煉油化工裝置報(bào)警管理優(yōu)化方法的研究與應(yīng)用

＊徐學(xué)波 尹法波 宋肖苗 高海龍

（1.山東京博控股集團(tuán)有限公司 山東 256500 2.青島歐賽斯環(huán)境與安全技術(shù)有限責(zé)任公司 山東 266520 3.中國(guó)石油大學(xué)（華東）機(jī)電工程學(xué)院 山東 266580）

引言

“管安全就是管風(fēng)險(xiǎn)，管風(fēng)險(xiǎn)就要關(guān)注異?！盵1]。隨之而來(lái)的主要問(wèn)題就在于如何及時(shí)有效的覺(jué)察、關(guān)注異常。隨著工業(yè)發(fā)展和自動(dòng)化程度的提高，多數(shù)石化企業(yè)將關(guān)注異常的焦點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向以分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）為基礎(chǔ)的報(bào)警管理上，然而目前企業(yè)實(shí)際的報(bào)警管理仍存在較多問(wèn)題。主要體現(xiàn)在管理缺失、職責(zé)劃分不清、報(bào)警設(shè)置不合理等方面，從而導(dǎo)致報(bào)警泛濫現(xiàn)象，可能引發(fā)嚴(yán)重的事故。因此更加科學(xué)合理的報(bào)警管理對(duì)保證工業(yè)過(guò)程的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。針對(duì)報(bào)警泛濫問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者做了大量工作。例如為了減少重復(fù)報(bào)警和滋擾報(bào)警的數(shù)量，李傳坤[2]從技術(shù)和管理兩個(gè)層面提出了一種煉化過(guò)程工藝報(bào)警管理的方法。魏海洋等[3]通過(guò)總結(jié)分析我國(guó)過(guò)程工業(yè)報(bào)警管理中存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的解決提升措施。

為更好的針對(duì)于煉油化工裝置報(bào)警管理的程序、設(shè)置、性能等方面進(jìn)行優(yōu)化，本文提出一種針對(duì)煉油化工裝置報(bào)警管理的系統(tǒng)優(yōu)化方法，主要包括報(bào)警管理現(xiàn)狀分析、報(bào)警參數(shù)分級(jí)分類研究以及報(bào)警原因挖掘分析等方面，并在某石化公司進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。

1.煉油化工裝置報(bào)警管理優(yōu)化流程

針對(duì)于企業(yè)煉油化工裝置的特點(diǎn)，本文采用如下報(bào)警管理優(yōu)化流程，如圖1所示。

圖1 煉油化工裝置報(bào)警管理優(yōu)化流程Fig.1 The Optimization process of alarm management for oil refining and chemical plant

2.煉油化工裝置報(bào)警管理優(yōu)化方法

(1)報(bào)警管理現(xiàn)狀評(píng)估

針對(duì)煉油化工裝置報(bào)警管理的現(xiàn)狀，應(yīng)進(jìn)行科學(xué)、細(xì)致的評(píng)估，才能有效推進(jìn)后續(xù)優(yōu)化內(nèi)容。報(bào)警管理的現(xiàn)狀評(píng)估應(yīng)包括報(bào)警管理制度現(xiàn)狀、報(bào)警參數(shù)的篩選情況、報(bào)警值設(shè)置合理性評(píng)估狀況、報(bào)警參數(shù)分類合理性評(píng)估狀況、DCS設(shè)置一致性評(píng)估狀況、報(bào)警性能評(píng)估狀況以及報(bào)警處置情況等內(nèi)容。

(2)報(bào)警管理制度優(yōu)化

企業(yè)現(xiàn)有報(bào)警管理制度若僅簡(jiǎn)要規(guī)定了報(bào)警的范圍、定義、職責(zé)分工等，缺乏報(bào)警的管理方法、規(guī)則、程序等內(nèi)容，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警管理科學(xué)有效的指導(dǎo)。

(3)報(bào)警設(shè)置分析與優(yōu)化研究

①報(bào)警參數(shù)的分類分級(jí)

