功能安全和系统安全，两手抓两手都要硬

       在范老看来，人们通常说的工业安全通常包括设备安全、过程安全、信息安全和安防保安等。企业出于自身的责任和利益角度，对安全事故显得尤为关注。企业随着生产规模的扩大，经济结构调整及技改力度的加大，因此，未来过程安全的关注与投入会有所增加，并在工艺生产过程中能够实现安全可控，易操作。

 
找出问题，解决问题

要减少过程安全事故的发生，就必须找出问题的根源，这样才能做到“对症下药”。

中国工控网：范老，您好！今年来，流程工业中过程安全事故频频发生，您对目前我国流程工业的安全现状如何看待？对于企业来说要实现可持续发展，在工业安全中还应该考虑哪些问题？

范老：生产过程安全主要由功能安全和系统安全解决方案构成，功能安全方面由于自动化技术的发展与成熟，采用软硬件冗余系统技术，仪表安全系统发展迅猛，在工业生产安全中起到很大的作用，但因投资有所加大,中小企业有点承担不起，在维护上仍跟不上去。然而目前工业安全的瓶颈我想还在于系统安全。所谓的系统安全是人们为解决复杂系统的安全性问题而开发、研究出来的安全理论、方法体系。系统安全是基础保障，也是工业安全灵魂。在我国工业安全中，由于系统安全涉及领域较多，急需能深入理解各种生产工艺过程机理和控制系统的复合型专家来解决，因此导致了生产过程中还存在某些安全隐患。对于工业安全，既要抓功能安全，也要重视系统安全。这样才能整体提升工业生产的安全性。

以石化行业为例，要保证安全需要我们考虑以下几点问题：

（1）强调安全控制系统和非安全控制系统的集成。企业出于节约成本的考虑，如何让企业在现有的非安全控制系统的基础上，以较低的开发设计成本实现自己的安全解决方案。这同样是也供应商思考的问题之一。

（2）石化生产中涉及物料危险性大，生产工艺技术复杂，运行条件苛刻，易出现突发灾难性事故。除安全安防外，拥有一套具有专业知识的，高度信息化，智能化的故障应急处理系统，有助于避免或减少严重事故的发生。

（3）工厂现场的熟练工程师越来越缺乏，但是现实情况需要他们能够在更短的响应时间内，做出更好的决策，并完成处理更复杂的控制过程。因此，应尽快提高工厂现场工程师综合反应能力。

（4）安全包括了防火、防爆、防毒、防误操作等，如何把安防与过程控制集成，也是提高安全的措施之一。

 
（5）企业必须在寻求安全和过分谨慎之间取得平衡。安全风险的代价和实施措施的成本之间有一个平衡点，过分的安全控制可能会阻碍工厂底层的可操作性正常运行。因此，企业要在安全性和工厂底层运行效率间进行权衡。

（6）企业加强和重视仪表安全系统（SIS）技术培训与发展。

用案例解说——安全应从设计、施工、运行贯穿全程

       范老对石化行业安全的认识通过人们在生活中“看病”例子进一步说明。他指出功能安全就好像是医生通过你的外在描述知道你应该吃什么药，指导正确使用药物来消除病症，而系统安全就像给人做系统的全面检查，可以清楚的查出发病的诱因，进行调理，增加自身的免疫力，提髙生活质量。让人费解的功能安全和系统安全就在范老通俗易懂的举例中豁然开朗。通过与范老的交谈，在他的身上不仅显示了老一辈工程师钻研与专注的精神，同时也体现了严谨的学术作风。

中国工控网：您在石化领域身经百战，您认为在流程工业中应该重视哪些环节？

范老：在2009年的时候，国家安全监管总局给石化行业发布了《关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》，在这份文件中明确的提出了首批重点监管的危险化工工艺目录和首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案。我想用间歇聚合工艺来说明聚合生产装置中应注意的仪表自动化问题。

       聚合釜内温度：选用低惯性测温元件，当聚合釜体积增大时，应在釜的轴向和径向处设置多个测温点，同时求取釜内平均温度和显示釜内最高温度。为观察其温度变化趋势，求出平均温度变化率作为监控参数之一。各测温之间相差最大有时会达到10～20℃，在接近反应终点时，各测温点和平均温度会趋向一致，平均温度变化率趋向零度。另外对聚合釜的冷却水进出口和夹套内设置测温点和冷却水流量累积计量，以计算出加热和撒热量的变化情况。这才能保证全面反映釜内温度场的分布和换热变化状况，以此来监控釜温，更利于安全和产品质量。

       对于聚合釜液位在釜底采用插入式法兰液面计，釜中部装有音义液位信号计或釜顶部装超声波液位计，用以校正插入式法兰差压液面计因釜内介质组成变化引起比重变化带来的测量误差。这是确保釜液位计的正确测量，避免釜内液位溢出或抽空故事。

