柴油加氢装置报警管理研究的背景及意义

柴油加氢装置报警管理研究的背景及意义

胡永成

中国石油广西石化公司 535000

摘要：石化装置普遍存在 DCS 参数报警设置过于随意，报警值设置不合理以及报警系统功能较低的现象。由此带来了误报、漏报和报警泛滥的问题。过高的报警率降低了操作员关注重要报警的概率，使之不能对关键报警做出有效反应，甚至不能胜任警戒性任务。这使得花费大量投入所实现的报警功能闲置，给石化装置的安全生产带来了极大的隐患。

关键词：柴油加氢装置；报警优先级

目前石化装置普遍存在 DCS 参数报警设置过于随意，优先级设定较差以及报警系统功能较低的现象，此类现象第一会导致装置在正常生产中经常出现误报、漏报的情况，从而引起操作工产生报警麻痹，影响真正报警时的紧急响应；其二当装置出现紧急波动时，DCS 画面短时间大面积的报警，会使操作员工无所适从，从而影响装置的紧急处理。上述两类现象不仅使花费大量投入所实现的报警功能闲置，也都给石化装置的安全生产带来了极大的隐患。

加氢精制过程大都采用集散控制系统（DCS）进行控制，而 DCS 系统大多带有功能简单的报警管理系统。调研加氢装置后发现，加氢装置的报警管理普遍存在管理不规范、报警数据中冗余和虚假信息较多、没有有效的报警分析优化手段，从而导致工艺技术人员无法通过报警信息准确掌握装置的实际情况，而真正有效的信息却淹没在大量的报警数据中。在当故障发生时，由于系统内部的相互作用关系，再加上一些冗余报警设置，会接连出现很多报警，操作员难以分辨报警根源，并采取正确的处理措施，致使重大恶性事故发生。因此，如何对装置的报警信息进行科学的优化和管理是实现安全生产的一个十分紧迫的课题。

报警系统的评估主要是验证报警系统是否满足期望要求，并找出该阶段发现的问题来有针对性的对报警系统进行优化，可以帮助操作员识别潜在问题、识别异常事件的根本原因、减少不必要报警的频率。目前，基于报警系统用户需求，已经提出了一些切实可行的评价指标，常见的指标有平均报警率、扰动报警率、最大报警率、报警泛滥率、

搁置报警、常驻报警、平均报警延时、确认报警平均延时等。EEMUA 中定义了报警系统的 5 个性能等级——过载、被动、稳定、鲁棒、预测，来为特定装置的评估设定恰当的等级，该性能等级可作为报警系统性能改进的参考。

Modarres 等把目标树应用于设计优化报警系统，从而将报警信息、操作员操作信息、操作失败信息和专家知识库结合起来中实现报警系统的评估。Kondaveeti 等认为报警评估能够反映报警系统优化情况，应对报警系统进行周期性评估，他们应用高密度报警图（HDAP）和报警相似色彩图（ASCM）来表现报警数据，依据报警日志对报警效率进行评估，并将改进结果在工业过程中进行实例应用，有效的辨识了抖振报警、关联报警等滋扰报警，提高了报警系统效率。Liu 等介绍了装置报警系统在非正常状态下基于虚拟主体模型的评估方法，该方法优点是能够报警日志数据匮乏的情况下进行评估，并确定装置的薄弱环节，为改进报警系统提供目标。

现有研究均存在不足，目标树的方法要求专家知识库必须包含装置在所有工况下的数据信息而且必须准确，这在实际中往往很难达到。进行周期性评估，经常改变报警过程参数，会令操作员很难适应，而且会影响正常生产。虚拟主题模型有一定的借鉴意义，但不切实用。国内学者也进行了相关研究，无论采用哪种评估方法，都应针对报警系统的用户需求，有针对性的采用切实可行的评价指标，参考相关国际标准，如 EEMUA-191、ISA-18.2 标准等，结合操作员满意度，进行合理的分析评估。

同一故障或运行异常会同时引发多个报警。大量的报警出现将提供过多无用信息，干扰控制员准确诊断故障，致使报警系统失去保护作用。对多个报警进行优先级设置能有效的抑制无效报警与滋扰报警，突出根源报警，将需要操作员立即处理的报警数目减少到操作员可以接受的水平，使得当报警泛滥时，操作员可以有效进行处理。报警优先级表征报警的严重程度。EEMUA（工程设备与材料用户协会）、ISA（国际自动化协会）等提出了报警优先级分布指导。装置中用不同的画面颜色和声响来显示各优先级报警。

在报警优先级量化规则上，EEMUA-131-2007 规定报警必须有明确的优先级（３～５级），并以清晰的方式呈现给控制员，即不同优先级要配置不同的、容易区分的声音和颜色，方便控制员做出响应判断。API-1167-2010《管道 SCADA 系统报警管理》为管道行业制定了一个优先级评定矩阵，把响应时间以 5 分钟、15 分钟、30 分钟为节点分为四级，后果严重度分为次要的、主要的、严重的三级。

在报警优先级问题上国内外研究比较少，现有研究中关于优先级的划分大多仅关注了后果严重度和响应时间。当前主流报警优先级设定方法操作性差，在进行装置报警系统优化时由于考虑维度少而无法较好优化报警系统优先级。较好的的优先级设定方法能够来指导操作员对装置运行状态进行快速评估，降低装置风险，尤其是在报警泛滥时，能够得到关键报警，过滤次要（低风险或非关键）报警。

参考文献：

[1] Modarres M, Cadman T. A method of alarm system analysis for process plants[J]. Computers & chemical engineering, 1986, 10(6): 557-565.

[2] Kondaveeti S R, Izadi I, Shah S L, et al. Graphical tools for routine assessment of industrial alarm systems[J]. Computers & Chemical Engineering, 2012, 46: 39-47.

[3] Liu X, Noda M, Nishitani H. Evaluation of plant alarm systems by behavior simulation using a virtual subject[J]. Computers & chemical engineering, 2010, 34(3): 374-386.

[4]臧灏,李宏光,杨帆,黄德先. 流程工业报警系统传统评估方法分析及改进[J]. 化工学

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