WHG DCS控制系统报警环境的优化

高传旺

河南龙宇煤化工有限公司 河南 永城 476600

摘要 由于化工生产的高度自动化的行业特点，需要各种类型的仪表以及由仪表构成的回路来进行手动或自动控制，并通过对仪表设置报警来警示工艺人员控制参数达到报警状态，或者设置联锁值联锁现场设备使其停车，以保证现场人员和设备处于安全状态。本文介绍了河南龙宇煤化工有限公司二期煤气化装置DCS系统报警方面存在的一些问题，如报警泛滥、无效报警较多、优先级划分不合理等，并给出了具体的解决方案。

关键词：煤化工；DCS系统；报警优化

一 项目概况

河南龙宇煤化工有限公司二期项目为年产二十万吨乙二醇、四十万吨醋酸装置配套工程，本文以该项目下的煤气化装置为例。该煤气化装置采用中国五环工程有限公司与河南能源化工集团公司自主创新设计、具有自主知识产权的五环炉（WHG）干粉煤气化工艺技术，运用将煤转化为合成气的煤气化生产装置。该装置采用两台（0系列和1系列）公称生产能力为69090 Nm3/h（以CO+H2计）五环炉，该项目配套使用的控制系统为艾默生过程控制有限公司下的DeltaV R6中文版控制系统。

二 系统报警组态简介

DeltaV控制系统中，各仪表及机泵等组态时的报警参数默认采用的是系统厂家预先设置的模板，并结合实际，根据工艺提供的一些需要组态了部分报警参数。目前，该系统DCS部分共计报警类型13种，其具体信息及报警优先级设置如下：DISC_ALM(警告)、仿真(仿真)、强制(强制)、DV_HI_ALM(提示)、DV_LO_ALM(提示)、FAIL_ALM(警告)、SP_D_ST(警告)、HI_ALM(警告)、HI_HI_ALM(危急)、LO_ALM(警告)、LO_LO_ALM(危急)、PVBAD_ALM(危急)、RUN_LOST(危急)。

截止2022年8月，该气化装置DCS系统共计组态DST（设备位号）点5750个，组态MODULE（模块）4702个，不包含SIS及现场成套设备PLC装置的点数。组态各工段厂区共计21个，已经使能的各类型报警共计13221个。

三 工艺操作系统报警现状

煤气化装置共分8个系统，分别为磨煤与干燥系统、粉煤加压及输送系统、气化系统和水/汽系统、渣水处理系统、湿洗系统、黑水处理系统、一氧化碳变换系统、公用工程部分。

其中，磨煤与干燥系统配备3套石灰石、碎煤、磨机、热风炉等设备，一般情况下开2套备1套，当一个系列停车检修另一个系列正常运行时，则开1备2亦能满足生产要求。气化系统两个系列的开工点火烧嘴装置，在点火开车之初，联锁顺控需监控各设备参数及其报警，在完成点火、烧嘴退出、系统投入正常运行后，该装置不再使用，处于停运备用状态。当装置处于备用状态时，各设备的监控参数如温度、压力、流量、液位、速度等仪表的高低报警及机泵的运行信号等，会出现大量的报警。

有些仪表的报警值在设计时是设计院根据工艺指标的理论值进行设定，而在实际生产过程中，部分仪表设置的报警会处于工艺的正常操作范围之内，导致出现不应出现的报警；有些设备的启停状态发生变化时出现的报警，此报警组态则为工艺人员在提出报警组态要求时未能充分考虑报警带来的一些后续问题，导致报警频出；有些干接点未参与任何联锁，仅提示工艺人员设备状态的变化，但在组态时其报警的优先级会默认为警告，报警级别较高；有些仪表在设计及组态时有，后来因某些原因取消了，但是组态并没有删除，导致部分仪表的报警依然存在。

这些报警在设备投用时发生会警示操作人员注意工况的变化以便做出及时调整，而此时，这些报警的发生则会成为影响工艺判断工况的一个障碍，并且如此多的报警大大占用了系统的报警列表空间，而且重要的报警易被覆盖，非常不利于工艺人员的发现，干扰工艺人员的正常监控，易造成误判或误操作。

