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化學(xué)品生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)安全預(yù)警方法與流程

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化學(xué)品生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)安全預(yù)警方法與流程
本發(fā)明涉及一種化學(xué)品生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)安全預(yù)警方法。
背景技術(shù)
:近年來(lái)國(guó)內(nèi)外陸續(xù)發(fā)生化學(xué)品泄漏、火災(zāi)爆炸等重特大安全生產(chǎn)事故,此類事故的共同點(diǎn)是物料的工藝參數(shù)、設(shè)備、壓力釋放裝置、聯(lián)鎖、消防系統(tǒng)中的多個(gè)層面(每個(gè)層面稱為獨(dú)立保護(hù)層)同時(shí)失效且未被發(fā)現(xiàn),或發(fā)現(xiàn)后仍由現(xiàn)場(chǎng)操作人員處理,有能力的技術(shù)人員未能及時(shí)介入處理,導(dǎo)致事態(tài)擴(kuò)大,造成嚴(yán)重后果。深層次原因分析發(fā)現(xiàn):國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)管理專業(yè)化分工明確,如工藝管理、設(shè)備管理專業(yè)分工明確,而設(shè)備管理又分為靜設(shè)備、動(dòng)設(shè)備、儀表、消防等多個(gè)專業(yè),管理人員與管理信息系統(tǒng)均相互獨(dú)立,裝置信息不能集中展示,裝置系統(tǒng)性失效不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn),特別是重大事故險(xiǎn)兆前不能及時(shí)切斷進(jìn)料或緊急停車,導(dǎo)致重大事故發(fā)生。如博帕爾事故中溫度計(jì)顯示儲(chǔ)罐內(nèi)溫度升高、火炬不能點(diǎn)燃、噴淋系統(tǒng)達(dá)不到噴淋高度等多個(gè)獨(dú)立保護(hù)層失效導(dǎo)致事故后果極其嚴(yán)重。所以保護(hù)層失效的數(shù)量與事故發(fā)生的可能性和后果嚴(yán)重性直接相關(guān),及時(shí)發(fā)現(xiàn)保護(hù)層失效并進(jìn)行分級(jí)預(yù)警、處理,在必要情況下進(jìn)行緊急停車、切斷進(jìn)料等,將會(huì)避免重大事故的發(fā)生。國(guó)內(nèi)外在此方面的技術(shù)主要是領(lǐng)先指標(biāo)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)生產(chǎn)操作風(fēng)險(xiǎn)水平方法(美國(guó)專利號(hào)20130063264a1)和生產(chǎn)機(jī)臺(tái)績(jī)效的實(shí)時(shí)改善方法(中國(guó)專利號(hào)102749889a)。領(lǐng)先指標(biāo)方法是通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程安全未遂事件,識(shí)別變化或上升趨勢(shì)動(dòng)態(tài),以管理過(guò)程安全風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)機(jī)臺(tái)績(jī)效實(shí)時(shí)改善方法是建立機(jī)臺(tái)的“績(jī)效基準(zhǔn)”,通過(guò)信息系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)與“績(jī)效基準(zhǔn)”進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)狀態(tài)改變的問(wèn)題并發(fā)送給任務(wù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行處理。但這兩種技術(shù)均不能實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)不同種類設(shè)備組成的復(fù)雜化學(xué)品裝置整體的安全狀態(tài)實(shí)時(shí)分級(jí)預(yù)警、處理。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有化學(xué)品生產(chǎn)裝置工藝參數(shù)、設(shè)備、聯(lián)鎖、壓力釋放裝置、火炬、消防等各個(gè)子系統(tǒng)失效信息分散、重大事故險(xiǎn)兆不能被及時(shí)識(shí)別、發(fā)現(xiàn)和處理的問(wèn)題,提供一種新的化學(xué)品生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)安全預(yù)警方法。