蔡云

（中國(guó)寰球工程公司大慶石化工程有限公司，黑龍江大慶163714）

對(duì)乙烯生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的各種DCS系統(tǒng)報(bào)警進(jìn)行分類(lèi)、顯示和報(bào)告，可以幫助操作員實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警管理，識(shí)別報(bào)警區(qū)域，把精力集中在操作上，正確應(yīng)對(duì)各種異常狀況；減少報(bào)警數(shù)量，可以緩解操作員的壓力，縮短操作員應(yīng)對(duì)事故的時(shí)間；提高工廠安全，降低發(fā)生嚴(yán)重環(huán)境事故的風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)對(duì)各種KPI（關(guān)鍵性能指標(biāo)）的分析［1］，找到改善提高的機(jī)會(huì)；通過(guò)各種報(bào)告，鞏固和加強(qiáng)對(duì)報(bào)警和過(guò)程信息的分析，可以為乙烯生產(chǎn)提供更多的信息。通過(guò)統(tǒng)計(jì)梳理關(guān)鍵報(bào)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(bào)警問(wèn)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(bào)警很多，經(jīng)常出現(xiàn)報(bào)警泛濫狀況；有些關(guān)聯(lián)報(bào)警，一旦觸發(fā)報(bào)警就是幾個(gè)甚至十幾個(gè)報(bào)警同時(shí)報(bào)，有的是瞬閃報(bào)警，每次觸發(fā)只報(bào)短短幾秒鐘又恢復(fù)正常，有的陳舊報(bào)警，參數(shù)一直處于報(bào)警狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有恢復(fù)正常，有的是間歇報(bào)警，一段時(shí)間內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)報(bào)警。

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

該化工廠2套乙烯裝置在未引入報(bào)警管理系統(tǒng)實(shí)施報(bào)警分級(jí)管理時(shí)的單個(gè)月份的DCS系統(tǒng)的報(bào)警數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

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

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

2 實(shí)施DCS系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)管理的要求及目標(biāo)

2.1 DCS系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)管理的指標(biāo)要求

參照工業(yè)設(shè)備和材料用戶(hù)協(xié)會(huì)（EEMUA）于1998年發(fā)布的EEMUA191關(guān)于DCS系統(tǒng)報(bào)警管理的行業(yè)指南，美國(guó)儀表自動(dòng)化協(xié)會(huì)（ISA）和國(guó)際電工協(xié)會(huì)（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(bào)警系統(tǒng)管理標(biāo)準(zhǔn)中明確了典型KPI指數(shù)：（1）平均報(bào)警數(shù)量不超60個(gè)/h；（2）報(bào)警數(shù)量最大不超600個(gè)/h［3］。

2.2 DCS系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)管理的終極目標(biāo)

DCS系統(tǒng)報(bào)警必須要引起操作人員的響應(yīng)動(dòng)作；不需響應(yīng)的均不需要；報(bào)警分級(jí)管理解決的問(wèn)題包括報(bào)警泛濫、報(bào)警設(shè)置管理失控、操作員負(fù)荷過(guò)重，錯(cuò)過(guò)重要報(bào)警，導(dǎo)致非計(jì)劃停工［4］。

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

3 DCS系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)管理需要重點(diǎn)推進(jìn)工作

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

3.1 前期準(zhǔn)備

組織編制各類(lèi)報(bào)警設(shè)置、報(bào)警響應(yīng)、管理、維護(hù)等管理內(nèi)容與要求。（1）報(bào)警是指在生產(chǎn)過(guò)程中工藝偏離、設(shè)備故障或其它異常狀態(tài)下，通過(guò)視、聽(tīng)感官形式或其它消息形式通知相關(guān)人員進(jìn)行關(guān)注或響應(yīng)的信息；（2）過(guò)程報(bào)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(jì)要求導(dǎo)致的報(bào)警；裝置運(yùn)行過(guò)程中（振動(dòng)、位移、溫度、壓力等）轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)超出設(shè)備良好運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)范圍導(dǎo)致的報(bào)警；環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等超出有關(guān)條文規(guī)定范圍導(dǎo)致的報(bào)警；（3）安全報(bào)警是指有毒氣體、可燃?xì)怏w、煙霧感測(cè)器、火焰檢測(cè)器等安全儀表的報(bào)警；（4）維護(hù)報(bào)警是指裝置儀表故障等原因?qū)е碌膱?bào)警；（5）系統(tǒng)報(bào)警是指DCS系統(tǒng)出現(xiàn)的通訊錯(cuò)誤以及系統(tǒng)軟、硬件故障等導(dǎo)致的報(bào)警；（6）提示性報(bào)警是指不會(huì)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(bào)警，只用來(lái)提醒操作人員進(jìn)行參數(shù)調(diào)整；（7）預(yù)設(shè)報(bào)警值是指DCS系統(tǒng)的模擬變量超出某個(gè)變化范圍的報(bào)警；（8）報(bào)警泛濫是指報(bào)警率高，操作人員無(wú)法處理的情況。

