基于LabVIEW的DAP单元安全生产仿真系统

磷酸氢二铵(DAP)生产实物操作与实验具有相当的危险性，文中将危险性与可操作性分析(HAZOP)方法与虚拟仪器设计相结合，开发基于LabVIEW的DAP安全生产单元仿真系统，通过生产中关键参数偏差超限的监测报警，显示该超限的原因分析、后果预测、预防应对措施，实现单元安全生产仿真、为DAP的安全生产与设备维护提供指导。

二元高效复肥磷酸氢二铵(DAP)生产及工艺过程伴随有毒有害物料，实物操作与实验的安全培训具有一定的危险性，生产工艺参数失控有可能造成不可忽视的财产损失、人员伤亡、环境破坏。DAP单元安全生产仿真系统软件的开发为非实际工作环境下改变条件和参数偏差分析系统的行为提供了可能。相对于传统的安全措施，其具有成本低、风险低、无需实际工作环境的优点。

1 DAP生产单元HAZOP分析

1.1 HAZOP分析简介

HAZOP是以系统工程为基础的一种定性分析或定量评价的危险性评价方法，通过分析生产运行过程中工艺、操作控制中可能出现的偏差，以及这些变动与偏差对系统的影响及可能导致的后果，找出偏差的原因，明确装置或系统内及生产过程中存在的主要危险、危害因素，并针对变动与偏差的后果提出对应采取的措施。

1.2 DAP单元生产的HAZOP分析

磷酸氢二铵化工生产是由磷酸溶液与氨水溶液加入到带夹套的搅拌反应釜中发生中和反应

2NH3H2O+H3PO4=(NH4)2HPO4/2H2O

所生成的DAP放入一密闭贮槽中。根据DAP的生产工艺流程，文中将其划分为4个单元(如表1)，分别为：氨水贮槽、磷酸贮槽、反应釜、DAP贮槽。

HAZOP小组利用头脑风暴法，对各个评价单元的生产装置、生产运行状况中的关键参数使用引导词(如表1)，逐一细致地进行危险可操作性分析，根据分析结果，DAP单元生产过程中关键参数偏差过大可能发生的原因有：人为误操作;管道堵塞、泄漏;流量控制阀、流量计、温度计故障;进料泵故障;管道被腐蚀;原料在贮槽内变质;原料配置不合格;进料时混入杂质、异物;高温酷暑使容器、管线中的物料发生膨胀;安全阀故障;贮槽、反应釜的降温降压未按照先高后低的顺序;突然断电;地震、火灾等自然灾害。

可能造成的事故有：中毒窒息事故，爆炸、燃烧事故，灼烫、机械伤害、物体打击、触电、高处坠落。

可采取的预防措施有：进料前进行物质鉴定和浓度检查;选用抗腐蚀性能较好的材料的储罐容器、反应釜及管道;进料管路控制阀选用单向阀，倒流自动关闭;定期切换备用进料设备来检查维护清洁原进料设备管道，控制阀，流量计、温度计、压力表等;定期为安全阀做泄压试验;安装液位监测报警装置预防容器内的物料存储过满;贮槽、反应釜进料管道安装带警报器的流量计;严格把关原料，进料前检测流量和浓度;加强人员培训，严守操作规程，聘专职安全人员监督;氨水贮槽、反应釜采用封闭结构，并抽真空通入氮气为保护气;工作区域保持通风良好，安装工作区氨气监测报警装置;贮槽、反应釜安装液位监测报警装置;制定事故应急预案，加强人员安全培训，佩戴防护用具;装置危险处安装防护措施。

应对措施有：检测进料流量设置，更改错误设置;检测进料流量计、进料控制阀、进料泵以及管道有无泄漏，若故障则更换相应备用器具，并诊断维修原进料装置作为备用;贮槽、反应釜温度报警立即采用间歇性喷淋降温、排风扇等降温措施同时换备用温度计测量温度是否正常，两个或两个以上高温报警降温按照先高温后低温的顺序进行;情况严重或以上应对措施无效则立即启动相应的事故应急预案。

2 仿真系统在LabVIEW平台的设计

本文采用LabVIEW2009，核心是VI(G语言编写程序)，根据目标功能系统分为3个模块：管理员登陆模块、生产模拟模块、监测报警模块(如图1)，各模块呈现高内聚，低耦合的特点。

2.1 数据库的动态创建

系统采用LabVIEWSQL Toolkit实现对Aeeess数据库的访问。通过在ODBC数据源中创建Data Source Name(DSN)，建立LabVIEWSQL Tool kit与数据库的连接，并通过配置DSN，导出相关信息至DSN1.reg、DSN2.reg，再将两个文件中的注册表信息合并为一个注册表文件，另存为Datafile.reg，配置Driver(ODBC驱动程序的路径)、DBQ(标识数据源文件的存放路径)，通过获得数据源文件路径确定其键值，编写vi导

入刚才创建的Datafile.reg至注册表，修改“DBQ”项值为当前数据库文件存放路径，以实现数据源的动态创建。

2.2 系统设计及实现

2.2.1 系统界面设计

人机界面是评价软件的重要指标，得益于LabVIEW高效的G语言编程方式和灵活的控件属性设置。本文的系统根据人机原理构建了友好的人机界面(如图2，延缓视觉疲劳，各界面简洁明了、生动形象