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安全系統工程技術問題和對策

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安全系統工程技術問題和對策

摘要:對于精細化工生產而言,提升安全系統工程技術的安全性與可操作性有著重要的意義,以便于及時對生產過程中存在的危險因素進行自動分析。本文立足于應用安全系統工程技術的重要性,概括了生產工藝過程自動危險與可操作性分析,并介紹了生產工藝過程的自動HAZOP分析的幾種方式。

關鍵詞:精細化工;生產過程;安全系統;技術

0引言

在整個化工領域中,精細化工是一項危險性較高的生產活動,所涉及的原料普遍具備易燃易爆以及且毒性較大等特點,一旦出現失誤或者其他不規范的操作,則會嚴重威脅生產過程的安全性,因此,在精細化工產品生產與研究的過程中,利用危險與可操作性分析(HAZOP)對生產工藝操作過程進行全面分析有著一定的重要性與必要性,以及時掌握偏差的具體情況、引起偏差的因素以及偏差問題帶來的后果,并在此基礎上制定科學合理的操作模式。

1安全系統工程技術的重要性

在精細化工生產過程中,借助HAZOP系統可以實現對生產操作與工藝參數的有效控制,明確所產生的偏差及其原因,并通過深入分析與研究獲取有效的解決措施。該操作系統適用于石化與化工等領域,但是并不參與其中的工藝生產部分,而是應用于工程的設計審查階段。此外,該系統還有助于排查安全與操作方面存在的隱患,在強化生產安全控制方面發揮著至關重要的作用,以下做進一步分析:①提升資料信息與數據的準確性與可靠度,借助自動分析與推理技術以全面掌握各個危險因素及其帶來的后果;②具備較強的綜合模擬能力,在三維模建的基礎上進行分析與預測,從而尋求有效的解決措施,提升生產操作的安全性。在此情況下,即使出現突發情況,也能確保鏈條保護的聯系性,切實保障安全系統的質量與水平。

2生產工藝過程自動危險與可操作性分析

2.1深層次危險與可操作系統分析

符號有向圖是由節點有效連接得到的一種形式的網格圖,可以準確合理的表示各事件之間的因果關系,蘊含著充足可靠的潛在信息。在危險性與可操作性分析的過程中,需要做好以下方面:首先需要按照一定的標準,將操作程序以及工藝流程劃分成特定節點,然后對控制與運行參數進行全面分析,對生產過程中產生的偏差做出判斷總結以明確易產生偏差的原因及其造成的不良影響,現階段,國內外相關研究表明,基于已知的危險性與可操作性分析,借助歷史數據與相關操作經驗,即可完成對相關內容的初步分析。

2.2基于動態符號有向圖建模的間歇過程HAZOP

首先需要建立恰當的狀態順序圖與完整的符號有向圖模型,將全部的相關變量進行集合,包含了間歇過程中全部狀態中存在的變量,并為上述變量設置相應的關聯條件;其次需要對上述信息進行批處理與定義,并分為十個連續的步驟,以對整個有向圖進行合理分割;最后,建立間歇過程的狀態順序列表。在推理過程中主要完成步驟狀態與原設計狀態的對比,若二者不存在差異,則順利進行下一個步驟,但若存在差異,則不能進入下一個步驟,而是需要進行校對,下文會再做出具體分析。

3生產工藝過程的自動HAZOP分析

3.1基于符號有向圖進行工藝過程深層次HAZOP分析

淺層知識HAZOP分析方法是基于歷史數據與經驗建立的分析方式,雖然順應了傳統模式的應用需求,也得到了較為廣泛的應用,但是在過程機理深度的制約下,HAZOP分析的深度受到了很大程度的影響。SDG又稱為支路組成的網絡圖,是節點連接形成的矢量連線,該方式實現了對所展示因果關系復雜程度的大幅提升,且涵蓋了大量的潛在信息,在HAZOP分析方面以及智能化推理方面發揮著重要的輔助作用。以下對應用SDF分析法進行深層次HAZOP分析展開敘述:利用關鍵變量及其相互關系建立基本框架,添加異常原因與不利后果節點,在經驗知識以及積累數據等信息的指導下,建立科學的SDG深層知識模型;并依據該模型合理選擇偏差,分別以反向推理與正向推理的方式得到異常原因與不利后果。

