DCS报警系统存在问题分析及整改措施

1DCS报警系统存在问题分析及整改措施新疆克拉玛依石化公司葛晓强李荣李欣摘要：以具体案例为事实，详细分析装置集中控制系统报警存在的设置和管理的问题，针对存在的问题进行了整改，并制定了预防措施。关键词：报警；问题；整改引言目前炼厂日常操作采用最多的就是DCS（DistributedControlSystem）系统暨装置集中控制系统，装置DCS系统本身或生产工况发生异常时，系统能够利用计算机自动扫描，及时发现，及时发出信号，并在第一时间提醒和警示操作人员进行处理，必要时计算机还可以根据预先设定的计算机控制程序进行自动处理，这一全过程就是DCS的报警过程。报警基本包括系统报警和过程报警两种类型，具体表现形式是以下几种：A、相关位号的数据、图例颜色变化（变成红色或者黄色）；B、报警系统的声音提醒；C、灯光闪烁（变成红色或者黄色）；D、对于高级、完善的系统甚至可以实现自停、自应急等程序控制。报警体现了集中控制的先进性，同时为装置提供了安全保障。但是如果对报警设置和管理不当，又会造成处理不及时、安全隐患等诸多问题，下面就以具体实例来分析集中控制系统的报警存在的问题，并对存在的问题进行了整改，并制定了预防措施。1报警存在的问题1.1报警设置过多在一套装置上把很多的功能都赋予报警，如加氢装置调节阀数量多达上千个，对该调节阀限位大量设置报警，操作过程中是每间隔3秒钟、5秒钟就报警一个，DCS画面满盘数据闪烁，左上角不停地在闪黄色、红色的位号、数据，一天报警成千上万，不仅影响正常操作与监控，而且造成操作人员的麻痹思想，熟视无睹了。2统计某石化公司各生产装置在2010年4月26～5月2日报警数量，具体见表1所示。从表1中我们可以看到，单套装置报警非常多，按照岗位操作人员每分钟处理一个报警测算，实际报警远远超过了操作人员的处理能力，因此过多的报警信息，不但不能起报警作用，反而削弱了重要报警信息的预警提示功能。以2003年8月北美洲东部地区发生了一次大面积停电事故为例。【1】该地区电网长期超负荷运行,操作人员对泛滥的报警不重视,操作效率低下、同时缺乏对报警应急预案的培训和演练,使得事故状况恶化。表1某石化公司装置一周的报警数量统计表报警数26日27日28日29日30日1日2日蒸馏I套14001102901203510143129151118110949蒸馏II套69478284692610021078986催化裂化153612031802824536467229丙烷II套63043518342170277233743976丙烷III套879689878690690852614糠醛I套322125653456832526626焦化II套5268345615364263368229323695制氢I套780590735825803830859制氢II套359320487516580644708柴油加氢II套641114210671356125015211664加氢脱酸1124123811461205151014661540加氢处理382352578386615512662柴油加氢I套1635221012001913219624782761催化重整1234235689968215261012903苯抽提3068482010865029781117高压加氢I套12536125321263612668127181276812818高压加氢II套16831134561589814356138901339115893气体分馏2539152134403401385143024752脱硫II套2101433酸性水II套151501311820硫磺II套1101323低压瓦斯回收48001278公司合计617195280658490578706191960342647861.2报警设置过少有些装置又对报警参数少设或设置过宽，导致报警偏少，关键时候起不到利用计算机自动扫描、不能及时发现问题，并不能在第一时间发出提醒和警示信号作用。2005年12月英国Buncefield油库发生一起爆炸事故。【1】事故原因就是油3罐自动测量系统（ATG）在进汽油时无法正常工作，油进满、溢出约300吨汽油挥发形成油气云，遇过路的拉油罐车排气管喷出火星引爆油气云酿成大事故。事故造成20余座油罐被烧毁，43人受伤，直接经济损失2.5亿英镑，约35亿元人民币。这是一起典型的对高自动化控制的系统仪表参数报警设置过少，出现不报警、假数据、联锁不动作等，最终造成了重大安全隐患。1.3报警不及时响应日常操作中，存在操作不及时处理仪表故障，甚至有操作工嫌报警声音吵，操作工擅自关掉高液位报警和联锁，导致报警和联锁功能失灵等等一系列失误，最终酿成了大事故。2005年3月BP公司TexasCity炼油厂发生了一起爆炸事故。【1】事故造成15人死亡，180人受伤，主要过程和原因是：蒸馏检修后开工，塔底高液位操作（指标是0-3英尺，进油液位实际控制预计4英尺、想多进一点油作为装置循环垫底油，减少再引油次数），但是塔底排出物料流量报警未开，操作工也未确认，后来操作工嫌报警声音吵关掉了高位报警和自动联锁，被加热的原油从装满的分馏塔顶溢出，进入火炬系统，大量油品再从火炬烟囱喷出，油气被吸入停放在烟囱附近9米的未熄火作业车，引爆并炸毁了整个德州炼油厂。2报警整改措施2.1国际上的报警管理标准国际标准协会（ISA）和美国国家标准学会（ANSI）在2009年推出了一个新的标准ISA-18.2“ManagementofAlarmSystemsfortheProcessIndustries”英国EEMUA协会经过调查各制造业的生产的生产报警频次，制定了制造业的报警基准：日允许报警≯144次。具体见下表1。【2】表1报警行业基准列表42.2国内报警管理标准2010年9月6日国家安全生产监督总局下发了行业标准AQ/T3034-2010《化工企业工艺安全管理实施导则》。明文规定：化工生产装置“要有有效的报警系统”。