主要包括報(bào)警參數(shù)的選擇以及優(yōu)先級(jí)的劃分。根據(jù)試點(diǎn)裝置的PID與DCS界面對(duì)報(bào)警參數(shù)點(diǎn)分類梳理，主要包括工藝參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、污染物外排指標(biāo)參數(shù)。然后針對(duì)已梳理的報(bào)警參數(shù)點(diǎn)產(chǎn)生偏離的場(chǎng)景，確定報(bào)警的優(yōu)先級(jí)，將報(bào)警分為關(guān)鍵、重要、一般和無(wú)報(bào)警四個(gè)級(jí)別，分別用紅色、橙色、黃色和藍(lán)色表示。

②報(bào)警設(shè)置分析優(yōu)化

B.DCS系統(tǒng)設(shè)置優(yōu)化：DCS系統(tǒng)中一鍵消除報(bào)警按鈕的操作使用程序及管理規(guī)定；不同報(bào)警的顏色、聲音等的合理設(shè)置。

C.無(wú)效報(bào)警的消除：根據(jù)現(xiàn)狀評(píng)估狀況，對(duì)裝置的無(wú)效報(bào)警進(jìn)行消除。

(4)報(bào)警性能分析與優(yōu)化研究

針對(duì)具體裝置，設(shè)計(jì)用于報(bào)警性能評(píng)估與優(yōu)化的系統(tǒng)工具，該系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)采集及報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)建立、報(bào)警分級(jí)管理、報(bào)警監(jiān)控及展示、報(bào)警診斷分析、報(bào)警變更管理等全生命周期報(bào)警管理，規(guī)范報(bào)警處理流程，從而不斷提升工廠安全性，提升報(bào)警管理的信息化、智能化水平。其主要功能如圖2所示。

圖2 報(bào)警性能評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)主要功能Fig.2 Main functions of alarm performance evaluation and optimization system

3.實(shí)例應(yīng)用

本文提出的煉油化工裝置報(bào)警管理優(yōu)化方法在某石化企業(yè)的催化裂化裝置進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。整個(gè)報(bào)警管理優(yōu)化流程如下。

(1)企業(yè)報(bào)警管理現(xiàn)狀分析

根據(jù)提出的報(bào)警管理優(yōu)化方法中的現(xiàn)狀管理內(nèi)容對(duì)該企業(yè)裝置的報(bào)警管理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，其中包括以下幾點(diǎn)重點(diǎn)問(wèn)題：

①報(bào)警參數(shù)的篩選情況：報(bào)警參數(shù)的選擇未根據(jù)實(shí)際的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置情況進(jìn)行篩選。

②報(bào)警值設(shè)置合理性評(píng)估狀況：存在部分報(bào)警值設(shè)置不合理造成干擾報(bào)警的問(wèn)題，并且對(duì)于報(bào)警值的變更管理無(wú)明確制度和措施。

隨著兩支艦隊(duì)的相遇，“定遠(yuǎn)號(hào)”上的“重炮”率先開火，而懸掛太陽(yáng)旗的艦隊(duì)的“速射炮”也接連開炮，小小的荷塘里，到處都是被“炮彈”濺起的水花……

③報(bào)警參數(shù)分類合理性評(píng)估狀況：部分參數(shù)的優(yōu)先級(jí)設(shè)置不合理。

④DCS設(shè)置一致性評(píng)估狀況：在試點(diǎn)裝置中，發(fā)現(xiàn)存在DCS畫面與實(shí)際設(shè)置不符合的問(wèn)題。

⑤報(bào)警性能評(píng)估狀況：對(duì)試點(diǎn)裝置2021年4月-2021年6月DCS導(dǎo)出的報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)分析結(jié)果可以看出，裝置整體的報(bào)警系統(tǒng)等級(jí)為超負(fù)荷，時(shí)平均報(bào)警數(shù)、最大報(bào)警率、擾動(dòng)率、長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間報(bào)警及重復(fù)報(bào)警率都超出目標(biāo)值50倍以上，遠(yuǎn)超出操作人員的處理能力。通過(guò)對(duì)試點(diǎn)裝置報(bào)警原因類型進(jìn)行分析可以得出，正常的工藝波動(dòng)引起的報(bào)警只占少部分，更多的是需要剔除的報(bào)警，如：無(wú)需設(shè)置報(bào)警的控制點(diǎn)報(bào)警、報(bào)警設(shè)定值不合理、裝置已停用報(bào)警未摘除、間歇性操作報(bào)警等。

