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    乙烯生產(chǎn)過程的DCS系統(tǒng)報警分級管理

    2021-01-06 10:32:02蔡云
    煉油與化工 2020年6期
    關(guān)鍵詞:乙烯報警裝置

    蔡云

    (中國寰球工程公司大慶石化工程有限公司,黑龍江大慶163714)

    對乙烯生產(chǎn)過程出現(xiàn)的各種DCS系統(tǒng)報警進行分類、顯示和報告,可以幫助操作員實現(xiàn)有效報警管理,識別報警區(qū)域,把精力集中在操作上,正確應(yīng)對各種異常狀況;減少報警數(shù)量,可以緩解操作員的壓力,縮短操作員應(yīng)對事故的時間;提高工廠安全,降低發(fā)生嚴(yán)重環(huán)境事故的風(fēng)險;通過對各種KPI(關(guān)鍵性能指標(biāo))的分析[1],找到改善提高的機會;通過各種報告,鞏固和加強對報警和過程信息的分析,可以為乙烯生產(chǎn)提供更多的信息。通過統(tǒng)計梳理關(guān)鍵報警和設(shè)備故障信息,可以為事故分析、隱患整改等提供有效的資料。

    1 目前乙烯生產(chǎn)DCS系統(tǒng)存在的主要報警問題

    某化工廠乙烯生產(chǎn)采用日本YOKOGAWA公司CS3000系列DCS系統(tǒng),現(xiàn)狀是報警很多,經(jīng)常出現(xiàn)報警泛濫狀況;有些關(guān)聯(lián)報警,一旦觸發(fā)報警就是幾個甚至十幾個報警同時報,有的是瞬閃報警,每次觸發(fā)只報短短幾秒鐘又恢復(fù)正常,有的陳舊報警,參數(shù)一直處于報警狀態(tài),長時間沒有恢復(fù)正常,有的是間歇報警,一段時間內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)報警。

    目前的DCS系統(tǒng)報警管理大多處于失控狀態(tài),很多報警參數(shù)是否合理沒有專門的分析,報警優(yōu)先級沒有劃分,不管輕重緩急,所有報警都是一樣的報警提示,報警擱置沒有進行專業(yè)的管理,多工況報警沒有設(shè)置,很多報警參數(shù)與工況不符。

    該化工廠2套乙烯裝置在未引入報警管理系統(tǒng)實施報警分級管理時的單個月份的DCS系統(tǒng)的報警數(shù)量統(tǒng)計見表1。

    表1 未引入報警管理系統(tǒng)時DCS系統(tǒng)的報警數(shù)量統(tǒng)計

    大量的異常報警如不能加以有效控制,勢必導(dǎo)致乙烯生產(chǎn)的操作工負荷過重,頻繁的報警處理不過來,只能把報警忽略掉,或者擅自把報警非法抑制,這就導(dǎo)致真正發(fā)生危險的時候,重要的報警沒有報,或者是報警提示被忽視,從而造成非常嚴(yán)重的事故[2]。

    2 實施DCS系統(tǒng)報警分級管理的要求及目標(biāo)

    2.1 DCS系統(tǒng)報警分級管理的指標(biāo)要求

    參照工業(yè)設(shè)備和材料用戶協(xié)會(EEMUA)于1998年發(fā)布的EEMUA191關(guān)于DCS系統(tǒng)報警管理的行業(yè)指南,美國儀表自動化協(xié)會(ISA)和國際電工協(xié)會(IEC)于2009年和2014年發(fā)布的ANSI/ISA 18.2和IEC62682關(guān)于流程工業(yè)的報警系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)中明確了典型KPI指數(shù):(1)平均報警數(shù)量不超60個/h;(2)報警數(shù)量最大不超600個/h[3]。

    2.2 DCS系統(tǒng)報警分級管理的終極目標(biāo)

    DCS系統(tǒng)報警必須要引起操作人員的響應(yīng)動作;不需響應(yīng)的均不需要;報警分級管理解決的問題包括報警泛濫、報警設(shè)置管理失控、操作員負荷過重,錯過重要報警,導(dǎo)致非計劃停工[4]。

    管理手段:報警統(tǒng)計分析(發(fā)現(xiàn)不合理報警)、報警歸并(減少關(guān)聯(lián)報警、重復(fù)報警)、報警擱置、多工況報警、報警審計(發(fā)現(xiàn)不合理的報警修改)。

    3 DCS系統(tǒng)報警分級管理需要重點推進工作

    (1)制訂、修改和完善DCS系統(tǒng)報警分級管理系統(tǒng)規(guī)范;(2)收集報警數(shù)據(jù)并評估控制系統(tǒng)的報警性能;(3)篩查不合理的報警組態(tài)和參數(shù)設(shè)置并制定出消除措施;(4)報警歸檔與合理化分析(D&R);(5)報警分級管理系統(tǒng)實施報警審查和報警強制;(6)報警分級管理系統(tǒng)進行實時報警管理;(7)報警分級管理系統(tǒng)的變更管理與維護。