该导则实施日期为2011年5月1日。2.3某公司报警管理标准2007年1月份，某石化公司下发了公司文件《DCS报警管理规定》，对生产装置DCS参数报警值的设置、报警的日常管理等，均有明确要求。总的原则：各装置报警应设置合理、数据有用、报警有效、必须响应。2.4具体整改实施措施2.4.1整改报警设置不合理问题我们按照参数类型将报警分为工艺参数报警、设备参数报警、系统参数报警、可燃可爆气报警。还可以按仪表报警类型将报警分为过程报警、软硬件报警，其中过程报警又可分为过程测量报警、测量参数超限报警、测量断线报警、测量值超设定值报警、测量值速率变化超过设定点报警、阀位设定超限报警、控制回路输出断线报警、检测回路关闭报警、回路校验报警、数据出错报警、公共点报警；软硬件报警又可分为软件缺失报警、CPU、IO卡件故障报警、通讯报警、控制器内部机柜内部元件报警、运算数据报警、历史报警。由于报警分类繁多，专业性非常强，以至于很多报警提示我们装置操作人员及技术人员都不熟悉，为此我们对各装置报警按参数类型进行分类统计，结果见表2。从表中我们可以看到，四类报警中工艺参数报警、设备参数报警各占40%左右，系统参数报警和可燃气参数报警各占10%左右。通过进一步摸底分析，工艺参数报警中很大一部分属于停用设备或回路报警，还有部分参数设置不合理现象；设备参数报警主要是仪表软硬件报警，多属于装置建设时仪表组态设置了大量无效报警未及时消除，以及仪表现场管理不严导致的软硬件报警；系统参数报警多属于无效设置长期缺乏管理所致；可燃气参数报警多属于设备故障导致的误报。以上都是可以通过管理工作和技术工作进行优化的报警，需要我们开展报警专项整治工作。5表－2报警分类统计表（4月26日—5月2日）报警类型工艺参数设备参数系统参数可燃可爆参数蒸馏I套2934530975122278967蒸馏II套22732399947695催化裂化30342375660528丙烷II套5469577322791671丙烷III套19052011794582糠醛I套12741345531389焦化II套11422893924831987制氢I套19522060813596制氢II套13011373542398汽柴油加氢II套311132841296950加氢脱酸42463323923738加氢处理12551325523384汽柴油加氢I套5182546921591583催化重整310132731292947苯抽提127213702452006高压加氢I套3192333697133019754高压加氢II套4770937337103718297气体分馏10951857023811904脱硫II套6511酸性水II套4636108硫磺II套5411低压瓦斯回收181443公司合计1668001549585378342390从表中我们可以看到，四类报警中工艺参数报警、设备参数报警各占40%左右，系统参数报警和可燃气参数报警各占10%左右。某石化公司组织检维修中心仪表专业人员认真分析每套装置的情况，处理软硬件报警及过程报警中非过程测量报警，消除了各装置每天海量的系统本身产生的无效报警。对日报警288次（EEMUA标准1次/5分钟）的装置，组织车间工艺技术人员进行报警原因分析，对单个参数日报警频次大于20次的，重新查设计、查规范，借鉴同行业经验，经过专业处室审批评价并设置合理的报警数值，消除了大量设置不合理报警。对故障设备进行更换，对停用流程停用报警，对测量量程不合适及使用不配套的问题仪表，进行更换。同时开发了报警统计小程序，可以快捷统计报警情况。经过3年时间，持续不断开展规范管理装置DCS报警工作，公司各生产装置DCS报警频次显著下降，以某石化公司催化装置报警优化前后报警数量变化图6图1催化装置5月报警情况图2催化装置4月到7月报警数变化情况图目前公司单装置报警一般不超过100次/日，公司总报警正常情况在600-800次/日，生产特别平稳时可以达到500次左右，生产有所波动时在900-1500次不等。2.4.2建立报警日常管理奖惩制度管理部门将按照每套装置日报警144次进行定量管理，对超频次报警、超标报警且不作为的单位、岗位和操作个人，列入工艺管理进行巡检、通报、讲评和月考核。对每套装置报警的分布、频繁产生原因，进行统计分析，应用统计技术以及国际上解决报警的通行方法---6个标准差（6SIGMA）方法进行深层次管理，【2】不断销减。当报警总数低到一定程度，继续提高标准和要求，进行新一轮报警管报警数变化图0100002000030000400005000060000700004月4月5月5月5月5月6月6月6月6月7月7月7月7月报警数处理仪表软硬件报警处理测量超限、断线等报警处理测量过程阀位报警调整参数报警上下限催化装置5月报警情况050100150200250300350135791113151719212325272931日报警7理，以争取螺旋式不断上升和进步。2.4.3培养全体员工正确的报警管理理念严格报警分级管理；严格报警有效性管理；严肃报警的及时响应管理；严肃报警的处理优先顺序管理；严肃报警的事后分析管理，让所有员工领会“操作参数的正常范围是绿区，出现异常但可以接受范围是黄区，出现异常但勉强能够接受范围是红区，红区之上是生产波动，生产波动之上是事故”的分级观念，切实发挥好集中控制系统中报警的作用，把装置的平稳、高效运行放在首位，将是实现装置平稳、长周期的必然保证。参考文献[1]EEMUAAlarmsystems,aguidetodesign,managementandprocurement,Publication191[2]PeterJofriet，AlarmManagement[J],CHEMICALENGINEERING,2005年2月刊.锦州石化计量综合管理平台权限设计与应用崔鹏1，刘成（1.中国石油锦州石化分公司信息中心，辽宁省，锦州市，邮编121000；2.中国石油锦州