過程報警合理化設置方法及其應用

趙 虹

(杜邦中國集團有限公司上海分公司，上海 201203)

過程報警合理化設置方法及其應用

趙 虹

(杜邦中國集團有限公司上海分公司，上海 201203)

通過定義報警設定點、響應時間及優先級確定方法等，詳細介紹了過程報警合理化的設置方法。該方法在某廠工業堿性廢水處理系統中的應用結果表明：報警設置合理，筆者所提方法具有可行性。

報警 合理化設定點 響應時間 報警優先級 干擾報警

DCS系統出現后，報警管理成為了工業生產中的普遍問題。報警的目的是用聲和(或)光的方法來通知操作人員設備出現故障、工藝偏離或異常狀態。根據文獻[1]的描述，合理優質的報警應具備相關性、唯一性、實時性、優先級及可理解性等特點。但是隨著DCS系統的廣泛使用，相對于原來的模擬報警盤而言，報警的增加非常容易，使得報警越來越多，操作人員所要處理的點數急劇增加。如果報警設置的不合理便會產生報警振蕩、瞬時報警、陳腐報警、報警洪水及重復報警等干擾報警。為此，需要通過定期監控和評估報警系統的性能，來確定報警系統是否符合原則中的定義，如果不符合，則需要考慮重新分析報警，使報警系統合理化。在此，筆者介紹了過程報警合理化設置的步驟和方法，并將它應用于某廠工業堿性廢水處理系統中，使操作人員能夠做出正確響應進而減少系統停車時間，以提高產品質量，降低設備損壞成本。

1 名詞解釋

振蕩報警——報警在短時間內在報警狀態和正常狀態之間反復跳變。

瞬時報警——報警快速恢復至正常值，沒有反應時間。

陳腐報警——報警長期始終存在(超過24h)。

報警洪水——對于單一操作臺(區域)，報警比率超過報警洪水的限度，如10min有10個報警。

重復報警——多個報警反映同一個現象。

2 過程報警合理化設置的方法

過程報警合理化是報警系統生命周期(圖1)中的重要一步[2]。報警合理化是確保報警滿足報警原則的一個過程，主要包括設定報警優先級、設定操作人員的正確響應、定義報警設定點及記錄等內容。

圖1 報警系統生命周期

識別測量變量。潛在報警的識別是通過工藝流程圖、基礎數據、功能說明、環境許可證、質量評估報告、工藝安全分析、保護層分析及事故調查報告等完成的。識別出來的潛在報警將被整理為報警合理化的數據庫，用于后續合理化過程分析。

識別偏差后果。偏差后果是指報警未響應而導致的惡劣后果，并非指其他失效的可能后果。如，一個工藝儲罐上設有液位高報警和高高聯鎖，此時高報警的偏差后果是觸發高高聯鎖，并非溢出；但若此儲罐上未設置高液位開泵抽出，高高液位將報警，此時報警偏差后果則為溢出。識別出偏差后果后，應在項目初期定義偏差后果的等級，具體見表1。

表1 偏差后果等級的定義

定義操作人員對偏差的正確響應。操作人員的正確響應是指能夠阻止或減緩惡劣后果的行為。如，放熱反應器的溫度高報警，偏差后果是觸發溫度高高安全聯鎖，避免安全事故發生。為了減少經濟損失，操作人員應正確響應，并根據操作程序全開冷卻水閥門，同時檢查進料情況。通過此操作，可以控制溫度恢復至正常工況，避免高高安全聯鎖的產生。

估計操作人員響應，阻止偏差后果的允許時間。阻止偏差后果的允許時間是指在沒有操作人員響應的前提下，工藝變量從報警觸發開始到產生偏差后果所需要的時間。操作人員的響應時間是指報警觸發至操作人員正確響應后阻止后果發生的時間。如圖2所示，響應時間包括確認延時、操作人員行動時間、工藝響應延時和工藝恢復時間。如果操作人員的響應時間小于阻止偏差后果的允許時間，則說明此時報警的設定是有效的；反之，此條報警即為干擾報警。

圖2 報警設定點和響應時間的關系

定義報警設定點和設定點的設計基礎。報警設定的基礎應考慮到響應報警的時間。報警設定時，應考慮到報警觸發開始操作人員的正確響應時間足夠防止偏差后果的發生，并且恢復至報警設定點和報警死區的正常范圍內。

確定報警優先級。報警優先級分為低、高、緊急等，具體見表2。當多個報警同時出現時，選擇優先級較高的先進行處理。報警優先級的確定是根據偏差產生的后果和人員需要響應的時間共同決定的(表3)。通常，后果越嚴重，所需響應時間越短，報警的優先級越高。

定義報警抑制(旁路)的工藝條件。如，緩沖罐的低液位報警，在剛開車時要進行旁路，否則就是誤報警，所以該低液位報警的抑制工藝條件是開車。然而并不是所有報警都需要抑制，應根據實際工藝進行定義。

表2 報警優先級定義

表3 報警優先級確定方法

每一條報警在經過上述步驟的合理化之后，應記錄在報警合理化數據庫中，然后歸檔，后續可以作為工廠操作程序的依據之一，并可用于對操作人員的定期培訓。

3 應用實例

某廠工業堿性廢水處理系統示意圖如圖3所示。該工藝中，正常操作為高液位(80%)開泵把水抽走，低液位(20%)停泵。

圖3 工業堿性廢水處理系統示意圖

根據上述方法對該工藝進行過程報警合理化設置。

工藝測量變量為集水坑的液位高高報警。偏差后果是工業堿性廢水溢出，環境危害，等級為C2。正確響應為停泵，并檢查泵是否存在問題。報警設定基礎為泵啟動后5%。報警設定點為85%。

工藝工程師根據集水坑的體積和泵的揚程，計算出從85%液位至溢流所需要的時間為30min。本案例中操作人員確認延時+操作人員行動時間約10min，操作人員動作后液位從90%恢復至83% (85%-2%死區)所需要的時間，即工藝恢復時間約10min，則總的操作人員響應所需時間為20min。綜上，操作人員響應時間小于工藝報警至溢出的時間，所以此報警設定點在85%是合理的。

根據表3，本例的后果等級是C2，響應時間在10～30min，所以優先級為低。液位測量儀表損壞，則旁路報警。最后，在報警數據庫中記錄存檔。

4 結束語

報警合理化作為生命周期中的重要一步，對生產運營、風險控制及環境保護等諸多方面具有重要作用。為此，筆者介紹了一種過程報警合理化設置的方法，并將它應用于某廠工業堿性廢水處理系統中，結果表明，該廠工業堿性廢水處理系統的過程報警設置合理。在其他實際應用中，應根據具體的工廠生產方式、介質及條件等方面，結合筆者提出的方法來確定具體的、適用的報警合理化設置方法，最后記錄存檔，作為定期培訓操作人員和工廠運營條例的依據。

[1] Noyes J.Alarm Systems:A Guide to Design,Management and Procurement[J].Astrophysical Journal Letters,2006, 640(1):1～4.

[2] ANSI/ISA-18.2-2009,Management of Alarm Systems for the Process Industries[S].North Carolina:International Society of Automation,2009.

TH862+.79

B

1000-3932(2016)11-1208-03

2016-06-07(修改稿)