    3.1 前期準(zhǔn)備

    組織編制各類報警設(shè)置、報警響應(yīng)、管理、維護等管理內(nèi)容與要求。(1)報警是指在生產(chǎn)過程中工藝偏離、設(shè)備故障或其它異常狀態(tài)下,通過視、聽感官形式或其它消息形式通知相關(guān)人員進行關(guān)注或響應(yīng)的信息;(2)過程報警是指(壓力、流量、液位、溫度等)工藝參數(shù)超出裝置工藝包設(shè)計要求導(dǎo)致的報警;裝置運行過程中(振動、位移、溫度、壓力等)轉(zhuǎn)動設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)超出設(shè)備良好運行狀態(tài)指標(biāo)范圍導(dǎo)致的報警;環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)等超出有關(guān)條文規(guī)定范圍導(dǎo)致的報警;(3)安全報警是指有毒氣體、可燃氣體、煙霧感測器、火焰檢測器等安全儀表的報警;(4)維護報警是指裝置儀表故障等原因?qū)е碌膱缶?;?)系統(tǒng)報警是指DCS系統(tǒng)出現(xiàn)的通訊錯誤以及系統(tǒng)軟、硬件故障等導(dǎo)致的報警;(6)提示性報警是指不會立即導(dǎo)致產(chǎn)品中斷、設(shè)備損壞、安全環(huán)保等事故的報警,只用來提醒操作人員進行參數(shù)調(diào)整;(7)預(yù)設(shè)報警值是指DCS系統(tǒng)的模擬變量超出某個變化范圍的報警;(8)報警泛濫是指報警率高,操作人員無法處理的情況。

    3.2 報警分級

    為實施乙烯生產(chǎn)DCS系統(tǒng)報警分級管理,避免工藝操作人員因報警泛濫無法及時進行工藝操作調(diào)整,按報警后果和響應(yīng)時間,將乙烯生產(chǎn)DCS系統(tǒng)報警分為3級,見表2。

    表2 DCS系統(tǒng)報警分級方法

    1級報警是指嚴(yán)重事件報警,會影響裝置的正常運行,一旦報警出現(xiàn),相關(guān)責(zé)任人員需立即采取應(yīng)急處置措施。如不及時處置,將會造成嚴(yán)重后果。這些報警可觸發(fā)的事件諸如:封閉區(qū)域的火災(zāi)、可燃有毒氣體報警、一級聯(lián)鎖保護報警等等。

    2級報警是指重要事件報警。裝置正常運行時發(fā)生某些重要變化,同樣需要相關(guān)人員進行重點關(guān)注甚至采取必要的措施。如不能及時進行關(guān)注,有可能觸發(fā)2、3級聯(lián)鎖保護動作、引起重大設(shè)備損壞、環(huán)保指標(biāo)超標(biāo)報警等。

    3級報警是指一般提示性報警。報警發(fā)生后,如果一直未確認或處理,也會對裝置正常運行產(chǎn)生一定影響。這些報警可觸發(fā)的事件諸如過濾器壓差高等工藝條件超出正常操作范圍的報警。

    工藝、設(shè)備管理部門應(yīng)綜合考慮裝置實際,組織對所有報警進行科學(xué)、合理、明確的等級劃分,編制裝置報警臺賬。臺賬的內(nèi)容應(yīng)包括儀表位號、儀表名稱、預(yù)設(shè)報警值及報警級別[5]。

    3.3 報警顯示

    為使報警更利于監(jiān)控和識別,采取字體顏色及報警聲音將DCS系統(tǒng)給級別報警進行區(qū)分,每級報警采用唯一的字體顏色和唯一的報警聲音,各級報警顏色和聲音設(shè)置見表3。

    表3 各級報警顏色和聲音設(shè)置

    在報警信息未被確認前,報警信息會在DCS系統(tǒng)報警欄中一直閃爍,并發(fā)出相應(yīng)的報警聲音;經(jīng)過確認后,閃爍停止,同時,報警聲音消失。

    3.4 預(yù)設(shè)報警值的設(shè)定

    觸發(fā)聯(lián)鎖保護的DCS系統(tǒng)報警值應(yīng)依據(jù)工藝操作原理或經(jīng)審批后的變更文件進行設(shè)定;安全報警的預(yù)設(shè)報警值應(yīng)根據(jù)相關(guān)安全要求設(shè)定;提示性報警的預(yù)設(shè)報警值根據(jù)裝置運行需求設(shè)定。各級各類報警的預(yù)設(shè)報警值應(yīng)隨裝置操作規(guī)程、工藝卡片、內(nèi)控指標(biāo)等的修訂而進行動態(tài)修訂。