3.2 報(bào)警分級(jí)

為實(shí)施乙烯生產(chǎn)DCS系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)管理，避免工藝操作人員因報(bào)警泛濫無(wú)法及時(shí)進(jìn)行工藝操作調(diào)整，按報(bào)警后果和響應(yīng)時(shí)間，將乙烯生產(chǎn)DCS系統(tǒng)報(bào)警分為3級(jí)，見(jiàn)表2。

表2 DCS系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)方法

1級(jí)報(bào)警是指嚴(yán)重事件報(bào)警，會(huì)影響裝置的正常運(yùn)行，一旦報(bào)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(shí)處置，將會(huì)造成嚴(yán)重后果。這些報(bào)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(bào)警、一級(jí)聯(lián)鎖保護(hù)報(bào)警等等。

2級(jí)報(bào)警是指重要事件報(bào)警。裝置正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生某些重要變化，同樣需要相關(guān)人員進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注甚至采取必要的措施。如不能及時(shí)進(jìn)行關(guān)注，有可能觸發(fā)2、3級(jí)聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作、引起重大設(shè)備損壞、環(huán)保指標(biāo)超標(biāo)報(bào)警等。

3級(jí)報(bào)警是指一般提示性報(bào)警。報(bào)警發(fā)生后，如果一直未確認(rèn)或處理，也會(huì)對(duì)裝置正常運(yùn)行產(chǎn)生一定影響。這些報(bào)警可觸發(fā)的事件諸如過(guò)濾器壓差高等工藝條件超出正常操作范圍的報(bào)警。

工藝、設(shè)備管理部門(mén)應(yīng)綜合考慮裝置實(shí)際，組織對(duì)所有報(bào)警進(jìn)行科學(xué)、合理、明確的等級(jí)劃分，編制裝置報(bào)警臺(tái)賬。臺(tái)賬的內(nèi)容應(yīng)包括儀表位號(hào)、儀表名稱(chēng)、預(yù)設(shè)報(bào)警值及報(bào)警級(jí)別［5］。

3.3 報(bào)警顯示

為使報(bào)警更利于監(jiān)控和識(shí)別，采取字體顏色及報(bào)警聲音將DCS系統(tǒng)給級(jí)別報(bào)警進(jìn)行區(qū)分，每級(jí)報(bào)警采用唯一的字體顏色和唯一的報(bào)警聲音，各級(jí)報(bào)警顏色和聲音設(shè)置見(jiàn)表3。

表3 各級(jí)報(bào)警顏色和聲音設(shè)置

在報(bào)警信息未被確認(rèn)前，報(bào)警信息會(huì)在DCS系統(tǒng)報(bào)警欄中一直閃爍，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警聲音；經(jīng)過(guò)確認(rèn)后，閃爍停止，同時(shí)，報(bào)警聲音消失。

3.4 預(yù)設(shè)報(bào)警值的設(shè)定

觸發(fā)聯(lián)鎖保護(hù)的DCS系統(tǒng)報(bào)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(jìn)行設(shè)定；安全報(bào)警的預(yù)設(shè)報(bào)警值應(yīng)根據(jù)相關(guān)安全要求設(shè)定；提示性報(bào)警的預(yù)設(shè)報(bào)警值根據(jù)裝置運(yùn)行需求設(shè)定。各級(jí)各類(lèi)報(bào)警的預(yù)設(shè)報(bào)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(jìn)行動(dòng)態(tài)修訂。

3.5 報(bào)警響應(yīng)

DCS系統(tǒng)報(bào)警信息一經(jīng)產(chǎn)生，操作人員應(yīng)快速識(shí)別、確認(rèn)并采取必要調(diào)整措施。無(wú)法確認(rèn)、處理的，應(yīng)立即通知班長(zhǎng)、管理或技術(shù)人員及時(shí)處理。

