报警管理在乙烯裂解装置上的应用

     石油化工企业普遍采用的分散控制系统（DCS）系统，为操作人员监控工艺过程提供了有力保障，DCS在报警方面的强大功能，为生产过程的安全运行起到了重大的作用。在DCS中，几乎每一个组态点都可以设置多个报警（一个PID回路通常可设置测量报警、偏差报警、BADPV等10多个报警），通常，一个普通操作员在操作波动的情况下，每一分钟只能处理一个报警，报警点的过度设置，不仅起不到应有的预警作用，有时反而会干扰操作人员的正常判断和合理处置，甚至导致重大事故的发生，因此，对报警进行有效管理，显得十分迫切，虽然目前的DCS已经具备一定的报警管理功能，如可以对报警添加注释、对报警点进行分组管理，有的DCS系统还可对报警进行屏蔽，但是，这些功能远远不能满足用户对实时报警进行管理的需求，用户需要有更为有效的采集、储存、测量和分析手段，以持续改进报警系统，Matrikon Alarm Manager正是这样一款工具软件，它能实时、自动生成遵循标准的KPI（Key Performance Index）关键性能图表，通过WEB服务器，还可使管理人员在办公室了解DCS中正在发生的报警状况，报警管理对于类似乙烯这样仪表设备数量众多的装置，效果比较明显。
      一、裂解装置实施报警优化前后的效果
　　在完成对某裂解装置各单元的报警优化工作后，装置的总报警数由21564（统计自2012/7/15至2012/8/15）减少了约51%，至10673（统计自2012/9/5至2012/10/05）；操作工对报警的干预率从276268减少了约38%，至171565。
　　二、报警管理的性能指标（KPI）
　　EEMUA 191关于《报警系统——设计、管理和采购导则>，对报警性能指标提出了一些指导意见，下面结合在乙烯裂解中报警管理中的应用，对目标和执行情况进行对比。
　　1 最大报警率
　　定义：在某一时间段内，把报警日志（Log）分成连续的10分钟时间片来计算，计算工厂在有波动时的报警数量（也就是在工厂操作糟糕情况下，任何10分钟操作员被通知的报警数量）。EEMUA建议：每个操作工在装置扰动状态下，10分钟内接收到的报警数量小于10个是易于处理的（predictable），报警数量大于20个是很难应付的。乙烯裂解装置报警优化项目确立的目标是<15个/10Min。
　　2 平均报警率
　　定义：在某一时间段内，报警总数除以时间间隔数的值。EEMUA建议：每个操作工每5分钟平均接收到1个报警是易于处理的，每10分钟少于1个是可接受的。乙烯裂解装置报警优化项目确立的目标是<2个/10Min。
　　3 扰动报警百分比（%Upset or%burst）
　　定义：在某一时间段内，若把报警日志分成连续的1小时时间片段，计算报警数量超过30个的报警时间片段数占总时间片段数的百分比。EEMUA建议扰动报警百分比应在1%～3%之间。乙烯裂解装置报警优化项目确立的目标是<2%。
　　4 静态报警负荷指标
　　这是衡量DCS中在组态阶段所设置的报警数量是否合理的指标，一个好的报警系统，既要避免某区域所发生的报警数量过多，也要避免报警数量太少，在设计阶段，就应该考虑报警数量的合理性。EEMUA建议：每个PID回路控制器回路平均设4个报警值，而每个模拟量和数字量信号平均设1～0.4个报警。
　　5 报警优先级分布
　　确定优先级的目的是使操作员在DCS报警在出现大量报警时，能易于辨别重要的报警，一个良好的报警系统应具有这样一个特点：报警优先级越高报警发生的频率越低。EEMUA建议：报警级别在静态（指在设计或DCS组态时）情况下，基本应符合下列比例，即：紧急报警占5%～10%、高级占15%～35%、低级报警占55%～80%；而在装置运行阶段（“实时”报警），动态的报警优先级分配应大致服从以下比例：紧急报警占1%～5%；高级报警占15%～20%；低级报警占75%～80%。
　　事实上，在报警系统的设计阶段，很难使静态优先级报警比例控制在EEMUA所建议的指标内，也没有必要严格控制静态报警优先级比例控制，因为动态KPI指标才是我们关心的，许多在静态时设置为紧急优先级的报警在投入运行后很少会发生，例如，可燃气体检测器报警、事故停车和安全系统的报警，这些都会影响动态指标；但另一方面，如果静态报警分布严重偏离基准，也会导致动态指标的偏离。