煉化裝置提高自控率和消減報警信息的措施及其應用

賈秀杰

（中國石油四川石化有限責任公司）

自控率是煉化生產裝置自動化水平的具體體現，儀表自控率的變化直接反映裝置儀表控制回路的投用情況，可以更好地指導和優化生產操作。 對報警信息進行統計，可以確保設備的完好性和裝置生產的連續性，也可以有效解決現代煉化裝置規模大，但操作和維護人員少以及經驗不足的問題。

根據統計分析，石化企業設備失效原因中設計制造、使用操作和修理的概率約為4∶4∶2，可知規范的操作、確保裝備在設計參數下運行是保證設備安全運行的重要環節之一。 同時，也可以讓維護人員及時掌握現場設備的運行情況，對提高設備維護的預知性和計劃性起到促進或加強的作用，使裝備的運、管、修等環節實現無縫銜接，從而使裝備處于良好的技術狀態，提高裝備的生產保障能力，保證裝置的安全長周期運行。

中國石油四川石化有限責任公司自2013 年探索制定了提高儀表投用率和自控率、結合生產操作統計分析報警信息的制度，以提高自控率并消減報警信息。 通過統計分析相關數據信息找出問題所在， 通過規范操作行為和技術攻關改造，核定修正控制參數等方式， 使裝置在生產過程、運、管、修各相關環節實現信息共享并建立良性循環。 這樣不但可以降低操作和維護人員的勞動強度，保障安全生產，而且可以很大程度地緩解操作人員和維護人員少以及經驗不足的局面。

1 提高自控率和消減報警信息的措施

生產裝置的本質可以看作是物料轉化和物料平衡的一個系統，生產平穩則系統穩定裕度增大、魯棒性增強，生產迭代過程中的攝動（單元間的影響）和不確定性擾動（設備損壞機率）會減小很多。 隨之，表征生產不平穩的報警信息就會減少。 進一步，操作人員和維護人員則將更多的注意力放在逐漸減少的報警信息上，對報警信息進行全面統計和深度分析，利于精細化操作，預知設備隱患，制定維修計劃，實現操作零失誤、維修計劃制定準確、裝置運行更加穩定。

1.1 提高自控率的措施

定期組織專業人員對煉化裝置控制回路的PID 參數進行批量整定， 同時在生產過程中根據控制回路的運行狀況，由儀表和工藝技術人員共同調整PID 參數，優化PID 控制。

利用DCS 使用順序和批量控制語言（SEBOL）組態，判斷并識別控制回路和控制狀態的變化，針對不同工況，實現自控率的實時準確統計（停工或備用單元與設備， 利用特征值進行判斷后自動剔除自控率統計基數）。

利用Excel 日歷提示功能， 定期校驗現場儀表，保證儀表都在有效期內準確運行。

根據報警信息和PRM （Plant Resource Manager）診斷信息（PRM 是搭載于DCS 之上的主要針對現場智能設備的在線動態管理與故障診斷系統）的提示，制定可靠的預知維修計劃，保證儀表投用率和完好率，提高自控率。

在裝置停工時，對聯鎖和控制儀表進行回路測試，對測試過程中發現的問題積極處理并做檢修影像記錄，編制合理的維修策略，制定有針對性的維修計劃，提高設備運行可靠性的同時做好設備故障維修記錄臺賬，為設備失效數據庫的建立提供真實有效的基礎資料。

1.2 消減報警信息的措施

本著了解好、使用好和管理好報警信息的目的，組織各專業依據實際生產情況，將報警按工藝報警（溫度、壓力、流量及液位等工藝過程參數報警）、設備報警（振動、位移、轉速、油壓及軸承溫度等設備運行參數報警）、安全報警（可燃、有毒氣體報警器報警和火災報警）、儀表報警（DCS、SIS、GDS、MCS 及PLC 等的軟件、 硬件及現場儀表設備報警等）、電氣報警（電氣設備后臺軟硬件報警、UPS 報警、EPS 報警、 綜保報警及現場設備設施等）共5 種類型進行分類管理。 根據各裝置編制的《設備操作風險提示》和報警分類，以工藝操作為主體，各專業人員輔助，對報警信息自動統計后加以分析，分析結果用以指導操作人員調整生產、維護人員處理故障。

