让恼人的警报系统处于掌控之中

来源：Control Engineering While process alarms are critical to the safe and profitable operation of a power plant, too many and too frequent alarms can have the opposite effect. To reduce alarm floods that seemed to be occurring with increasing frequency, Arizona’s Salt River Project (SRP) implemented a very effective alarm management solution at two of its generating stations, Navajo and Santan. 当操作人员们要在短短18个小时之内应对多达5000个的警报时，是该着手解决这个大难题的时候了。 过程警报系统对于发电厂的安全运转以及保证盈利来说起着至关重要的作用，而过多的、过于频繁的警报会起到完全相反的效果。为了减少这些似乎发生的越来越频繁的警报灾难，亚利桑那州的盐河工程（Salt River Project ,SRP）在其两个发电站Navajo与Santan中采取了一种十分有效的警报管理解决方案。 Navajo发电站位于亚利桑那州Page附近的Navajo印第安人聚居区内，有三个800MW的燃煤机组。位于Gilbert的Santan发电站则有九个联合循环机组，总容量可以达到大约1100MW。 SRP从1990年就开始将老旧的、模拟的工厂控制系统整合成为单一的、现代化的数字控制系统，采用的是英维思过程系统（Invensys Process Systems）的Foxboro I/A 系列DCS（分布式控制系统）。在2006年，I/A被应用于新建立的Santan机组中。I/A系列的系统现在可以包含超过40,000个I/O点。从模拟转换为数字控制系统的益处几乎从一开始就显露无疑而且引人注目。 “调配员们不会相信他们所看到的，机组以平均200MW每分钟的速率完成400MW的快速减负荷。锅炉和涡轮参数不仅成比例，而且是完全相匹配。任何有哪怕一点点操作直流机组的人都知道这个成绩是非常显著的，”一位SRP调配员在评论Navajo发电厂运行后的进展情况时说道。如此强大的控制系统所带来的益处之一是使其具备了在条件变化时产生警报通知操作的能力，但过不了多久那些数字和频率就会使操作员们面临被淹没的危险。 “我们自始至终都在听到警报铃声——启动时，关闭时，以及日常运行中。在一个18小时的时段内，操作人员要面对的警报数量竟多达5000个，每一个都需要某种形式的干预，其中的98%都被设为了最高优先级。发电厂不得不指派专门的操作员来处理这些警报，”I&E监督员和I/A管理员Ron Bewsey在评论缺乏警报管理对发电厂效率造成的危害程度时说道。 SRP采用了Invensys公司提供的警报管理系统软件。SRP已经在Santan发电厂的所有九个机组上应用了这套软件，并准备好再在Navajo发电厂的一个机组上运行，同时他们已经有一套经过检验的执行策略来在两个工厂内部应用解决方案。“现在我们有了对操作人员来说有意义的并且行之有效的警报管理系统，以使他们可以做出适当的反应。这提升了效率以及可靠性。操作员们现在将警报系统视为一种值得他们感谢的工具，而不是一个必要的烦恼，”Bewsey说。 如何添加软件 从Santan电站的两个机组开始，SRP指派一位仪器使用与控制系统专家和一位经验丰富的控制室操作员在三个阶段内与来自Invensys的两位工程师全天候的一同进行警报系统的实施工作。在第一个阶段里，这个团队对警报系统的性能表现进行了深入的研究，并做出一份报告，报告中根据EEMUA（工程设备和材料使用者协会）的最佳实践方案提出了性能目标，同时描述了系统的改进方法体系。 第二个阶段的焦点在于系统性能的改进。本阶段包括了警报系统原理与理念的发展，警报的合理化，警报系统改进工作的实施，以及建立人机界面（HMI），使工厂的工作人员可以直观的看到警报系统的性能表现和相关的历史数据。相关的文档描述了每个警报的触发原因，忽略该警报可能造成的后果，纠正措施以及相对应的解释。文档详细说明了具体的工作流程，可以用来指导操作员、技师和工程师们。 SRP的警报管理团队根据经济性、安全性、环境严重性以及所需的响应时间来划分警报系统的优先级。第一、第二和第三优先级的警报会被发送给操作人员。第四级别的警报则被发送给设备维护人员以供诊断和维修。第五优先级的警报只会作为历史记录供以后查阅；但查阅的人不会是操作人员了。这些程序是与SRP的新型警报管理理念相一致的。 在此项工程之前，98%的警报都被分配为第一优先级，而其余优先级所占比例的总和为2%。经过文档和合理化工作之后，只有11%的警报为第一优先级，14%为第二优先级，75%为第三优先级。新的优先级规则被写入I/A控制系统之中，该控制系统负责将警报通过相关路径送到适当的地点。在所有的九个Santan机组实现警报系统的设计方案非常显著的减少了警报发生的频率。原先电厂的启动要使用两个人，时间长达四个小时，现在一名操作员在不到两个小时之内就可以完成同样的工作了。 “我们现在可以真正的照顾到每个警报，而不是仅仅按下‘确认’按钮了，我们有更多的时间集中精力改进机组性能，而不是仅仅试着让那些噪音停下来，”控制室操作员Rees Scott说道。消除那些恼人的警报除了让工厂变得“安静得多的多”之外，还把操作人员们解放出来，使他们能够投入到一些积极的行动中去。警报系统除了能用于信号问题之外，还能提示操作员增加工厂效率的机会，比如降低热耗率。 在Navajo发电站，结果可能更加引人注目。一旦一号机组工程完工，其它的两个机组以及除尘器也将重复这个过程。第三个阶段将继续对警报系统进行优化，并去除掉更多的警报。采用先进的警报系统之后，第三阶段就完成了。这种警报系统将“集中精力减少警报灾难”，SRP警报管理团队表示。