减少风险的双保险

作者:Thomas Gmeinwieser 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:30 发布时间:2017-04-14
如何保持自动生产过程的安全可靠性。
减少风险的双保险

生产有机过二硫酸的多产品生产设备。在连续性生产设备的反应器中安装了(RM 16型)搅拌机,图片右侧是(K11型)蒸馏设备;在这一设备中将利用热分离技术分离出一种副产品

在越来越激烈的全球化竞争中,多产品生产设备为流程工业企业提供了必要的生产灵活性和高效率。在贯彻落实新的自动化生产方案时,企业的决策者们要保证生产过程不仅要有竞争力而且也要保证安全。TÜV南德意志集团过程安全公司利用一些实例告诉您如何实现这一点。

多产品生产设备尤其模块化的结构和现代化的技术使得流程工艺设备的规划设计、安装调试和自动化生产都更加轻松简单。在开发新的自动化生产方案时,不能只根据需要生产的产品考虑工艺方案的要求和技术方面的问题,而且多产品生产设备的操作者也需要为在新的框架条件下完成新的设备操作要求而做好准备。

企业实施的新的自动化解决方案怎样才能可持续性的发展下去?巴伐利亚Pillach的United Initiator公司就是一个最好的实例。这家公司于2001年进行了流程设备的现代化技术改造,从那时起这套新的流程设备就一直安全可靠地成功运行到今天。而这一套生产设备也遇到了过程控制技术老化以及激烈的全球化竞争等问题,这些都成了重新考虑生产技术措施的因素,以便实现有机过氧化物和过二硫酸地生产。此时,除了生产设备调整的灵活性,生产过程的安全可靠性也有着非常重要的意义。在生产有机过氧化物时会产生一些不稳定的对温度变化敏感的和易燃的化合物,其中的一些化合物具有燃烧、爆炸的风险。企业所面临的挑战是两个生产车间、8条生产线要合并起来。除了生产设备,还有生产设备所属的控制室和操作站。另外,还要求对技改合并后的多产品生产过程进行集中控制和监控。

企业领导层决定更换现有的过程控制系统和它下面的安全防护系统。取而代之的是带有安全控制系统的高层次SCADA监控与数据采集系统。SCADA监控与数据采集系统经OPC服务器与安全控制系统相互联系起来。PLC可编程序控制器系统中的控制程序不仅是多产品生产设备的控制程序而且也保存了多种产品的配方,可供随时调取使用。不同生产程序和配方的选择就像原材料投放一样都实现了自动化。为了在高度自动化的多产品生产过程中不忽视操作者这一人的因素,TÜV南德意志集团过程安全公司采用了一套被称之为“手握手”的方法对操作者给予支持。这种手握手的操作方法把SCADA监控和数据采集系统与安全防护系统联系到一起,涉及到的是流程设备操作时的双人值守原则。因为某一生产单元自动调用某种原材料时要把这一信息传输到一个公共源处,因此就必须要有安全无缝的数据交换。这里的安全和无缝就是由安全以太网来保障的。

在过去几年里,慕尼黑内部的生产基地成功地完成了这一大型的技术改造项目。多产品生产设备的安全防护等级满足了EN 61508标准中SIL 3的安全完整性等级规定。

操作者扮演着重要的角色

多产品设备运行的典型特征是经常地更换产品配方、完全不同的工艺参数以及与单一产品生产设备完全不同地经常变化的控制任务。它的另一个特点是多产品生产中的每一种具体生产任务并不能够像单一产品生产设备那样定义得那么明确。在这样的情况下,部分自动化或者全自动化的生产设备就会显示出操作对产品生产的影响比过去更大了。流程工业企业的事故分析结果表明40%~60%的事故原因,例如反应失控或者物质泄漏等,都与人为的失误有关。虽然错误的操作可以清楚地被识别出来,但引起这些错误的原因则常常是多种因素的综合作用。其中,除了操作者人员方面的原因之外,也还有一些技术性的缺陷或者管理层的错误决策。

而在高度自动化的多产品生产设备中,操作者常常忽视了其应承担的监控功能。如果对自动化的信任程度较低,则往往又会走向另一个极端,如经常地干预自动化控制过程。为了避免这些误解带来新的风险,就必须清楚准确有意义的确定每一个操作者所承担的操作任务。操作者必须知道,哪些任务是由他来完成的,哪些任务是由自动化控制系统来完成的。更换配方会使多产品生产设备重新调整自己的工作参数,在某些情况下也会改变多产品生产设备的自动化程度。此时就要求操作者很好的执行其监控功能,因为设备的调整是在不同部位进行的,是多个不同工位处的设备调整。设备调整也包括了新的工作特性参数,重新配置了报警提示,还包括了处理不同原材料的工作指令。为了避免在多产品生产设备中出现人为的操作错误,简单、明确的多产品生产设备的设计和工艺流程设计也是非常必要的。由于在多产品生产设备工作运行过程中人的因素起到了关键性的决定作用,因此只有纯技术性的措施是远远不够的。识别有关安全的种种因素(技术、组织和人)应是多产品生产设备控制系统的任务。它可以根据控制调节规则的要求和任务分析来完成这一识别任务。原则上,把企业员工的操作也纳入到整个自动化系统之中是非常重要的。当生产任务经常变化时,就会出现这样的一些问题,如生产任务改变后要做哪些调整?调整后它们又是如何工作的?此时,管理者要确保他手下的操作者都知道设备的这些调整情况,从内心深处理解生产过程的变化。此时要确保不对操作者提出过高或者过低的要求。当出现报警提示时,操作者要迅速地判断情况是否危机。在危害生产安全的情况下必须迅速采取应急措施。但不是所有的报警提示都表示出现了危机状况。例如可能是传感器被污垢遮挡住了,或者是设定的工作参数范围太小或者调解循环运行的不是最佳等等。在流程工业企业的日常生产过程中,每天遇到几百个报警提示并不少见。因此,有必要将那些需要优先处理和紧急报警提示让操作者很容易地识别出来,这一点也是非常重要的。

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