安全系統(tǒng)工程技術(shù)問題和對(duì)策

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摘要：對(duì)于精細(xì)化工生產(chǎn)而言，提升安全系統(tǒng)工程技術(shù)的安全性與可操作性有著重要的意義，以便于及時(shí)對(duì)生產(chǎn)過程中存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行自動(dòng)分析。本文立足于應(yīng)用安全系統(tǒng)工程技術(shù)的重要性，概括了生產(chǎn)工藝過程自動(dòng)危險(xiǎn)與可操作性分析，并介紹了生產(chǎn)工藝過程的自動(dòng)HAZOP分析的幾種方式。

關(guān)鍵詞：精細(xì)化工；生產(chǎn)過程；安全系統(tǒng)；技術(shù)

0引言

在整個(gè)化工領(lǐng)域中，精細(xì)化工是一項(xiàng)危險(xiǎn)性較高的生產(chǎn)活動(dòng)，所涉及的原料普遍具備易燃易爆以及且毒性較大等特點(diǎn)，一旦出現(xiàn)失誤或者其他不規(guī)范的操作，則會(huì)嚴(yán)重威脅生產(chǎn)過程的安全性，因此，在精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)與研究的過程中，利用危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）對(duì)生產(chǎn)工藝操作過程進(jìn)行全面分析有著一定的重要性與必要性，以及時(shí)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(chǔ)上制定科學(xué)合理的操作模式。

1安全系統(tǒng)工程技術(shù)的重要性

在精細(xì)化工生產(chǎn)過程中，借助HAZOP系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)操作與工藝參數(shù)的有效控制，明確所產(chǎn)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(tǒng)適用于石化與化工等領(lǐng)域，但是并不參與其中的工藝生產(chǎn)部分，而是應(yīng)用于工程的設(shè)計(jì)審查階段。此外，該系統(tǒng)還有助于排查安全與操作方面存在的隱患，在強(qiáng)化生產(chǎn)安全控制方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，以下做進(jìn)一步分析：①提升資料信息與數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠度，借助自動(dòng)分析與推理技術(shù)以全面掌握各個(gè)危險(xiǎn)因素及其帶來的后果；②具備較強(qiáng)的綜合模擬能力，在三維模建的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析與預(yù)測(cè)，從而尋求有效的解決措施，提升生產(chǎn)操作的安全性。在此情況下，即使出現(xiàn)突發(fā)情況，也能確保鏈條保護(hù)的聯(lián)系性，切實(shí)保障安全系統(tǒng)的質(zhì)量與水平。

2生產(chǎn)工藝過程自動(dòng)危險(xiǎn)與可操作性分析

2.1深層次危險(xiǎn)與可操作系統(tǒng)分析

符號(hào)有向圖是由節(jié)點(diǎn)有效連接得到的一種形式的網(wǎng)格圖，可以準(zhǔn)確合理的表示各事件之間的因果關(guān)系，蘊(yùn)含著充足可靠的潛在信息。在危險(xiǎn)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(biāo)準(zhǔn)，將操作程序以及工藝流程劃分成特定節(jié)點(diǎn)，然后對(duì)控制與運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行全面分析，對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的偏差做出判斷總結(jié)以明確易產(chǎn)生偏差的原因及其造成的不良影響，現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明，基于已知的危險(xiǎn)性與可操作性分析，借助歷史數(shù)據(jù)與相關(guān)操作經(jīng)驗(yàn)，即可完成對(duì)相關(guān)內(nèi)容的初步分析。

2.2基于動(dòng)態(tài)符號(hào)有向圖建模的間歇過程HAZOP

首先需要建立恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)順序圖與完整的符號(hào)有向圖模型，將全部的相關(guān)變量進(jìn)行集合，包含了間歇過程中全部狀態(tài)中存在的變量，并為上述變量設(shè)置相應(yīng)的關(guān)聯(lián)條件；其次需要對(duì)上述信息進(jìn)行批處理與定義，并分為十個(gè)連續(xù)的步驟，以對(duì)整個(gè)有向圖進(jìn)行合理分割；最后，建立間歇過程的狀態(tài)順序列表。在推理過程中主要完成步驟狀態(tài)與原設(shè)計(jì)狀態(tài)的對(duì)比，若二者不存在差異，則順利進(jìn)行下一個(gè)步驟，但若存在差異，則不能進(jìn)入下一個(gè)步驟，而是需要進(jìn)行校對(duì)，下文會(huì)再做出具體分析。

3生產(chǎn)工藝過程的自動(dòng)HAZOP分析

3.1基于符號(hào)有向圖進(jìn)行工藝過程深層次HAZOP分析

淺層知識(shí)HAZOP分析方法是基于歷史數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)建立的分析方式，雖然順應(yīng)了傳統(tǒng)模式的應(yīng)用需求，也得到了較為廣泛的應(yīng)用，但是在過程機(jī)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(wǎng)絡(luò)圖，是節(jié)點(diǎn)連接形成的矢量連線，該方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)所展示因果關(guān)系復(fù)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(fā)揮著重要的輔助作用。以下對(duì)應(yīng)用SDF分析法進(jìn)行深層次HAZOP分析展開敘述：利用關(guān)鍵變量及其相互關(guān)系建立基本框架，添加異常原因與不利后果節(jié)點(diǎn)，在經(jīng)驗(yàn)知識(shí)以及積累數(shù)據(jù)等信息的指導(dǎo)下，建立科學(xué)的SDG深層知識(shí)模型；并依據(jù)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(chǎn)工藝過程HAZOP自動(dòng)分析

