張思媛

【摘要】為了減小因設(shè)備故障給石化行業(yè)帶來的負(fù)面影響，社會各界致力于引進新設(shè)備材料等硬件的同時在過程監(jiān)控系統(tǒng)方面不斷改進。文章對石油化工設(shè)備報警管理存在的問題進行分析，其次對構(gòu)建石油化工設(shè)備智能預(yù)警系統(tǒng)進行研究論述。

【關(guān)鍵詞】石油化工設(shè)備；報警管理；智能預(yù)警系統(tǒng)

智能預(yù)警系統(tǒng)將安全科學(xué)技術(shù)、相關(guān)數(shù)學(xué)模型方法、信息化管理技術(shù)等集成能夠?qū)υO(shè)備異常情況進行科學(xué)分析從而實現(xiàn)預(yù)警，彌補傳統(tǒng)報警系統(tǒng)的不足。智能預(yù)警系統(tǒng)是石化設(shè)備可靠運行的強有力保障，也是對設(shè)備進一步優(yōu)化、控制和故障診斷的基礎(chǔ)。

一、石化設(shè)備報警管理存在的主要問題

1.1系統(tǒng)關(guān)聯(lián)度低，信息孤立

各設(shè)備系統(tǒng)間相對獨立信息通道專一，只有到現(xiàn)場才能解釋設(shè)備通訊協(xié)議，增加了現(xiàn)場調(diào)試時間和大量的人力，浪費了網(wǎng)絡(luò)資源，不利于推廣；各設(shè)備通道有相對獨立的計算機軟件控制，增加了設(shè)備運行管理的成本，故障發(fā)生時不易及時發(fā)現(xiàn)和處理；受通信協(xié)議和其他平臺的限制，影響設(shè)備的傳輸速度，其他通訊功能設(shè)備接入受阻，設(shè)備信息得不到充分的利用。

1.2報警過程混亂

報警數(shù)量眾多和無序使得大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的實時監(jiān)控和故障診斷并不理想，報警信號主要通過設(shè)置某個變量的報警限和判斷準(zhǔn)則來產(chǎn)生，由于設(shè)計的隨意性較大，產(chǎn)生的報警數(shù)據(jù)中存在大量的冗余和虛假信息，這些稱為無效報警，而真正有效的信息卻淹沒其中，反而影響報警效果。據(jù)實際考察，很多操作員憑借經(jīng)驗對大量報警視而不見，使得報警無法發(fā)揮至最佳效果，報警發(fā)生時由于系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用關(guān)系，加上一些冗余報警設(shè)置，會接連出現(xiàn)很多報警，使人難以分別真實的報警源頭，這種情況稱為警涌。

二、石油化工設(shè)備智能預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)建

2.1智能預(yù)警系統(tǒng)簡介

20世紀(jì)80年代初我國開始研究預(yù)警管理，經(jīng)歷了定性為主到定性定量相結(jié)合等過程的轉(zhuǎn)變。智能預(yù)警系統(tǒng)是對報警狀態(tài)進行監(jiān)測、通訊、記錄的軟硬件結(jié)合的過程，在報警管理的基礎(chǔ)上借助一些算法模型或?qū)I(yè)關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)預(yù)警，通過人機交互提醒操作人員及時評估采取相關(guān)行動，有效的預(yù)防緊急停車系統(tǒng)啟動帶來的經(jīng)濟損失甚至更嚴(yán)重的后果。

2.2石化設(shè)備智能預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能預(yù)警系統(tǒng)是建立在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和人機交互基礎(chǔ)上的綜合性系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)監(jiān)測，參數(shù)分析，故障預(yù)警等多個系統(tǒng)，縱觀國內(nèi)外報警管理現(xiàn)狀及事故案例，多數(shù)事故是由于操作人員的不正確對待導(dǎo)致的，考慮到人的局限性，進一步分析其根本原因在于現(xiàn)行報警管理系統(tǒng)智能化水平不高，報警過程混亂，人機交互不科學(xué)。這節(jié)主要圍繞報警混亂這一問題進行系統(tǒng)的構(gòu)建，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1石化設(shè)備智能預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)主模塊功能介紹：

1）在線數(shù)據(jù)監(jiān)測子系統(tǒng)模塊。一個完整的石化設(shè)備系統(tǒng)是由若干個設(shè)備或設(shè)備的若干個部件組成，對若干個設(shè)備或設(shè)備的若干個部件安裝在線監(jiān)測子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以根據(jù)故障類型或報警類型來劃分子系統(tǒng)，目的是便于對數(shù)據(jù)進行分類管理。

