安全系統(tǒng)工程技術問題和對策
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摘要：對于精細化工生產(chǎn)而言，提升安全系統(tǒng)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(chǎn)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(tǒng)工程技術的重要性，概括了生產(chǎn)工藝過程自動危險與可操作性分析，并介紹了生產(chǎn)工藝過程的自動HAZOP分析的幾種方式。
關鍵詞：精細化工；生產(chǎn)過程；安全系統(tǒng)；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(chǎn)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(xiàn)失誤或者其他不規(guī)范的操作，則會嚴重威脅生產(chǎn)過程的安全性，因此，在精細化工產(chǎn)品生產(chǎn)與研究的過程中，利用危險與可操作性分析（HAZOP）對生產(chǎn)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(tǒng)工程技術的重要性
在精細化工生產(chǎn)過程中，借助HAZOP系統(tǒng)可以實現(xiàn)對生產(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域，但是并不參與其中的工藝生產(chǎn)部分，而是應用于工程的設計審查階段。此外，該系統(tǒng)還有助于排查安全與操作方面存在的隱患，在強化生產(chǎn)安全控制方面發(fā)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(shù)據(jù)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(chǎn)操作的安全性。在此情況下，即使出現(xiàn)突發(fā)情況，也能確保鏈條保護的聯(lián)系性，切實保障安全系統(tǒng)的質(zhì)量與水平。
2生產(chǎn)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(tǒng)分析
符號有向圖是由節(jié)點有效連接得到的一種形式的網(wǎng)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(jié)點，然后對控制與運行參數(shù)進行全面分析，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的偏差做出判斷總結以明確易產(chǎn)生偏差的原因及其造成的不良影響，現(xiàn)階段，國內(nèi)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(shù)據(jù)與相關操作經(jīng)驗，即可完成對相關內(nèi)容的初步分析。
2.2基于動態(tài)符號有向圖建模的間歇過程HAZOP
首先需要建立恰當?shù)臓顟B(tài)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(tài)中存在的變量，并為上述變量設置相應的關聯(lián)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(xù)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(tài)順序列表。在推理過程中主要完成步驟狀態(tài)與原設計狀態(tài)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(chǎn)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(shù)據(jù)與經(jīng)驗建立的分析方式，雖然順應了傳統(tǒng)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(wǎng)絡圖，是節(jié)點連接形成的矢量連線，該方式實現(xiàn)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(fā)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(jié)點，在經(jīng)驗知識以及積累數(shù)據(jù)等信息的指導下，建立科學的SDG深層知識模型；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自動分析
對于間歇過程而言，如果應用連續(xù)過程HAZOP分析法進行生產(chǎn)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(xiàn)對相鄰工序HAZOP分析的有效銜接。但實際上，間歇生產(chǎn)在精細化工生產(chǎn)工藝中占據(jù)了很大的比例，同時，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(tǒng)進行展示的重要工具，主要針對于系統(tǒng)的靜態(tài)結構與動態(tài)變化這兩個方面，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，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(jīng)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(xiàn)對間歇生產(chǎn)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(wǎng)實現(xiàn)對間歇生產(chǎn)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(wǎng)實現(xiàn)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(wǎng)實現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)。
3.2.2基于動態(tài)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(zhì)有著嚴格要求，間歇過程的實際操作水平關乎著后續(xù)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(xù)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(tài)下間歇過程中具備聯(lián)系性的變量進行有效連接，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(tài)下，通過對使能條件進行調(diào)整，就可以獲得現(xiàn)狀態(tài)下實際需要的且相對獨立的SDG模型。（2）建立狀態(tài)順序圖。對間歇過程進行合理劃分以得到數(shù)個獨立的連續(xù)過程，并將其抽象得到多個步驟，建立分別的狀態(tài)順序圖，對間歇過程狀態(tài)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(fā)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(tài)順序列表。在關聯(lián)鏈表中，整體SDG中的各節(jié)點對應了閥門信息、設備失效等信息，統(tǒng)計各步驟涉及的標準狀態(tài)并以表格的形式記錄，在進行推理時，會將系統(tǒng)的實際狀態(tài)與既定的標準狀態(tài)進行對照，如果二者不存在差別，系統(tǒng)會自動進入并完成后續(xù)的步驟；反之，則會根據(jù)鏈表信息做出調(diào)整，包括拉偏節(jié)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(jié)點，該節(jié)點的狀態(tài)便與整個系統(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)取決于關鍵節(jié)點的狀態(tài)。
4結語
綜上所述，現(xiàn)階段精細化工生產(chǎn)存在工藝復雜、工作團隊及人員專業(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。對于精細化工生產(chǎn)而言，HAZOP是整個工程安全系統(tǒng)中極為重要的部分，以此為基礎建立SDG模塊，實現(xiàn)對安全系統(tǒng)與技術的科學合理設計與研究，以提高對生產(chǎn)中危險因素分析的水平，進而切實保障精細化工生產(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