對(duì)于間歇過程而言，如果應(yīng)用連續(xù)過程HAZOP分析法進(jìn)行生產(chǎn)指導(dǎo)，則會(huì)大幅度增加分析過程的繁瑣性與復(fù)雜性，且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)相鄰工序HAZOP分析的有效銜接。但實(shí)際上，間歇生產(chǎn)在精細(xì)化工生產(chǎn)工藝中占據(jù)了很大的比例，同時(shí)，該生產(chǎn)方式屬于混雜工藝過程，具備了離散事件系統(tǒng)的顯著特征，因此需要使用特定的自動(dòng)HAZOP分析。

3.2.1基于Petri網(wǎng)的間歇過程HAZOP

Petri網(wǎng)是一種特殊形式的DES描述工具，具備結(jié)構(gòu)化的顯著特征，用于表達(dá)并行與同步等多種邏輯關(guān)系，是對(duì)離散事件系統(tǒng)進(jìn)行展示的重要工具，主要針對(duì)于系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)變化這兩個(gè)方面，在過程建模以及間歇生產(chǎn)等方面發(fā)揮著不可替代的作用。同時(shí)，SDG模型是進(jìn)行HAZOP分析的主要工具，從中可以得到明確的變量因果關(guān)系，且經(jīng)過自動(dòng)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(jié)合并在此基礎(chǔ)上建立新的模型，即可得到三層知識(shí)表達(dá)模型，該模型即可實(shí)現(xiàn)對(duì)間歇生產(chǎn)工藝過程的有效指導(dǎo)與HAZOP自動(dòng)分析，具體而言，在上兩層方面，需要借助Petri網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)間歇生產(chǎn)與離散裝配工藝的準(zhǔn)確表示，對(duì)于最頂層而言，需要借助配方Petri網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝操作的科學(xué)合理的表示，在下一層方面，需要借助任務(wù)Petri網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝操作任務(wù)的全面表示，最后，對(duì)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(guān)系。在實(shí)時(shí)智能專家系統(tǒng)G2、三層知識(shí)表達(dá)模型與SDG模型HAZOP分析方法共同參與建設(shè)的情況下，即可得到HAZOP自動(dòng)分析專家系統(tǒng)。

3.2.2基于動(dòng)態(tài)SDG建模的間歇過程HAZOP

對(duì)于間歇過程而言，對(duì)于SDG的水平與品質(zhì)有著嚴(yán)格要求，間歇過程的實(shí)際操作水平關(guān)乎著后續(xù)的相關(guān)步驟，同時(shí)，各步驟對(duì)應(yīng)的SDG圖存在差異，在SDG建模的情況下，如何描述與切實(shí)保障各步驟的連續(xù)性至關(guān)重要，主要的設(shè)計(jì)思路列舉如下：（1）建立整體SDG模型，需要將不同狀態(tài)下間歇過程中具備聯(lián)系性的變量進(jìn)行有效連接，其中，變量之間的聯(lián)系性包括了所有的相互影響關(guān)系，然后還需要為所有的關(guān)系設(shè)置使能條件。在此情況下，在一定的狀態(tài)下，通過對(duì)使能條件進(jìn)行調(diào)整，就可以獲得現(xiàn)狀態(tài)下實(shí)際需要的且相對(duì)獨(dú)立的SDG模型。（2）建立狀態(tài)順序圖。對(duì)間歇過程進(jìn)行合理劃分以得到數(shù)個(gè)獨(dú)立的連續(xù)過程，并將其抽象得到多個(gè)步驟，建立分別的狀態(tài)順序圖，對(duì)間歇過程狀態(tài)的改變進(jìn)行了較為直觀的描述，此外，其結(jié)構(gòu)建立在整體SDG的上層，發(fā)揮著對(duì)全部有向支路使能條件進(jìn)行指導(dǎo)的作用。（3）建立狀態(tài)順序列表。在關(guān)聯(lián)鏈表中，整體SDG中的各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)了閥門信息、設(shè)備失效等信息，統(tǒng)計(jì)各步驟涉及的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)并以表格的形式記錄，在進(jìn)行推理時(shí)，會(huì)將系統(tǒng)的實(shí)際狀態(tài)與既定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行對(duì)照，如果二者不存在差別，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入并完成后續(xù)的步驟；反之，則會(huì)根據(jù)鏈表信息做出調(diào)整，包括拉偏節(jié)點(diǎn)與SDG推理，在進(jìn)行全面充分的推理分析后需要選擇出關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)便與整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)建立了聯(lián)系，且在多數(shù)情況下，系統(tǒng)狀態(tài)取決于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。

4結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段精細(xì)化工生產(chǎn)存在工藝復(fù)雜、工作團(tuán)隊(duì)及人員專業(yè)素養(yǎng)較低等諸多不足之處，從而加大了發(fā)生安全事故的概率。對(duì)于精細(xì)化工生產(chǎn)而言，HAZOP是整個(gè)工程安全系統(tǒng)中極為重要的部分，以此為基礎(chǔ)建立SDG模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全系統(tǒng)與技術(shù)的科學(xué)合理設(shè)計(jì)與研究，以提高對(duì)生產(chǎn)中危險(xiǎn)因素分析的水平，進(jìn)而切實(shí)保障精細(xì)化工生產(chǎn)過程中安全系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

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作者：李國(guó)璞 常茂清 李繼生 單位：江蘇省連云港市江蘇斯?fàn)柊钍邢薰?/p>