2）數(shù)據(jù)集成模塊。主要是對在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的集成，數(shù)據(jù)集成后與動態(tài)數(shù)據(jù)庫、靜態(tài)數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫及規(guī)則庫等整合以進行梳理比對，提取有用的數(shù)據(jù)作下一步的分析。

3）數(shù)據(jù)分析模塊。通過成分分析法、模式聚類、最小二乘支持向量機、模糊信息處理等一些算法或?qū)I(yè)性關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)預(yù)警，這部分是智能預(yù)警的核心，主要從設(shè)備故障和故障報警兩方面實現(xiàn)，在接下來的段落中將具體介紹這部分內(nèi)容。需要說明的是此模塊在設(shè)計時需根據(jù)企業(yè)及企業(yè)內(nèi)設(shè)備具體情況擇取適當(dāng)?shù)乃惴ú椴僮魅藛T配以必要的說明。

4）故障預(yù)警模塊。通過人機交互界面進行預(yù)警，自動生成人性化KPI報告，供操作人員參考，采取合理的應(yīng)對措施，這一部分目前Honeywell公司的A-larm Management軟件做得比較好。

2.3數(shù)據(jù)分析模塊

2.3.1設(shè)備故障智能檢測

1）故障與設(shè)備關(guān)聯(lián)度分析。設(shè)備與設(shè)備之間可能互有關(guān)聯(lián)，每個設(shè)備或設(shè)備各部件的故障也可能存在交集，其關(guān)系如圖2所示。鑒于各企業(yè)設(shè)備體系不同，企業(yè)可根據(jù)自身情況運用事故樹等方法將設(shè)備和故障類型分類，并進行關(guān)聯(lián)度分析。

圖2設(shè)備故障關(guān)聯(lián)圖

2）故障類型及影響因素分析。設(shè)備故障和故障之間、影響因素之間也互有關(guān)系，當(dāng)故障影響因素過多時可以通過一些方法進行優(yōu)化。

2.3.2報警優(yōu)化設(shè)計

1）單變量報警。單變量報警通過設(shè)置報警限生成報警信號，主要存在誤報和漏報問題，二者存在此增彼減的矛盾，其關(guān)系遵從ROC曲線。對于報警限工業(yè)上典型的處理方法有：濾波，延遲和死區(qū)。

2）多變量報警。目前我國石化企業(yè)對報警的設(shè)置主要是單變量限值或經(jīng)驗主義，但發(fā)生警涌時通常會出現(xiàn)多個報警，往往會涉及到多個變量?，F(xiàn)行還沒有普遍的算法來準(zhǔn)確計算出多個報警的限值，但可以通過一些算法結(jié)合企業(yè)報警實際對報警進行優(yōu)化。如報警變量間的關(guān)系如圖3所示。

圖3報警變量關(guān)聯(lián)圖

在處理過程中操作人員發(fā)現(xiàn)煙機振動趨勢與煙機輪盤冷卻溫度有關(guān)聯(lián)，輪盤冷卻溫度上升，煙機振動下降，振動曲線與溫度曲線存在相反波峰波谷現(xiàn)象，操作員將這兩類報警歸為同組報警；此外操作人員結(jié)合“中石化資深診斷專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)：當(dāng)振動超過1倍時，需注意；當(dāng)振動超過2倍時，嚴(yán)密注意；當(dāng)振動超過2.5倍時，必需停機”，將上述其余四個超過報警限值的測點報警做了濾波處理。通過此次報警數(shù)據(jù)的整理，對預(yù)警系統(tǒng)進行了優(yōu)化。

四、展望

智能預(yù)警系統(tǒng)作為過程監(jiān)控管理的一部分對石化企業(yè)安全生產(chǎn)工作的保障至關(guān)重要，于操作者而言可以通過有效的減少報警改善操作人員的工作環(huán)境，于企業(yè)而言提高設(shè)備的可靠性可以增加綜合效益，提高生產(chǎn)效率和安全性。智能預(yù)警是信息技術(shù)，安全科學(xué)技術(shù)與管理的高度集合，是過程監(jiān)控發(fā)展的必然方向。由于我國智能預(yù)警技術(shù)起步較晚，與國外存在一定差距，很多問題有待研究，需結(jié)合我國石化行業(yè)性質(zhì)，參照國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，兼顧企業(yè)自身設(shè)備特點做好這方面的研究工作。

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