      聚合釜压力采用法兰式压力变送器，可预防釜内介质堵塞取压管导，当釜体积大时也可分别二个取压口,以确保压力检测。

      聚合釜粘度和粘度变化率能反映出聚合反应激烈程度，建议采用插入振动式粘度计较好。

       最后，为防止聚合釜内介质粘挂在所有测量元件表面上，影响测量精度,在设计聚合釜本体结构时,适当增设冲洗支管道,利用溶剂加入同时,顺便也冲刷各检测元件表面,以确保测量元件表面清洁而能正常工作。

       另外，聚合釜各原料单体的加量采用质量流量计，并与加入时间或聚合釜液面的增量互相校核，确保批量加料精度。细节决定成败.因此要保证生产装置的安全，需要从设计选型、施工质量、运行维护等全面贯穿执行。

                              
                      图1、 聚合生产过程控制工艺流程图

       聚合反应中操作不当会发生爆聚，引起聚合釜内超温超压，通常设有安全联锁保护，有时采用冗余的安全控制系统来确保联锁功能，实现紧急放空、排料或加入终止剂等，防止聚合釜爆聚事故的发生，这是十分必要的。但我们从系统角度来分析聚合过程之所以发生爆聚原因之一是引发剂加量过多，或聚合过程中热量不能迅速导出,爆聚是聚合过程中必须避免和防止的。在操作过程中为引发聚合反应需加入适量引发剂,常因原料中含的水分杂质增多,而需改变引发剂量来破除杂质。虽然原材料单体进原料储缶前后，都己检测分析过含水量，并以此作为工艺条件,决定应加入的引发剂量,但因长期储存、转运或生产过程中氮封失效，使空气中水分溶入原料中，或热交换器内部或聚合釜内外冷却系统焊缝处,因长期热胀冷缩而发内漏等原因而污杂了原料，使其含水量增加为PPM级。故设计中应有可靠的氮封压力分程控制系统和原料在线微量含水量分析的监控联锁保护系统，一旦含水量超过规定预警设定值时，首先报警，再超量时则安全联锁系统使自控三通伐动作，切换流向，将含水量高的原料单体停止加入釜中，而进入排料脱水回收系统中去，避免高含水量原科进入聚合釜中，从系统上抑止了超温超压的发生的诱发因素，故增设在线微量水分析仪可使生产过程更安全、产品质量更保证。

成分分析与生产过程的质量与安全

中国工控网：目前，在我国流程工业中通过那些方法保证生产过程的质量与安全？有没有更好的办法解决？

范老：过去60年来流程工业主要依靠“温度、压力、流量、液位”四大热工参数来控制生产过程质量与安全的。但是，从目前新建的大中型企业来看，这是远远不够的，按“成分”参数来控制生产过程质量与安全是必然要提到日程上来。工艺和自动化工程师应积极掌握在线分析仪的应用技术,并推动其广泛的应用。

       市场对流程工业在线分析仪的需求也越来越强烈。如今大型石油化工企业所需的DCS控制系统和现场总线技术的国产化己取得突破，而流程工业急需的在线分析仪的国产化正在掘起。在线分析仪与控制系统的无缝连接和适用于成分分析的控制算法等研发工作也在加快进行,以适应“十二五”规划的需求。

先把自己的事情做好

 中国工控网：您认为目前我国石化行业企业应该从哪些方面做积极准备工作？

范老：为了保证化工工艺安全，国家安全生产监管总局发布的危险化工工艺目录作为参考引导文件。因此作为中小企业应该明确自己工艺是否在目录中，对于《首批重点监管的危险化工目录》和《首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数及推荐的控制方案》，企业目前的控制与推荐的方案是否存在差距。

       另外对照本企业采用的危险化工工艺及其特点，确定重点监控的工艺参数，装备和完善自动化控制系统，化工装置要按照推荐的控制方案装备紧急停车系统，但切勿盲目采用冗余安全软件。同时，选用或制定适合本企业的报警管理系统。以上仅个人的多年体会，仅供参考。谢谢!

总结：流程工业安全话题对于每个人来说都是一个沉重的话题，一方面源于事故发生的影响，另一方面在于业内人士对问题认识之后的思考和推动的纠结。我国自动化技术的发展已走过60年的长河，在硬件方面可以做到与国外企业竞相争艳，然而在系统设计、解决方案方面还有很长的路要走，也需要多方的努力。

（文/gongkong张莹）

作者简介：

范忠琪，1938年11月出生，祖籍浙江绍兴。1962年 毕业于浙江大学化工生产过程自动化专业。一直从事过程控制系统的工程设计和研究开发工作。曾任中石化北京燕山石化公司技术委员会委员、自动化专家组组长，燕山石化公司研究院副总工程师、技术委员会委员等职；兼任北京化工学会理事、自动化仪表专业委员会主任、顾问等职。现任中国仪器仪表学会分析仪器学会理事，全国专业标准化技术委员会委员等职。曾获国家科技进步一等奖，两项国家专利，中国石化总公司科技进步一等奖，中国石化集团科技进步一等奖等。