3.2間歇生產工藝過程HAZOP自動分析

對于間歇過程而言,如果應用連續過程HAZOP分析法進行生產指導,則會大幅度增加分析過程的繁瑣性與復雜性,且難以實現對相鄰工序HAZOP分析的有效銜接。但實際上,間歇生產在精細化工生產工藝中占據了很大的比例,同時,該生產方式屬于混雜工藝過程,具備了離散事件系統的顯著特征,因此需要使用特定的自動HAZOP分析。

3.2.1基于Petri網的間歇過程HAZOP

Petri網是一種特殊形式的DES描述工具,具備結構化的顯著特征,用于表達并行與同步等多種邏輯關系,是對離散事件系統進行展示的重要工具,主要針對于系統的靜態結構與動態變化這兩個方面,在過程建模以及間歇生產等方面發揮著不可替代的作用。同時,SDG模型是進行HAZOP分析的主要工具,從中可以得到明確的變量因果關系,且經過自動推理與判斷后,即可掌握變量及其非正常原因與不利后果等信息。將上述兩種工具有效結合并在此基礎上建立新的模型,即可得到三層知識表達模型,該模型即可實現對間歇生產工藝過程的有效指導與HAZOP自動分析,具體而言,在上兩層方面,需要借助Petri網實現對間歇生產與離散裝配工藝的準確表示,對于最頂層而言,需要借助配方Petri網實現對工藝操作的科學合理的表示,在下一層方面,需要借助任務Petri網實現對工藝操作任務的全面表示,最后,對于最底層而言,則需要借助SDG模型展示出各工藝變量間的因果關系。在實時智能專家系統G2、三層知識表達模型與SDG模型HAZOP分析方法共同參與建設的情況下,即可得到HAZOP自動分析專家系統。

3.2.2基于動態SDG建模的間歇過程HAZOP

對于間歇過程而言,對于SDG的水平與品質有著嚴格要求,間歇過程的實際操作水平關乎著后續的相關步驟,同時,各步驟對應的SDG圖存在差異,在SDG建模的情況下,如何描述與切實保障各步驟的連續性至關重要,主要的設計思路列舉如下:(1)建立整體SDG模型,需要將不同狀態下間歇過程中具備聯系性的變量進行有效連接,其中,變量之間的聯系性包括了所有的相互影響關系,然后還需要為所有的關系設置使能條件。在此情況下,在一定的狀態下,通過對使能條件進行調整,就可以獲得現狀態下實際需要的且相對獨立的SDG模型。(2)建立狀態順序圖。對間歇過程進行合理劃分以得到數個獨立的連續過程,并將其抽象得到多個步驟,建立分別的狀態順序圖,對間歇過程狀態的改變進行了較為直觀的描述,此外,其結構建立在整體SDG的上層,發揮著對全部有向支路使能條件進行指導的作用。(3)建立狀態順序列表。在關聯鏈表中,整體SDG中的各節點對應了閥門信息、設備失效等信息,統計各步驟涉及的標準狀態并以表格的形式記錄,在進行推理時,會將系統的實際狀態與既定的標準狀態進行對照,如果二者不存在差別,系統會自動進入并完成后續的步驟;反之,則會根據鏈表信息做出調整,包括拉偏節點與SDG推理,在進行全面充分的推理分析后需要選擇出關鍵節點,該節點的狀態便與整個系統的狀態建立了聯系,且在多數情況下,系統狀態取決于關鍵節點的狀態。

4結語

綜上所述,現階段精細化工生產存在工藝復雜、工作團隊及人員專業素養較低等諸多不足之處,從而加大了發生安全事故的概率。對于精細化工生產而言,HAZOP是整個工程安全系統中極為重要的部分,以此為基礎建立SDG模塊,實現對安全系統與技術的科學合理設計與研究,以提高對生產中危險因素分析的水平,進而切實保障精細化工生產過程中安全系統的穩定性與可靠性。

參考文獻

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作者:李國璞 常茂清 李繼生 單位:江蘇省連云港市江蘇斯爾邦石化有限公司

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