操作步骤。这些阶段，有些是由过程事件来决定，而有些根据特定  的时间间隔来控制。

　　除了上述顺序操作要求之外，工业生产过程还要求：

　　①监视和管理整个生产过程；

　　②对生产过程进行规划、调度和决策；

　　③生产过程的异常现象记录，事故案例的积累以及安全操作与控制措施的总结。

　　在过程控制系统中监视和管理整个生产过程是很重要的功能。监视生产过程的变化，采集生产过程的实时数据和历史数据，对寻找出过程的扰动因素和优化工艺条件以及分析过程操作都是极为有用的。

　　1.2  影响工业生产过程安全稳定的因素

　　作为一个工厂、一个生产流程或一个生产装置，均需按产品品质和数量的要求、原材料供应以及公共设施情况，由工艺设备组建一定的工艺流程，然后组织生产。在生产过程中，产品的品质、产量等都必须在安全条件下实现，而在生产过程中各种扰动(干扰)和工艺设备特性的改变以及操作的稳定性均影响安全生产，这些影响因素包括如下内容。

　　(1)原材料的组成变化  在工业生产过程中都依一定的原料性质生产一定规格的产品，然而，由于原料性质的改变会严重影响生产的安全运行。

　　(2)产品性能与规格的变化  随着市场对产品性能与规格要求的改变，工业生产企业必须马上能适应市场的需求而改变，安全生产条件必须适应这种变化的情况。

　　(3)生产过程中设备的安全可靠性  工业生产过程的生产设备都是按照一定的生产规模而设计的。但是随着市场对产品数量需求的改变，原设计不能满足实际生产的需要，或者工厂生产设备的损坏或被占用，都会影响生产负荷的变化。

　　(4)装置与装置或工厂与工厂之间的关联性  在流程工业中，物料流与能量在各装置之间或工厂之间有着密切的关系，由于前后的联结调度等原因，往往要求生产过程的运行相应的改变，以满足整个生产过程物料与能量的平衡与安全运行的需要。

　　(5)生产设备特性的漂移  在工业生产工艺设备中，有些重要的设备其特性随着生产过程的进行将会发生变化，如热交换器由于结垢而影响传热效果，化学反应器中的催化剂的活性随化学反应的进行而衰减，有些管式裂解炉随着生产的进行而结焦等。这些特性的漂移和扩展的问题都将严重的影响装置的安全运行。

　　(6)控制系统失灵  仪表自动化系统是监督、管理、控制工业生产的关键设备与手段，自动控制系统本身的故障或特性变化也是生产过程的主要扰动来源。例如测量仪表测量过程的噪声、零点的漂移、控制过程特性的改变而控制器的参数没有及时调整以及操作者的操作失误等，这些都是影响装置的安全运行的扰动来源。

　　由于现代工业生产过程规模大，设备关联严密，强化生产，对于扰动十分敏感。例如炼油工业中催化裂化生产过程，采用固体催化剂流态化技术，该生产过程不仅要求物料和能量的平衡，而且要求压力保持平衡，使固体催化剂保持在良好的流态化状态。再如芳烃精馏生产过程，各精馏塔之间不仅物料紧密相连，而且采用热集成技术，前后装置的热量耦合在一起。因此，现代工业生产过程，能量平衡接近于临界状态，一个局部的扰动，就会在整个生产过程传播开来。给安全生产带来威胁。

　　1.3 影响工业生产过程控制的因素
　　工业生产过程除了上述特点外，若从反馈控制的观点来分析，其被控过程(对象)又具有下述的一些特性，影响着工业生产过程的操作、控制和优化。
　　
　　工业生产过程的物料与能量流都是在密闭和管道与容器中传递、反应或分离，而有些物料又具有易燃、易爆、腐蚀和毒性。工业生产过程的变量很难在线测量，有些可能测不准，噪声大且不可靠，而有些变量至今还无法在线测量，特别是那些物料性质和产品质量的参数，只能通过取样送实验室化验分析才能获得。随着在线质量(成分)分析仪的逐步使用，使得原来不可测的变量变成可测量，然而，在线分析仪满足不了千变万化的工业生产过程的需求。为了解决这一问题，人们寻求用间接的方法来测量不可测的变量，通常称为软测量技术或叫推断测量的方法，即利用可测量的变量和相关模型，计算出不可测量的变量。对于负反馈控制来说完全依赖于工业生产过程信号测量的准确性。