石油化工生產裝置報警有效性分析與管理

劉業宏，王曉強

（中國石化青島煉油化工有限責任公司，山東青島 266500）

0 引言

自動化控制系統如DCS（Distributed Control System，集散控制系統）、PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）廣泛應用于石化工業控制系統，成為石油化工生產裝置控制的一個最重要的工具。隨著各種新技術的開發及新材料的應用，同時對安全環保的管理力度不斷加大，生產工藝和設備變得越來越復雜、操作要求越來越嚴格，要求報警點的設置不斷增加。此外，隨著軟件技術的不斷發展，報警組態變的非常容易，可以在不增加成本的基礎上設置報警，只要某個變量很關鍵，就可以通過軟件設置報警上下限和判斷準則來產生報警，因此會產生巨量的報警信號[1]。報警點的大量設置，不僅起不到應有的預警作用，反而會干擾操作人員的正常判斷和合理處置。同時，如果操作人員僅憑經驗、對大量報警視而不見，這不僅使報警無法發揮應有的效果，而且還反映出安全文化的薄弱、甚至還可能造成嚴重的事故。因此，對報警進行有效管理十分迫切。

1 報警設置的必要性與有效報警管理

1.1 報警設置的必要性

報警是一種通過聽覺的和/或視覺的方法，提醒操作人員設備故障、過程偏離、或者需要進行特定響應的異常狀態。操作人員必須有足夠的時間完成響應。而且，每個報警都應該具有預警作用、能夠提供信息并作出指導，由于工業控制系統都預置了各種報警條件，所以報警的設置與采集變的非常容易[2]。因此，判斷報警必要性和減少報警數量在設計階段反而不會成為主要考慮的因素。如果漏裝報警會被認為是種失誤，所以設計人員往往會將系統提供的所有報警激活，這就導致了控制系統的報警出現不受約束的情況，如超負荷報警、空報警、報警浪涌和錯誤優先級報警，這些都會干擾運行人員的操作，降低生產操作的效率，如果發生異常情況時的報警被掩蓋，還會導致嚴重事故。

1.2 有效報警管理的好處

對于報警來說，并非越多越好。無效的報警不僅不能及時提醒操作人員對生產裝置產生的異常情況盡快處理，反而會使顯示界面中有效的報警被掩蓋，充斥著各種各樣的報警界面與聲音，加大了操作人員的工作負荷，也降低了操作人員對報警的敏感程度。有效報警管理能夠形成最優化的報警集合，是確保生產過程安全地工作于正常區間的必要條件。正確而有效的報警管理將會帶來如下好處：①減少操作人員的處理負擔；②減少關鍵報警丟失的可能性；③減少空報警及冗余報警（例如報警抖動、瞬時報警或者過時報警）；④確保報警優先級正確，響應合理；⑤提升操作人員響應，使之更快、更穩定、更有效；⑥提升系統集成度——提升操作人員對于報警系統的信賴度；⑦為后續過程優化打下堅實的基礎。

1.3 常見報警問題及解決方案（表1）[3]。

表1 常見報警問題及解決方案

某公司運行部管理乙苯苯乙烯聯合裝置、S-Zorb 裝置，應用的SIMATIC PCS7 Information 系統是西門子公司開發的應用在離散行業生產管理的一個數據處理平臺。該數據處理平臺可直接訪問控制系統的歷史數據庫，將原始的工藝數據和運行消息加工處理，以圖形或表格形式輸出到微軟EXCEL 中，再利用EXCEL 對數據進行二次統計運算分析[4]。運行部應用PCS7 Information 平臺：①對所管理的3 套裝置DCS 系統采集的消息和事件統計分析，找到運行操作過程中出現異常的儀表設備；②針對工藝報警、警報等超限參數，及時調整操作思路或工藝過程，實現3 套裝置生產運行的本質安全；③通過統計分析特定設備如程控閥、壓力容器、泵等設備關鍵參數的報警是否超限，監控工藝操作對設備運行的影響；④利用操作管理系統監控一定時間內的操作合格率，并將結果納入班組考核評比。未采取相應措施之前與加強報警管理后的操作合格率對比情況見表2，提升效果較為明顯。