4 DCS系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)管理的實(shí)施方法

當(dāng)DCS系統(tǒng)1、2級(jí)異常報(bào)警時(shí)，操作員應(yīng)及時(shí)登記，與班長(zhǎng)對(duì)報(bào)警原因進(jìn)行初步分析，并采取處理措施；技術(shù)員下班前應(yīng)對(duì)當(dāng)日異常報(bào)警內(nèi)容、報(bào)警原因分析及處理措施進(jìn)行審查、答復(fù)；生產(chǎn)主任下班前應(yīng)對(duì)異常報(bào)警登記表內(nèi)容進(jìn)行審核。

車(chē)間應(yīng)指定專(zhuān)人統(tǒng)計(jì)、匯總當(dāng)日發(fā)生的1、2級(jí)異常報(bào)警及其原因分析、處理措施，跟蹤異常報(bào)警問(wèn)題的閉環(huán)管理情況。2級(jí)以下異常報(bào)警由車(chē)間掌握；1級(jí)異常報(bào)警必須向分廠調(diào)度室匯報(bào)；特別是對(duì)裝置安全生產(chǎn)影響較大的異常DCS報(bào)警應(yīng)及時(shí)上報(bào)有關(guān)部門(mén)，再由有關(guān)部門(mén)及時(shí)組織進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)分析、處理。異常報(bào)警管理流程見(jiàn)圖1。

圖1 異常報(bào)警管理流程

5 報(bào)警分級(jí)管理實(shí)施及效果評(píng)估

該廠2套乙烯生產(chǎn)的DCS報(bào)警分級(jí)管理利用YOKOGAWA報(bào)警報(bào)告和分析（Exaquantum/ARA）軟件來(lái)獲取警報(bào)和事件消息并處理來(lái)自ICSS的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)web頁(yè)面來(lái)顯示和分析數(shù)據(jù)。Exaquantum/ARA作為ICSS的1個(gè)組成部分，獨(dú)立于連接的系統(tǒng)(如DCS、SIS、FGS等)運(yùn)行。Exaquantum使用DCOM與進(jìn)程層進(jìn)行通信。業(yè)務(wù)IT需求指定是否允許從業(yè)務(wù)級(jí)連接到連接到流程級(jí)的系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 DCS報(bào)警系統(tǒng)架構(gòu)

通過(guò)對(duì)1、2級(jí)報(bào)警狀況進(jìn)行分析，按照?qǐng)?bào)警情況及發(fā)生原因類(lèi)型可以歸納為4類(lèi)。（1）工藝操作問(wèn)題，如工藝參數(shù)調(diào)整偏離報(bào)警設(shè)置值、工藝波動(dòng)造成的報(bào)警等；（2）設(shè)備故障，如密封油壓力低、機(jī)組振動(dòng)導(dǎo)致的報(bào)警；（3）儀表問(wèn)題，如變送器故障、SIS通訊造成的信號(hào)失效等；（4）報(bào)警值設(shè)置問(wèn)題，如報(bào)警優(yōu)先級(jí)、上下限設(shè)置不當(dāng)造成的報(bào)警等。

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

自2020年1月利用橫河ARA報(bào)警管理系統(tǒng)開(kāi)展報(bào)警分級(jí)管理優(yōu)化后，2套乙烯裝置的報(bào)警典型KPI指數(shù)得到了優(yōu)化。至2020年7月，月報(bào)警總數(shù)量由58萬(wàn)多個(gè)（約800個(gè)/h）降至15萬(wàn)多個(gè)（約200個(gè)/h），降幅達(dá)74%，ARA報(bào)警管理系統(tǒng)投用成效顯著。而且，該ARA報(bào)警管理系統(tǒng)仍在持續(xù)優(yōu)化中。

6 結(jié)論

引入ARA報(bào)警管理系統(tǒng)實(shí)施乙烯生產(chǎn)DCS系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)管理，對(duì)各種報(bào)警進(jìn)行分類(lèi)，顯示和報(bào)告，可實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警管理和識(shí)別報(bào)警區(qū)域：減少報(bào)警數(shù)量，可緩解操作員壓力，縮短應(yīng)對(duì)事故的時(shí)間；提高工廠安全，降低發(fā)生嚴(yán)重環(huán)境事故的風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)對(duì)各種報(bào)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(jī)會(huì)；通過(guò)各種報(bào)告，加強(qiáng)對(duì)報(bào)警和過(guò)程信息分析，為生產(chǎn)提供信息；通過(guò)統(tǒng)計(jì)梳理關(guān)鍵報(bào)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。