石油化工生产装置报警有效性分析与管理

2019-10-26刘业宏王晓强

设备管理与维修 2019年12期

刘业宏，王晓强

（中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东青岛 266500）

0 引言

自动化控制系统如DCS（Distributed Control System，集散控制系统）、PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）广泛应用于石化工业控制系统，成为石油化工生产装置控制的一个最重要的工具。随着各种新技术的开发及新材料的应用，同时对安全环保的管理力度不断加大，生产工艺和设备变得越来越复杂、操作要求越来越严格，要求报警点的设置不断增加。此外，随着软件技术的不断发展，报警组态变的非常容易，可以在不增加成本的基础上设置报警，只要某个变量很关键，就可以通过软件设置报警上下限和判断准则来产生报警，因此会产生巨量的报警信号[1]。报警点的大量设置，不仅起不到应有的预警作用，反而会干扰操作人员的正常判断和合理处置。同时，如果操作人员仅凭经验、对大量报警视而不见，这不仅使报警无法发挥应有的效果，而且还反映出安全文化的薄弱、甚至还可能造成严重的事故。因此，对报警进行有效管理十分迫切。

1 报警设置的必要性与有效报警管理

1.1 报警设置的必要性

报警是一种通过听觉的和/或视觉的方法，提醒操作人员设备故障、过程偏离、或者需要进行特定响应的异常状态。操作人员必须有足够的时间完成响应。而且，每个报警都应该具有预警作用、能够提供信息并作出指导，由于工业控制系统都预置了各种报警条件，所以报警的设置与采集变的非常容易[2]。因此，判断报警必要性和减少报警数量在设计阶段反而不会成为主要考虑的因素。如果漏装报警会被认为是种失误，所以设计人员往往会将系统提供的所有报警激活，这就导致了控制系统的报警出现不受约束的情况，如超负荷报警、空报警、报警浪涌和错误优先级报警，这些都会干扰运行人员的操作，降低生产操作的效率，如果发生异常情况时的报警被掩盖，还会导致严重事故。

1.2 有效报警管理的好处

对于报警来说，并非越多越好。无效的报警不仅不能及时提醒操作人员对生产装置产生的异常情况尽快处理，反而会使显示界面中有效的报警被掩盖，充斥着各种各样的报警界面与声音，加大了操作人员的工作负荷，也降低了操作人员对报警的敏感程度。有效报警管理能够形成最优化的报警集合，是确保生产过程安全地工作于正常区间的必要条件。正确而有效的报警管理将会带来如下好处：①减少操作人员的处理负担；②减少关键报警丢失的可能性；③减少空报警及冗余报警（例如报警抖动、瞬时报警或者过时报警）；④确保报警优先级正确，响应合理；⑤提升操作人员响应，使之更快、更稳定、更有效；⑥提升系统集成度——提升操作人员对于报警系统的信赖度；⑦为后续过程优化打下坚实的基础。

1.3 常见报警问题及解决方案（表1）[3]。

表1 常见报警问题及解决方案

某公司运行部管理乙苯苯乙烯联合装置、S-Zorb 装置，应用的SIMATIC PCS7 Information 系统是西门子公司开发的应用在离散行业生产管理的一个数据处理平台。该数据处理平台可直接访问控制系统的历史数据库，将原始的工艺数据和运行消息加工处理，以图形或表格形式输出到微软EXCEL 中，再利用EXCEL 对数据进行二次统计运算分析[4]。运行部应用PCS7 Information 平台：①对所管理的3 套装置DCS 系统采集的消息和事件统计分析，找到运行操作过程中出现异常的仪表设备；②针对工艺报警、警报等超限参数，及时调整操作思路或工艺过程，实现3 套装置生产运行的本质安全；③通过统计分析特定设备如程控阀、压力容器、泵等设备关键参数的报警是否超限，监控工艺操作对设备运行的影响；④利用操作管理系统监控一定时间内的操作合格率，并将结果纳入班组考核评比。未采取相应措施之前与加强报警管理后的操作合格率对比情况见表2，提升效果较为明显。

2 主要改进措施

（1）优化调整工艺操作，严格执行工艺卡片，解决部分超出正常范围的操作所带来的报警问题。

表2 报警管理情况

（2）可燃气体报警仪与有毒气体报警仪，需定期校对，为此建立定期工作，要求仪表专业定期标定校对。针对可燃气和有毒气体报警值设置错误的问题，重新设置报警值。

（3）对于仪表量程设置偏小且仪表波动较大的，修改量程、增加阻尼时间、调整PID 参数，减少仪表波动引起的报警。

（4）对于持续报警，重复报警，如S-Zorb 装置闭锁料斗程控阀的开关报警，修改报警设置，保留闭锁料斗跳停时的程控阀报警信号，屏蔽其他程控阀在正常开启或关闭动作时的报警。

（5）对于间歇性操作，如苯乙烯污油装车操作，会将罐量降至低于报警下限，此时屏蔽罐量报警，待罐量收料提高后及时解除屏蔽。

（6）报警设置优化。运行部工艺人员进行报警原因分析，对单个参数频繁报警的，重新查设计查规范，借鉴同行经验，经过公司相关处室的综合评价设置合理的报警值，如各生产装置地下含油污水罐的高液位、低液位报警，由于启停泵属于操作人员现场操作，可取消液位高/低液位报警，保留停泵报警，如果出现非正常操作导致停泵时及时报警。

（7）与绩效考核挂钩。系统可设置三级报警，即：蓝色报警为提示，黄色报警为超出正常操作范围，红色报警为超出工艺卡片。通过分级管理，控制报警数量，并将产生的红黄报警纳入绩效考核与评比。通过班组与班组找差距，装置与装置横向对比，逐渐细化操作、及时调整，保证报警对操作的指导意义。

有经验的操作人员应能对频次合适的报警做出及时正确的响应，报警信息必须清晰反映问题所在，并指导操作人员做出正确判断并及时处理。如果报警数量过多，超出了操作人员的承受能力，反而会影响操作人员对异常情况的判断和处理。对报警的正确响应能够使工艺操作过程更加稳定，避免事故的发生。

3 还需努力的方向

以上措施为运行部提供了有效的管理手段，提高了报警有效性的管理深度和质量，但与现代化国内外一流工厂还有较大差距，今后还需努力的方向：

当前石油化工生产装置的自动化程度很高，工艺参数和报警的设置多达上千个，对操作人员的技能水平提出了更高的要求。因此，不但需要提高操作人员的技能水平，还需要进一步加强对报警时的响应及发生异常情况时的处置能力。正常操作时的调整和处理通常不会产生问题，往往在出现异常情况和突发报警时操作人员因紧张、操作水平不到位或外界干扰等原因，无法在混乱的环境中完成异常原因分析以及做出正确的处理，甚至可能出现错误的操作，从而产生严重的后果。因此不仅需要在报警值的设置上准确和有效，还要加强员工自身对异常情况处理的能力。无论设置多么可靠的报警、多么精良的设备，如果操作人员的操作水平不能满足要求，突发情况的处理手段不到位，紧急事故状态下的应急响应不清楚，那么再好的生产装置、再准确的报警、再充足的响应时间也无法保证装置平稳安全的运行。因此可以通过应急演练等方式提升培训效果，正确的演练安排，能让员工在真正发生突发状况时做出最正确的应对，降低事故发生的可能性。