2 主要改進措施

（1）優化調整工藝操作，嚴格執行工藝卡片，解決部分超出正常范圍的操作所帶來的報警問題。

表2 報警管理情況

（2）可燃氣體報警儀與有毒氣體報警儀，需定期校對，為此建立定期工作，要求儀表專業定期標定校對。針對可燃氣和有毒氣體報警值設置錯誤的問題，重新設置報警值。

（3）對于儀表量程設置偏小且儀表波動較大的，修改量程、增加阻尼時間、調整PID 參數，減少儀表波動引起的報警。

（4）對于持續報警，重復報警，如S-Zorb 裝置閉鎖料斗程控閥的開關報警，修改報警設置，保留閉鎖料斗跳停時的程控閥報警信號，屏蔽其他程控閥在正常開啟或關閉動作時的報警。

（5）對于間歇性操作，如苯乙烯污油裝車操作，會將罐量降至低于報警下限，此時屏蔽罐量報警，待罐量收料提高后及時解除屏蔽。

（6）報警設置優化。運行部工藝人員進行報警原因分析，對單個參數頻繁報警的，重新查設計查規范，借鑒同行經驗，經過公司相關處室的綜合評價設置合理的報警值，如各生產裝置地下含油污水罐的高液位、低液位報警，由于啟停泵屬于操作人員現場操作，可取消液位高/低液位報警，保留停泵報警，如果出現非正常操作導致停泵時及時報警。

（7）與績效考核掛鉤。系統可設置三級報警，即：藍色報警為提示，黃色報警為超出正常操作范圍，紅色報警為超出工藝卡片。通過分級管理，控制報警數量，并將產生的紅黃報警納入績效考核與評比。通過班組與班組找差距，裝置與裝置橫向對比，逐漸細化操作、及時調整，保證報警對操作的指導意義。

有經驗的操作人員應能對頻次合適的報警做出及時正確的響應，報警信息必須清晰反映問題所在，并指導操作人員做出正確判斷并及時處理。如果報警數量過多，超出了操作人員的承受能力，反而會影響操作人員對異常情況的判斷和處理。對報警的正確響應能夠使工藝操作過程更加穩定，避免事故的發生。

3 還需努力的方向

以上措施為運行部提供了有效的管理手段，提高了報警有效性的管理深度和質量，但與現代化國內外一流工廠還有較大差距，今后還需努力的方向：

當前石油化工生產裝置的自動化程度很高，工藝參數和報警的設置多達上千個，對操作人員的技能水平提出了更高的要求。因此，不但需要提高操作人員的技能水平，還需要進一步加強對報警時的響應及發生異常情況時的處置能力。正常操作時的調整和處理通常不會產生問題，往往在出現異常情況和突發報警時操作人員因緊張、操作水平不到位或外界干擾等原因，無法在混亂的環境中完成異常原因分析以及做出正確的處理，甚至可能出現錯誤的操作，從而產生嚴重的后果。因此不僅需要在報警值的設置上準確和有效，還要加強員工自身對異常情況處理的能力。無論設置多么可靠的報警、多么精良的設備，如果操作人員的操作水平不能滿足要求，突發情況的處理手段不到位，緊急事故狀態下的應急響應不清楚，那么再好的生產裝置、再準確的報警、再充足的響應時間也無法保證裝置平穩安全的運行。因此可以通過應急演練等方式提升培訓效果，正確的演練安排，能讓員工在真正發生突發狀況時做出最正確的應對，降低事故發生的可能性。

4 結語

運行部通過嚴格報警分級管理，對報警有效性認真分析，取消無效報警，在員工中樹立“藍區、黃區、紅區”的操作理念，通過考核評比切實發揮集中控制系統中報警的作用，使所管理的3套生產裝置平穩、安全、長周期地運行。