為了有效管理報警信息，便于操作人員鑒別報警的重要級， 避免報警信息泛濫無法及時處理，按照《設備操作風險提示》、《工藝設計安全保護要求》、HAZOP 工藝危害分析報告及安全完整性等級評估（SIL）等的要求，綜合考慮裝置實際，將過程報警和安全報警分為三級管理。 在生產過程中多次合理合規修正報警參數， 調整報警級別，讓報警為生產平穩發揮最大效用。

將DCS 的報警信息通過OPC 接入設備管理平臺，按照報警信息的類別進行篩選、分類、統計后， 組織各專業技術人員認真分析統計結果，將報警信息分為兩種：一種是設備隱患或故障類報警，依據維修策略及時制定維修計劃；另一種是生產過程類報警，要求操作人員及時調整工況消除報警，在必要時將重要的異常報警信息通報管理層，并列入部門績效考核，督促操作人員精細化操作。

2 提高裝備保障能力實例

某裝置未采取提高自控率的措施前， 其自控率僅為60%～70%。 通過自動實時統計自控率，規范操作人員的操作行為，制定合理的維修計劃后，該裝置非停用回路數為201 個，正常投用回路數為191 個，停用回路2 個（未列入裝置總回路數）， 裝置的自控率達到了95.025%，如圖1 所示。

圖1 自控率實時統計示例

在未統計分析報警信息，未采取有效手段消 減報警前， 各裝置的報警信息種類都在100～300種， 單套裝置報警條數一度達到一天10 000 條。之后，將各裝置每天的DCS 報警信息自動記錄并分類統計，將過程報警信息進行分析匯總并查找原因，及時調整生產消除過程類報警，將設備隱患類報警信息予以登記，制定維修計劃，進行預知性維修。 通過報警信息消減措施的實施，各裝置DCS 報警種類均低于20 種， 每日報警條數在300 條以內，如圖2 所示。

圖2 報警信息實時統計示例

通過強化儀表自控率和統計分析報警信息，督促操作人員規范操作，指導維修人員計劃性檢修。 對于部分采購周期長、費用高的進口設備，進行技術研討和攻關。 例如，對反應器床層溫度、冰機及熱泵溫度點等進行國產化改造，節約成本的同時促使儀表投用率和完好率嚴格達標（100%），保證裝置的安全長周期運行。

3 各裝置設備操作制定規范

設備在允許的范圍內使用和操作，既是生產工藝過程可控的保證手段，又是設備壽命周期內經濟性和保持最佳技術狀態所必需的。 為此，組織各單位制定了《設備操作風險提示》，要求操作人員精細化操作，在生產過程中緩升、緩降，避免損壞設備或造成非計劃停工，以下為操作規范部分實例：

a. 控制閥操作規范。 前后壓差較高的調節閥，為防止由于工藝介質在調節閥所在管道內強烈節流閃蒸引起管線及其附屬管件的振動，在不改變生產穩定要素的前提下適當調節閥門開度，有效跨臨界操作。

b. 離心泵操作規范。 在保證離心泵不超溫、不超壓、不超負荷且泵入口過濾器不堵塞的前提下，保證其工作流量在最小連續工作流量以上。

c. 計量泵操作規范。 操作人員在配制催化劑時，不宜將催化劑濃度控制過高，否則會導致配制所需流量很低，造成計量泵流量波動過大。

d. 壓縮機操作規范。某裝置A 類設備循環氣壓縮機在乙烯氣不具備作為一級密封氣使用條件的情況下，要使用中壓氮氣或機組密封氣作為一級密封氣源，機組運行時還要保證一級密封氣與機組壓差大于22kPa。

e. 塔釜類操作規范。 塔釜液位維持穩定，嚴防大范圍波動，盡量維持塔進料組分、進料量及溫度等參數處于塔平衡操作狀態，優化操作。 進料狀態發生變化時，要逐步建立新的物料平衡和能量平衡，防止塔內件損壞。

4 結束語

制定合理的控制策略、分析攝動和干擾產生的原因，才能合理調整PID 參數，消除生產過程中自動控制的偏差。 持續統計分析報警信息，規范操作人員正確操作， 提高維修人員技術能力，加強設備維護預知性和計劃的準確性，才能保證裝置連續生產。 使操作人員建立起“通過自控率和報警信息規范工藝操作，規范的工藝操作提高自控率和減少報警信息”的意識，使維修人員建立起 “通過自控率和報警信息預知設備隱患，及時準確地排除設備隱患，提高自控率、減少報警信息”的雙向思維意識，全面提升煉化企業設備管理水平，保證裝置長周期安全穩定運行。