    3.5 報警響應(yīng)

    DCS系統(tǒng)報警信息一經(jīng)產(chǎn)生,操作人員應(yīng)快速識別、確認并采取必要調(diào)整措施。無法確認、處理的,應(yīng)立即通知班長、管理或技術(shù)人員及時處理。

    4 DCS系統(tǒng)報警分級管理的實施方法

    當(dāng)DCS系統(tǒng)1、2級異常報警時,操作員應(yīng)及時登記,與班長對報警原因進行初步分析,并采取處理措施;技術(shù)員下班前應(yīng)對當(dāng)日異常報警內(nèi)容、報警原因分析及處理措施進行審查、答復(fù);生產(chǎn)主任下班前應(yīng)對異常報警登記表內(nèi)容進行審核。

    車間應(yīng)指定專人統(tǒng)計、匯總當(dāng)日發(fā)生的1、2級異常報警及其原因分析、處理措施,跟蹤異常報警問題的閉環(huán)管理情況。2級以下異常報警由車間掌握;1級異常報警必須向分廠調(diào)度室匯報;特別是對裝置安全生產(chǎn)影響較大的異常DCS報警應(yīng)及時上報有關(guān)部門,再由有關(guān)部門及時組織進行專項分析、處理。異常報警管理流程見圖1。

    圖1 異常報警管理流程

    5 報警分級管理實施及效果評估

    該廠2套乙烯生產(chǎn)的DCS報警分級管理利用YOKOGAWA報警報告和分析(Exaquantum/ARA)軟件來獲取警報和事件消息并處理來自ICSS的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲在單個數(shù)據(jù)庫中,通過web頁面來顯示和分析數(shù)據(jù)。Exaquantum/ARA作為ICSS的1個組成部分,獨立于連接的系統(tǒng)(如DCS、SIS、FGS等)運行。Exaquantum使用DCOM與進程層進行通信。業(yè)務(wù)IT需求指定是否允許從業(yè)務(wù)級連接到連接到流程級的系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)見圖2。

    圖2 DCS報警系統(tǒng)架構(gòu)

    通過對1、2級報警狀況進行分析,按照報警情況及發(fā)生原因類型可以歸納為4類。(1)工藝操作問題,如工藝參數(shù)調(diào)整偏離報警設(shè)置值、工藝波動造成的報警等;(2)設(shè)備故障,如密封油壓力低、機組振動導(dǎo)致的報警;(3)儀表問題,如變送器故障、SIS通訊造成的信號失效等;(4)報警值設(shè)置問題,如報警優(yōu)先級、上下限設(shè)置不當(dāng)造成的報警等。

    結(jié)合DCS系統(tǒng)報警分級管理的指標(biāo)要求和分級管理方法,報警核心管理人員應(yīng)與儀表相關(guān)技術(shù)人員對ARA報警管理系統(tǒng)內(nèi)報警日報表中的TOP10報警組織進行分析,識別出報警相關(guān)的位號以及占總報警的比例,對排名靠前的優(yōu)先解決,對于無法立即解決的,先按變更管理原則進行抑制,直至該報警得到解決。技術(shù)人員負責(zé)組織分析DCS系統(tǒng)頻繁報警發(fā)生的原因,由于報警參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成的可通過上下限和優(yōu)先級優(yōu)化設(shè)置或調(diào)整報警延時、死區(qū)設(shè)置進行解決。

    自2020年1月利用橫河ARA報警管理系統(tǒng)開展報警分級管理優(yōu)化后,2套乙烯裝置的報警典型KPI指數(shù)得到了優(yōu)化。至2020年7月,月報警總數(shù)量由58萬多個(約800個/h)降至15萬多個(約200個/h),降幅達74%,ARA報警管理系統(tǒng)投用成效顯著。而且,該ARA報警管理系統(tǒng)仍在持續(xù)優(yōu)化中。

    6 結(jié)論

    引入ARA報警管理系統(tǒng)實施乙烯生產(chǎn)DCS系統(tǒng)報警分級管理,對各種報警進行分類,顯示和報告,可實現(xiàn)有效報警管理和識別報警區(qū)域:減少報警數(shù)量,可緩解操作員壓力,縮短應(yīng)對事故的時間;提高工廠安全,降低發(fā)生嚴(yán)重環(huán)境事故的風(fēng)險;通過對各種報警信息KPI(關(guān)鍵性能指標(biāo))的分析,采取相應(yīng)手段,找到改善機會;通過各種報告,加強對報警和過程信息分析,為生產(chǎn)提供信息;通過統(tǒng)計梳理關(guān)鍵報警和設(shè)備故障信息,為事故分析、隱患整改等提供有效的資料。

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