煉化裝置提高自控率和消減報警信息的措施及其應(yīng)用

賈秀杰

（中國石油四川石化有限責(zé)任公司）

自控率是煉化生產(chǎn)裝置自動化水平的具體體現(xiàn)，儀表自控率的變化直接反映裝置儀表控制回路的投用情況，可以更好地指導(dǎo)和優(yōu)化生產(chǎn)操作。 對報警信息進行統(tǒng)計，可以確保設(shè)備的完好性和裝置生產(chǎn)的連續(xù)性，也可以有效解決現(xiàn)代煉化裝置規(guī)模大，但操作和維護人員少以及經(jīng)驗不足的問題。

根據(jù)統(tǒng)計分析，石化企業(yè)設(shè)備失效原因中設(shè)計制造、使用操作和修理的概率約為4∶4∶2，可知規(guī)范的操作、確保裝備在設(shè)計參數(shù)下運行是保證設(shè)備安全運行的重要環(huán)節(jié)之一。 同時，也可以讓維護人員及時掌握現(xiàn)場設(shè)備的運行情況，對提高設(shè)備維護的預(yù)知性和計劃性起到促進或加強的作用，使裝備的運、管、修等環(huán)節(jié)實現(xiàn)無縫銜接，從而使裝備處于良好的技術(shù)狀態(tài)，提高裝備的生產(chǎn)保障能力，保證裝置的安全長周期運行。

中國石油四川石化有限責(zé)任公司自2013 年探索制定了提高儀表投用率和自控率、結(jié)合生產(chǎn)操作統(tǒng)計分析報警信息的制度，以提高自控率并消減報警信息。 通過統(tǒng)計分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息找出問題所在， 通過規(guī)范操作行為和技術(shù)攻關(guān)改造，核定修正控制參數(shù)等方式， 使裝置在生產(chǎn)過程、運、管、修各相關(guān)環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息共享并建立良性循環(huán)。 這樣不但可以降低操作和維護人員的勞動強度，保障安全生產(chǎn)，而且可以很大程度地緩解操作人員和維護人員少以及經(jīng)驗不足的局面。

1 提高自控率和消減報警信息的措施

生產(chǎn)裝置的本質(zhì)可以看作是物料轉(zhuǎn)化和物料平衡的一個系統(tǒng)，生產(chǎn)平穩(wěn)則系統(tǒng)穩(wěn)定裕度增大、魯棒性增強，生產(chǎn)迭代過程中的攝動（單元間的影響）和不確定性擾動（設(shè)備損壞機率）會減小很多。 隨之，表征生產(chǎn)不平穩(wěn)的報警信息就會減少。 進一步，操作人員和維護人員則將更多的注意力放在逐漸減少的報警信息上，對報警信息進行全面統(tǒng)計和深度分析，利于精細化操作，預(yù)知設(shè)備隱患，制定維修計劃，實現(xiàn)操作零失誤、維修計劃制定準確、裝置運行更加穩(wěn)定。

1.1 提高自控率的措施

定期組織專業(yè)人員對煉化裝置控制回路的PID 參數(shù)進行批量整定， 同時在生產(chǎn)過程中根據(jù)控制回路的運行狀況，由儀表和工藝技術(shù)人員共同調(diào)整PID 參數(shù)，優(yōu)化PID 控制。

利用DCS 使用順序和批量控制語言（SEBOL）組態(tài)，判斷并識別控制回路和控制狀態(tài)的變化，針對不同工況，實現(xiàn)自控率的實時準確統(tǒng)計（停工或備用單元與設(shè)備， 利用特征值進行判斷后自動剔除自控率統(tǒng)計基數(shù)）。

利用Excel 日歷提示功能， 定期校驗現(xiàn)場儀表，保證儀表都在有效期內(nèi)準確運行。

根據(jù)報警信息和PRM （Plant Resource Manager）診斷信息（PRM 是搭載于DCS 之上的主要針對現(xiàn)場智能設(shè)備的在線動態(tài)管理與故障診斷系統(tǒng)）的提示，制定可靠的預(yù)知維修計劃，保證儀表投用率和完好率，提高自控率。

在裝置停工時，對聯(lián)鎖和控制儀表進行回路測試，對測試過程中發(fā)現(xiàn)的問題積極處理并做檢修影像記錄，編制合理的維修策略，制定有針對性的維修計劃，提高設(shè)備運行可靠性的同時做好設(shè)備故障維修記錄臺賬，為設(shè)備失效數(shù)據(jù)庫的建立提供真實有效的基礎(chǔ)資料。

1.2 消減報警信息的措施

本著了解好、使用好和管理好報警信息的目的，組織各專業(yè)依據(jù)實際生產(chǎn)情況，將報警按工藝報警（溫度、壓力、流量及液位等工藝過程參數(shù)報警）、設(shè)備報警（振動、位移、轉(zhuǎn)速、油壓及軸承溫度等設(shè)備運行參數(shù)報警）、安全報警（可燃、有毒氣體報警器報警和火災(zāi)報警）、儀表報警（DCS、SIS、GDS、MCS 及PLC 等的軟件、 硬件及現(xiàn)場儀表設(shè)備報警等）、電氣報警（電氣設(shè)備后臺軟硬件報警、UPS 報警、EPS 報警、 綜保報警及現(xiàn)場設(shè)備設(shè)施等）共5 種類型進行分類管理。 根據(jù)各裝置編制的《設(shè)備操作風(fēng)險提示》和報警分類，以工藝操作為主體，各專業(yè)人員輔助，對報警信息自動統(tǒng)計后加以分析，分析結(jié)果用以指導(dǎo)操作人員調(diào)整生產(chǎn)、維護人員處理故障。