四 报警优化方案

针对实际工况并与工艺结合，对于以上频繁出现的影响工艺判断的报警，在现有的DCS控制系统基础上，制定出特定的解决方案，以降低报警出现频率。

1、对于处于检修或备用状态下的磨煤单元，将动设备停止运行时出现的“运行信号丢失”报警，增加一键旁路按钮，以此实现对单元内停止运行的动设备一键旁路“运行信号丢失”的报警弹出；

2、对于处于检修或备用状态下的磨煤单元中模拟量的输入报警，如温度、压力、流量、转速等的高低报警，使用各单元的磨机运行信号作为判断条件，磨机停止运行期间，各报警处于取消状态，磨机运行期间，各报警自动恢复，并且取消的报警状态不会影响联锁逻辑的判断，可正常触发联锁，以保证人身及现场设备的安全；

3、两个系列的开工点火烧嘴单元，将温度、压力、流量等的高低报警，做一键旁路按钮，当各系列已经开车或处于停车检修状态时，一键即可实现各报警的使能取消，使之不在触发报警，但同时保留了各仪表参与的各逻辑关系，可正常触发联锁，以保证人身及现场设备的安全；

4、对于现场设备的干接点，与工艺人员结合，确认该干结点在系统中存在的重要性，以及其是否参与联锁顺控等，并根据工艺需求，对该干接点的报警优先级进行重新定级；

5、通过系统诊断软件，梳理每个卡件中当前处于回路断线状态的设仪表号，并与现场仪表及工艺人员结合，确定该仪表的当前状态，是已经取消并未安装，还是因为仪表故障导致的回路断线。

五 报警优化实施及效果

1、对于磨煤单元的动设备“运行信号丢失”报警，通过引入同一个旁路参数与不同动设备的运行信号进行一个逻辑“或”的判断，输出不同的报警丢失信号，并在运行画面上将旁路参数链接到旁路按钮中去，工艺人员通过点击一键旁路按钮实现装置内的所有动设备的“运行信号丢失”报警旁路，工艺人员可在检修或备用期间对报警实现旁路，需要启机时再将报警投入，以实现对动设备运行状态的正常监控，为确保误操作或加强确认，在旁路按钮中增加二次确认功能；

2、在各仪表组态内添加一个判断程序，程序中条件功能块引用磨机的运行信号，当运行信号到位时，使能仪表的高低或高高低低报警功能，从而使各仪表的报警正常触发；当运行信号消失时，禁用仪表的高低或高高低低报警功能，从而使各仪表的报警不再触发，以实现磨机停运时各仪表报警的自动旁路功能，达到减少系统报警的目的；并且，在报警自动取消的同时不会影响该仪表报警参与的逻辑关系的判断，当仪表指示达到联锁值时依然会触发联锁，以保证人身及设备的安全；

3、对于两个系列的开工点火烧嘴单元，当各系列已经开车或处于停车检修状态时，已经无需对该单元内的部分仪表进行报警监控。同样在给仪表组态中添加一个判断程序，并添加一个一键旁路参数，程序中条件功能块引用旁路参数，通过参数的真假变化使能或禁用仪表的报警功能，同时保留了各仪表参与的逻辑关系，可正常触发联锁。而旁路参数的真假变化，则通过画面中的旁路按钮进行操作，地址链接，由工艺人员根据需要进行投切操作，并增加二次确认功能。

4、对于现场干接点如压力开关、流量开关、温度开关、液位开关等，如未参与联锁，工艺人员仅需观察其状态的，根据工艺需求，降低DISC_ALM参数的报警优先级，可由警告降为提示或记录，以减少报警频次；

5、对于现场已经取消而组态中未删除的仪表，与工艺及仪表人员确认后，将组态进行删除；同时，对于因特殊原因无法处理的处于回路断线状态的仪表，可通过程序在线状态，将已经使能的高低报警、高高低低报警、PVBAD_ALM报警进行报警禁用，待条件具备处理正常后再将报警投用，以此减少不必要的报警出现。

报警经过优化后，磨煤控制单元、及开工点火单元及其他单元的大量报警得到了有效清除，大大改善了工艺人员的监控环境，使得报警更加清晰，重要的报警不容易被覆盖，降低工艺人员的了误判和误操作概率，并可为其他装置减少无用报警提供借鉴。

参考文献

[1]《五环炉煤气化操作规程》

[2]《艾默生DeltaV技术文档》

[3]《过程工业报警系统管理》(GB/T 41261-2022)

[4]《化工企业工艺报警管理实施指南》(T/CCSAS 012-2022)