过程报警合理化设置方法及其应用

赵 虹

(杜邦中国集团有限公司上海分公司，上海 201203)

过程报警合理化设置方法及其应用

赵 虹

(杜邦中国集团有限公司上海分公司，上海 201203)

通过定义报警设定点、响应时间及优先级确定方法等，详细介绍了过程报警合理化的设置方法。该方法在某厂工业碱性废水处理系统中的应用结果表明：报警设置合理，笔者所提方法具有可行性。

报警 合理化设定点 响应时间 报警优先级 干扰报警

DCS系统出现后，报警管理成为了工业生产中的普遍问题。报警的目的是用声和(或)光的方法来通知操作人员设备出现故障、工艺偏离或异常状态。根据文献[1]的描述，合理优质的报警应具备相关性、唯一性、实时性、优先级及可理解性等特点。但是随着DCS系统的广泛使用，相对于原来的模拟报警盘而言，报警的增加非常容易，使得报警越来越多，操作人员所要处理的点数急剧增加。如果报警设置的不合理便会产生报警振荡、瞬时报警、陈腐报警、报警洪水及重复报警等干扰报警。为此，需要通过定期监控和评估报警系统的性能，来确定报警系统是否符合原则中的定义，如果不符合，则需要考虑重新分析报警，使报警系统合理化。在此，笔者介绍了过程报警合理化设置的步骤和方法，并将它应用于某厂工业碱性废水处理系统中，使操作人员能够做出正确响应进而减少系统停车时间，以提高产品质量，降低设备损坏成本。

1 名词解释

振荡报警——报警在短时间内在报警状态和正常状态之间反复跳变。

瞬时报警——报警快速恢复至正常值，没有反应时间。

陈腐报警——报警长期始终存在(超过24h)。

报警洪水——对于单一操作台(区域)，报警比率超过报警洪水的限度，如10min有10个报警。

重复报警——多个报警反映同一个现象。

2 过程报警合理化设置的方法

过程报警合理化是报警系统生命周期(图1)中的重要一步[2]。报警合理化是确保报警满足报警原则的一个过程，主要包括设定报警优先级、设定操作人员的正确响应、定义报警设定点及记录等内容。

图1 报警系统生命周期

识别测量变量。潜在报警的识别是通过工艺流程图、基础数据、功能说明、环境许可证、质量评估报告、工艺安全分析、保护层分析及事故调查报告等完成的。识别出来的潜在报警将被整理为报警合理化的数据库，用于后续合理化过程分析。

识别偏差后果。偏差后果是指报警未响应而导致的恶劣后果，并非指其他失效的可能后果。如，一个工艺储罐上设有液位高报警和高高联锁，此时高报警的偏差后果是触发高高联锁，并非溢出；但若此储罐上未设置高液位开泵抽出，高高液位将报警，此时报警偏差后果则为溢出。识别出偏差后果后，应在项目初期定义偏差后果的等级，具体见表1。

表1 偏差后果等级的定义

定义操作人员对偏差的正确响应。操作人员的正确响应是指能够阻止或减缓恶劣后果的行为。如，放热反应器的温度高报警，偏差后果是触发温度高高安全联锁，避免安全事故发生。为了减少经济损失，操作人员应正确响应，并根据操作程序全开冷却水阀门，同时检查进料情况。通过此操作，可以控制温度恢复至正常工况，避免高高安全联锁的产生。

估计操作人员响应，阻止偏差后果的允许时间。阻止偏差后果的允许时间是指在没有操作人员响应的前提下，工艺变量从报警触发开始到产生偏差后果所需要的时间。操作人员的响应时间是指报警触发至操作人员正确响应后阻止后果发生的时间。如图2所示，响应时间包括确认延时、操作人员行动时间、工艺响应延时和工艺恢复时间。如果操作人员的响应时间小于阻止偏差后果的允许时间，则说明此时报警的设定是有效的；反之，此条报警即为干扰报警。

图2 报警设定点和响应时间的关系

定义报警设定点和设定点的设计基础。报警设定的基础应考虑到响应报警的时间。报警设定时，应考虑到报警触发开始操作人员的正确响应时间足够防止偏差后果的发生，并且恢复至报警设定点和报警死区的正常范围内。

确定报警优先级。报警优先级分为低、高、紧急等，具体见表2。当多个报警同时出现时，选择优先级较高的先进行处理。报警优先级的确定是根据偏差产生的后果和人员需要响应的时间共同决定的(表3)。通常，后果越严重，所需响应时间越短，报警的优先级越高。

定义报警抑制(旁路)的工艺条件。如，缓冲罐的低液位报警，在刚开车时要进行旁路，否则就是误报警，所以该低液位报警的抑制工艺条件是开车。然而并不是所有报警都需要抑制，应根据实际工艺进行定义。

表2 报警优先级定义

表3 报警优先级确定方法

每一条报警在经过上述步骤的合理化之后，应记录在报警合理化数据库中，然后归档，后续可以作为工厂操作程序的依据之一，并可用于对操作人员的定期培训。

3 应用实例

某厂工业碱性废水处理系统示意图如图3所示。该工艺中，正常操作为高液位(80%)开泵把水抽走，低液位(20%)停泵。

图3 工业碱性废水处理系统示意图

根据上述方法对该工艺进行过程报警合理化设置。

工艺测量变量为集水坑的液位高高报警。偏差后果是工业碱性废水溢出，环境危害，等级为C2。正确响应为停泵，并检查泵是否存在问题。报警设定基础为泵启动后5%。报警设定点为85%。

工艺工程师根据集水坑的体积和泵的扬程，计算出从85%液位至溢流所需要的时间为30min。本案例中操作人员确认延时+操作人员行动时间约10min，操作人员动作后液位从90%恢复至83% (85%-2%死区)所需要的时间，即工艺恢复时间约10min，则总的操作人员响应所需时间为20min。综上，操作人员响应时间小于工艺报警至溢出的时间，所以此报警设定点在85%是合理的。

根据表3，本例的后果等级是C2，响应时间在10～30min，所以优先级为低。液位测量仪表损坏，则旁路报警。最后，在报警数据库中记录存档。

4 结束语

报警合理化作为生命周期中的重要一步，对生产运营、风险控制及环境保护等诸多方面具有重要作用。为此，笔者介绍了一种过程报警合理化设置的方法，并将它应用于某厂工业碱性废水处理系统中，结果表明，该厂工业碱性废水处理系统的过程报警设置合理。在其他实际应用中，应根据具体的工厂生产方式、介质及条件等方面，结合笔者提出的方法来确定具体的、适用的报警合理化设置方法，最后记录存档，作为定期培训操作人员和工厂运营条例的依据。

[1] Noyes J.Alarm Systems:A Guide to Design,Management and Procurement[J].Astrophysical Journal Letters,2006, 640(1):1～4.

[2] ANSI/ISA-18.2-2009,Management of Alarm Systems for the Process Industries[S].North Carolina:International Society of Automation,2009.

TH862+.79

B

1000-3932(2016)11-1208-03

2016-06-07(修改稿)