為了有效管理報警信息，便于操作人員鑒別報警的重要級， 避免報警信息泛濫無法及時處理，按照《設(shè)備操作風(fēng)險提示》、《工藝設(shè)計安全保護要求》、HAZOP 工藝危害分析報告及安全完整性等級評估（SIL）等的要求，綜合考慮裝置實際，將過程報警和安全報警分為三級管理。 在生產(chǎn)過程中多次合理合規(guī)修正報警參數(shù)， 調(diào)整報警級別，讓報警為生產(chǎn)平穩(wěn)發(fā)揮最大效用。

將DCS 的報警信息通過OPC 接入設(shè)備管理平臺，按照報警信息的類別進行篩選、分類、統(tǒng)計后， 組織各專業(yè)技術(shù)人員認真分析統(tǒng)計結(jié)果，將報警信息分為兩種：一種是設(shè)備隱患或故障類報警，依據(jù)維修策略及時制定維修計劃；另一種是生產(chǎn)過程類報警，要求操作人員及時調(diào)整工況消除報警，在必要時將重要的異常報警信息通報管理層，并列入部門績效考核，督促操作人員精細化操作。

2 提高裝備保障能力實例

某裝置未采取提高自控率的措施前， 其自控率僅為60%～70%。 通過自動實時統(tǒng)計自控率，規(guī)范操作人員的操作行為，制定合理的維修計劃后，該裝置非停用回路數(shù)為201 個，正常投用回路數(shù)為191 個，停用回路2 個（未列入裝置總回路數(shù)）， 裝置的自控率達到了95.025%，如圖1 所示。

圖1 自控率實時統(tǒng)計示例

在未統(tǒng)計分析報警信息，未采取有效手段消 減報警前， 各裝置的報警信息種類都在100～300種， 單套裝置報警條數(shù)一度達到一天10 000 條。之后，將各裝置每天的DCS 報警信息自動記錄并分類統(tǒng)計，將過程報警信息進行分析匯總并查找原因，及時調(diào)整生產(chǎn)消除過程類報警，將設(shè)備隱患類報警信息予以登記，制定維修計劃，進行預(yù)知性維修。 通過報警信息消減措施的實施，各裝置DCS 報警種類均低于20 種， 每日報警條數(shù)在300 條以內(nèi)，如圖2 所示。

圖2 報警信息實時統(tǒng)計示例

通過強化儀表自控率和統(tǒng)計分析報警信息，督促操作人員規(guī)范操作，指導(dǎo)維修人員計劃性檢修。 對于部分采購周期長、費用高的進口設(shè)備，進行技術(shù)研討和攻關(guān)。 例如，對反應(yīng)器床層溫度、冰機及熱泵溫度點等進行國產(chǎn)化改造，節(jié)約成本的同時促使儀表投用率和完好率嚴格達標(biāo)（100%），保證裝置的安全長周期運行。

3 各裝置設(shè)備操作制定規(guī)范

設(shè)備在允許的范圍內(nèi)使用和操作，既是生產(chǎn)工藝過程可控的保證手段，又是設(shè)備壽命周期內(nèi)經(jīng)濟性和保持最佳技術(shù)狀態(tài)所必需的。 為此，組織各單位制定了《設(shè)備操作風(fēng)險提示》，要求操作人員精細化操作，在生產(chǎn)過程中緩升、緩降，避免損壞設(shè)備或造成非計劃停工，以下為操作規(guī)范部分實例：

a. 控制閥操作規(guī)范。 前后壓差較高的調(diào)節(jié)閥，為防止由于工藝介質(zhì)在調(diào)節(jié)閥所在管道內(nèi)強烈節(jié)流閃蒸引起管線及其附屬管件的振動，在不改變生產(chǎn)穩(wěn)定要素的前提下適當(dāng)調(diào)節(jié)閥門開度，有效跨臨界操作。

b. 離心泵操作規(guī)范。 在保證離心泵不超溫、不超壓、不超負荷且泵入口過濾器不堵塞的前提下，保證其工作流量在最小連續(xù)工作流量以上。

c. 計量泵操作規(guī)范。 操作人員在配制催化劑時，不宜將催化劑濃度控制過高，否則會導(dǎo)致配制所需流量很低，造成計量泵流量波動過大。

d. 壓縮機操作規(guī)范。某裝置A 類設(shè)備循環(huán)氣壓縮機在乙烯氣不具備作為一級密封氣使用條件的情況下，要使用中壓氮氣或機組密封氣作為一級密封氣源，機組運行時還要保證一級密封氣與機組壓差大于22kPa。

e. 塔釜類操作規(guī)范。 塔釜液位維持穩(wěn)定，嚴防大范圍波動，盡量維持塔進料組分、進料量及溫度等參數(shù)處于塔平衡操作狀態(tài)，優(yōu)化操作。 進料狀態(tài)發(fā)生變化時，要逐步建立新的物料平衡和能量平衡，防止塔內(nèi)件損壞。

4 結(jié)束語

制定合理的控制策略、分析攝動和干擾產(chǎn)生的原因，才能合理調(diào)整PID 參數(shù)，消除生產(chǎn)過程中自動控制的偏差。 持續(xù)統(tǒng)計分析報警信息，規(guī)范操作人員正確操作， 提高維修人員技術(shù)能力，加強設(shè)備維護預(yù)知性和計劃的準確性，才能保證裝置連續(xù)生產(chǎn)。 使操作人員建立起“通過自控率和報警信息規(guī)范工藝操作，規(guī)范的工藝操作提高自控率和減少報警信息”的意識，使維修人員建立起 “通過自控率和報警信息預(yù)知設(shè)備隱患，及時準確地排除設(shè)備隱患，提高自控率、減少報警信息”的雙向思維意識，全面提升煉化企業(yè)設(shè)備管理水平，保證裝置長周期安全穩(wěn)定運行。