催化裝置DCS2021年5月31日-6月30日整體報(bào)警性能指標(biāo)見(jiàn)表1，報(bào)警原因類型分析見(jiàn)圖3。

圖3 催化裂化裝置報(bào)警原因類型分析Fig.3 Analysis of alarm cause types of catalytic cracking unit

表1 催化裝置整體報(bào)警性能評(píng)估Tab.1 Overall alarm performance evaluation of catalytic device

續(xù)表

⑥報(bào)警處置情況評(píng)估：發(fā)現(xiàn)存在人員對(duì)報(bào)警反應(yīng)能力不足且一鍵消除功能濫用等問(wèn)題。

(2)報(bào)警制度優(yōu)化

由該公司生產(chǎn)部牽頭，聯(lián)合其他部門，通過(guò)多次討論修改在原有制度基礎(chǔ)上增加了報(bào)警管理優(yōu)化方法的職責(zé)、方法、程序、及監(jiān)督考核方法等，形成了《公司報(bào)警管理制度》。

(3)報(bào)警設(shè)置優(yōu)化

①報(bào)警參數(shù)分類分級(jí)：對(duì)催化裂化裝置的報(bào)警參數(shù)進(jìn)行了篩選和分類分級(jí)優(yōu)化，其結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 報(bào)警參數(shù)分級(jí)分類結(jié)果Tab.2 Alarm parameter classification result sheet

②報(bào)警設(shè)置優(yōu)化：對(duì)催化裂化裝置的DCS系統(tǒng)中的一鍵消除報(bào)警按鈕及報(bào)警顏色聲音等進(jìn)行了調(diào)整；根據(jù)現(xiàn)狀分析改善了部分不合理的報(bào)警設(shè)定值；消除了部分瞬時(shí)報(bào)警及無(wú)效報(bào)警。

(4)報(bào)警性能優(yōu)化

報(bào)警性能優(yōu)化部分包括報(bào)警性能評(píng)估得分、報(bào)警次數(shù)分析、報(bào)警時(shí)長(zhǎng)分析、報(bào)警泛濫分析、報(bào)警趨勢(shì)分析、報(bào)警分析日?qǐng)?bào)以及報(bào)警數(shù)據(jù)設(shè)置管理。圖2為催化裝置報(bào)警性能評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)平臺(tái)畫面中的每日KPI趨勢(shì)分析。

該石化企業(yè)催化裝置優(yōu)化前報(bào)警性等級(jí)為5，通過(guò)兩輪優(yōu)化后報(bào)警性能等級(jí)為3，從報(bào)警優(yōu)化結(jié)果能夠明顯看出催化裂化裝置的報(bào)警管理水平得到了科學(xué)有效的提升。

圖4 催化裝置報(bào)警每日KPI趨勢(shì)分析Fig.4 Daily KPI trend analysis of catalyst unit alarm

(5)報(bào)警優(yōu)化結(jié)果

表3 催化裂化裝置報(bào)警優(yōu)化結(jié)果Tab.3 Alarm optimization results of catalytic cracking unit

4.結(jié)論

良好的報(bào)警管理是保證企業(yè)安全生產(chǎn)和裝置平穩(wěn)運(yùn)行的重點(diǎn)。本文提出的系統(tǒng)化、規(guī)范化報(bào)警管理優(yōu)化方法，進(jìn)一步完善了報(bào)警管理程序，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)報(bào)警管理模式，并輔以軟件相結(jié)合，為石化企業(yè)的報(bào)警管理優(yōu)化提供了科學(xué)有效的參考提升模式。