化工過程非正常工況自愈調(diào)控理論及工程應用研究.pdf

1、為了追求更高的經(jīng)濟效益，化工企業(yè)大量采用了結(jié)構(gòu)復雜的現(xiàn)代化工裝備。在高溫、高壓的操作條件下，裝備更容易發(fā)生故障。化工過程系統(tǒng)是一個由人、工藝過程、裝備、儀表控制系統(tǒng)和環(huán)境等因素組成的復雜系統(tǒng)。任何偏離設(shè)計意圖的偏差都有可能使系統(tǒng)進入非正常工況。一旦導致緊急停車不僅會造成經(jīng)濟損失，由此偏離引發(fā)重大事故甚至會造成嚴重的社會災難。當前的DCS等控制系統(tǒng)依然存在著報警點過多、報警邏輯簡單以及無法及時判斷報警重要性大小等諸多問題。 工程實

2、踐表明，事故的發(fā)生是有一個漸進過程的，都有一個由正常工況向非正常工況變化的趨勢。如果事先認識并能及時遏止這種變化趨勢，事故是可以避免的。本文研究的化工過程非正常工況自愈調(diào)控系統(tǒng)，以系統(tǒng)中變量間的相互影響關(guān)系模型及能夠正確描述系統(tǒng)的機理模型等為依據(jù)，實時監(jiān)測系統(tǒng)中重要變量的變化，將危險與可操作性（HAZOP）分析報表等資料與實際化工生產(chǎn)結(jié)合在一起。在實際裝置中，應用化工過程非正常工況自愈調(diào)控系統(tǒng)，可減少非計劃停車次數(shù)，保障企業(yè)本質(zhì)安全，由

3、此提高經(jīng)濟效益。 論文的主要研究內(nèi)容和具有技術(shù)創(chuàng)新性的研究成果如下： 1、闡述了化工過程復雜系統(tǒng)自愈調(diào)控理論。化工過程系統(tǒng)是一個耗散結(jié)構(gòu)，也是一個由許多相互聯(lián)系且實時變化的因素構(gòu)成的開放的復雜系統(tǒng)?；み^程非正常工況自愈調(diào)控的目的就是在化工生產(chǎn)系統(tǒng)運行過程中實時監(jiān)測分析可能引發(fā)事故的條件及事故發(fā)生前的征兆，采用診斷預測、智能決策和主動控制等方法使化工生產(chǎn)系統(tǒng)在事故早期階段就發(fā)現(xiàn)最初的原因并徹底根除它。 2、針對化

4、工過程中大多數(shù)事故是由于人工誤操作而導致的這一問題，本論文總結(jié)了常見的誤操作形式和導致誤操作的原因，開發(fā)了人工誤操作危險與可操作性（MO-HAZOP）分析軟件，并提出了系統(tǒng)的誤操作分析方法，從而彌補了危險與可操作性分析方法對分析操作步驟顛倒和遺漏操作步驟等分析不全的缺陷。計算誤操作發(fā)生概率值大小，并對所有的情況進行排序，可以找出較容易發(fā)生的或后果較嚴重的誤操作。確定風險等級后，采取防范措施避免由誤操作導致的事故發(fā)生，或采取有效措施將事故

5、發(fā)生造成的不利后果的影響控制在最小程度； 3、針對計算機輔助HAZOP分析結(jié)果過多，主次性差等問題，本論文以層次分析法與基于符號定向圖的HAZOP（SDG-HAZOP）分析方法結(jié)合為例，介紹了基于層次分析法的計算機輔助HAZOP分析方法。建立過程中節(jié)點變量間的層次結(jié)構(gòu)，將危險路徑按照相對重要度進行排序，減少了人為因素對分析結(jié)果的影響。這些優(yōu)勢在一定程度上可彌補SDG-HAZOP分析報表結(jié)論多且主次性差等缺點，為定量和定性方法的結(jié)

6、合提供技術(shù)依據(jù)。這種方法可以使專家忽略小概率事件而關(guān)注緊急或嚴重的問題，有針對性地對化工生產(chǎn)過程中存在的重要危險隱患提出防范建議或措施。 4、針對化工過程中爆炸事故重復發(fā)生的問題，本論文歸納和總結(jié)了化工過程中爆炸事故案例原因五類46種，以及導致事故發(fā)生的65個影響因素。以此為建立化工過程非正常工況自愈調(diào)控系統(tǒng)的知識庫基礎(chǔ)依據(jù)之一，可以更有針對性地避免重大事故的重復發(fā)生。 5、以硝基苯初餾塔分離工藝為例，闡述了防范人工誤操

7、作及爆炸事故分析技術(shù)的應用。基于前述方法的分析結(jié)果，采用程序控制、聯(lián)鎖或聯(lián)動機構(gòu)等措施可以減少和防范誤操作并且保證正常生產(chǎn)。 6、基于多功能過程與控制實驗系統(tǒng)（MPCE）建立丙烯聚合過程非正常工況操作指導系統(tǒng)，可以保障MPCE的丙烯聚合過程成功開車，實時應對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各種問題。將此系統(tǒng)應用于丙烯聚合過程，可以及時發(fā)現(xiàn)過程中存在的故障、事故原因，盡可能地將故障或事故消除在萌芽階段，減少非計劃停車次數(shù)，拓寬復雜化工過程正常工況