煉化企業生產過程報警管理系統的應用

陳亮

摘要：本文討論了對煉化企業生產過程報警進行治理的一種有效手段，特別是解決了報警泛濫等困擾生產裝置基本操作運行的困難，并對報警信息采用綜合管理分析，在生產運行、成本管理上收到了良好的效果。

關鍵詞：生產過程報警;報警泛濫;報警管理

1.報警管理系統的設計

1.1報警管理需求分析

根據報警管理ISA 18.2、IEC62682國際最新標準完善企業報警管理規范與制度，提供一套先進報警監測系統，建立與完善報警管理規范，根據規范開發先進報警管理系統。通過開發的先進報警管理系統將報警管理制度落實到生產操作和安全管理的實踐中，幫助生產管理人員、操作人員、儀表及設備維護人員治理報警和聯鎖隱患問題，使報警數量趨于合理。結合華北石化生產實際，將報警管理系統（第I期）涉及的范圍定為500萬噸/年常減壓裝置等8套主要生產裝置。

1.2報警管理規范的制定

針對異常工況應對不當的問題，各發達國家從上世紀90年代起陸續開展相應的研究。例如，美國于1994年成立了AMS協會。1998年EEMUA191發布。美國國內的標準ISA18.2于2005年發布。2014年國際電工委員會的IEC62682發布。結合以上標準，首先對華北石化公司報警管理的內涵進行了規范。

1.2.1 報警的定義和響應操作

報警是指用聲響或視覺顯示的方式提示操作員出現了設備故障、工藝波動或異常工況，需要操作員進行響應操作的事件。操作員的報警響應操作應包括：

1）通過控制系統操作畫面改變工藝參數的設定;

2）要求外操人員采取動作;

3）對異常工況進行故障診斷和分析;

4）出現異常工況時通知其他相關人員或班組;

5）為后續必要的檢查、維護或修理活動進行情況記錄。

1.2.2 報警設置原則

報警設置應符合如下基本原則：

1）報警應進行合理的設置和組態，對于某個工藝過程事件不應同時產生多個表示相同含義的報警。設置的報警應能反映異常工況發生的主要原因或根本原因。

2）設置報警時，應合理選擇報警的設定值并充分考慮既要留給操作員足夠的響應操作時間，又不能設置的過于保守從而造成頻繁報警，干擾正常的生產操作。

3）報警優先級的設置需要遵循統一的原則。報警優先級在工藝波動嚴重或報警泛濫時會直接決定操作員響應操作的優先順序。

4）控制系統中所有的報警信息都應進行歸檔記錄，以方便今后的查詢、審查或培訓工作。歸檔文件中還應該包括所有報警定義的信息，以便為報警的合理化分析提供數據基礎。

1.3報警管理系統結構設計

根據國際最新標準IEC62682，報警系統整個信息架構中應包括以下部分：

1）基本控制系統（BPCS）：DCS，PLC，SCADA等系統中的報警功能;

2）安全儀表系統（SIS，CCS，MMS，FGS）中的報警功能;

3）報警輔助操作臺;

4）報警記錄與監視：主要包括DCS的報警概覽功能等;

5）報警人機界面（HMI）：主要通過DCS畫面顯示報警信息，輔助以AAS的HMI功能;

6）先進報警管理系統（AAS）中先進實時報警功能;報警擱置、報警泛濫抑制、多工況報警、報警預警、報警解析信息等。主要使用對象是一線操作人員與操作管理人員。

7）先進報警管理系統（AAS）報警管理功能：包括報警KPI分析統計，報警歷史數據庫與報警主數據庫。主要使用對象是專業職能管理與運維人員。如生產管理、技術管理、安全管理等。

2.報警管理系統的實施

2.1報警數據的連通和網絡搭建

通過對華北石化公司特定需求進行分析，對第I期實施的8套裝置的生產過程報警管理系統進行了有針對性的組態修改和硬件結構搭建。在每個DCS系統都設有接口機。針對裝置DCS品牌不同，有針對性地選取OPC或打印并口等接口協議，通過接口機與DCS相連，這些接口機合并通過交換機組成一個局域網“數據采集內網”。在該內網，報警管理系統buffer機、報警接口機、SIS的接口機相連，將數據與報警管理Web服務器共享。報警管理系統與Web服務器再經過一層防火墻傳送至辦公網絡。

2.2控制系統組態修改

對于人機界面上的報警優先級顯示和聲響效果進行了以下統一。針對報警優先級采用了第1級（裝置級）、第2級（運行部級）、第3級（處室級）、第4級（公司級）共4個等級的劃分。在人機界面中使用了不同的顏色進行顯示，報警聲音也分別采用不同急促程度的音效進行區別。

同時，在2017年檢修期間，修改了3100余項的報警設置。針對工藝過程中影響比較重要的，難以人為監控的異常，開發了73項預警指標，幫助操作員提前發現儀表與工藝的異常。另外還調整了容易產生報警的30余個回路的控制參數，削減PV波動的30%到90%，減少了由于PV帶來的報警過量問題，優化了工藝操作，平穩了相應參數，降低了操作員的勞動負擔。

3.報警管理系統的效果和評價

3.1報警泛濫問題的解決

生產過程報警管理系統運行以來，經過各專業人員的努力，現階段各裝置報警數量較2016年項目執行前已經大幅下降，各裝置平均降低87.5%，報警數量達到了國際標準所要求范圍。中控室DCS的報警音箱已經可以正常使用。

3.2效益分析

該系統的成功運用，對公司帶來了可觀的經濟效益和社會效益。參考海恩法則：每一起嚴重事故的背后，必然有29次輕微事故和300起未遂先兆以及3000起事故隱患。按照2016年的數據估計，每天超出標準的報警數量在1.2萬次以上，對應了120個被忽略的報警帶來的事故隱患，12次未遂先兆，1.2次輕微事故，和0.04次嚴重事故。項目執行后每年估計減少14.6起嚴重事故的發生，根據估算可減少上千萬元的非計劃停車損失。同時，減少了儀表工程師的手工導出報警分析的勞動量，結合重點報警的歷史趨勢、交接班等功能，每個工藝工程師1到2個小時就可以完成報警分析報表的編制，大大的提高了報警管理工作的效率，減少了企業人力成本支出。

參考文獻：

[1]]李曉方，孟婉瑩，馮海強，張恂，黃華波. DCS系統報警管理探索[J].自動化應用，2016，9：130-131