該方法具有安全性較好的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種化學(xué)品生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)安全預(yù)警方法,用于石油化工生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)預(yù)警,挖掘分散信息、集中展示裝置系統(tǒng)性失效情況、確保在重大事故發(fā)生前及時(shí)啟動(dòng)緊急停車;以識(shí)別單元裝置各功能保護(hù)層失效模式和后果評(píng)估為基礎(chǔ),通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、集中映射技術(shù)、預(yù)警模型、預(yù)警分級(jí)規(guī)則、預(yù)警信息處理原則,將單元裝置保護(hù)層系統(tǒng)功能失效信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分級(jí)預(yù)警,及時(shí)輸送至相關(guān)責(zé)任人,達(dá)到失效及時(shí)發(fā)現(xiàn)、問(wèn)題及時(shí)處理,重大事故險(xiǎn)兆前及時(shí)切斷進(jìn)料或緊急停車,且事件處理過(guò)程進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)分析并作為知識(shí)庫(kù)為下一次類似事件提供參考,最終實(shí)現(xiàn)避免重特大過(guò)程安全事故的目標(biāo),具體包括以下步驟:(1)首先選定涉及物料的生產(chǎn)單元,保護(hù)層功能識(shí)別生產(chǎn)單元的設(shè)備和工藝,并進(jìn)行歸類,針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)單元,識(shí)別和歸類保護(hù)層需要理解設(shè)計(jì)思路,將設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際裝置結(jié)合起來(lái)分析;(2)識(shí)別能夠反映物料危險(xiǎn)特征的兩個(gè)或兩個(gè)以上的關(guān)聯(lián)工藝指標(biāo)并進(jìn)行后果評(píng)估,按照矩陣順序?qū)に囍笜?biāo)同時(shí)失效的后果進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)潛在后果嚴(yán)重性確定預(yù)警級(jí)別;(3)識(shí)別本單元關(guān)鍵設(shè)備、管道及附件的功能失效模式;(4)為了減少低風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警干擾,進(jìn)行本單元主設(shè)備與工藝參數(shù)失效疊加后果評(píng)估,識(shí)別關(guān)鍵安全疊加設(shè)備與工藝參數(shù);(5)依次識(shí)別壓力釋放裝置、聯(lián)鎖功能儀表、緩沖罐與火炬系統(tǒng)、泄漏監(jiān)測(cè)設(shè)備、消防系統(tǒng)的功能失效模式;(6)識(shí)別以上實(shí)時(shí)信息來(lái)源;(7)開(kāi)發(fā)的軟件信息方法,通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘信息技術(shù)實(shí)時(shí)搜索各保護(hù)層失效信息,按照量化預(yù)警模型進(jìn)行計(jì)算,并進(jìn)行計(jì)算機(jī)保護(hù)層失效集成及映射展示;(8)在裝置運(yùn)行過(guò)程中,軟件信息方法實(shí)時(shí)映射展示挖掘的保護(hù)層狀態(tài)信息,軟件后臺(tái)按照預(yù)警量化模型進(jìn)行預(yù)警級(jí)別量化計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與預(yù)警分級(jí)處理準(zhǔn)則進(jìn)行匹配,信息系統(tǒng)按照匹配結(jié)果向相關(guān)人員發(fā)送預(yù)警級(jí)別、失效信息和處理原則,軟件信息方法同時(shí)展示歷史類似事件的報(bào)警和處理記錄;(9)問(wèn)題線下處理結(jié)束后,信息方法責(zé)任人進(jìn)行問(wèn)題處理過(guò)程登錄,關(guān)閉此次預(yù)警,事件處理過(guò)程作為知識(shí)庫(kù)保存在信息系統(tǒng)中,進(jìn)行事件類別、事件原因統(tǒng)計(jì)分析,并為下次事件處理提供參考。上述技術(shù)方案中,優(yōu)選地,所述信息方法能夠自動(dòng)挖掘裝置各獨(dú)立保護(hù)層的功能失效信息,進(jìn)行集中形象展示,并通過(guò)量化危險(xiǎn)評(píng)估方法進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)而準(zhǔn)確分級(jí)預(yù)警,及時(shí)自動(dòng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送預(yù)警信息和處理原則,實(shí)現(xiàn)對(duì)包含危險(xiǎn)物料的裝置單元多個(gè)獨(dú)立保護(hù)層功能失效程度的自動(dòng)預(yù)警,預(yù)警事件信息又為事件原因統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)警處理提供了知識(shí)。本發(fā)明是一種基于過(guò)程安全保護(hù)層理論的化學(xué)品生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng),通過(guò)預(yù)先識(shí)別單元裝置的功能保護(hù)層和關(guān)鍵失效因素后果評(píng)估,建立單元裝置保護(hù)層分級(jí)預(yù)警集中映射界面;實(shí)時(shí)采集裝置運(yùn)行過(guò)程中的設(shè)備狀態(tài)、工藝運(yùn)行參數(shù)、安全保護(hù)裝置狀態(tài)、工藝聯(lián)鎖信息等數(shù)據(jù),將隸屬同一裝置單元的不同子系統(tǒng)信息進(jìn)行映射歸集到同一個(gè)邏輯設(shè)備,通過(guò)一種保護(hù)層失效預(yù)警量化模型,結(jié)合該邏輯設(shè)備的所有過(guò)程狀態(tài)信息進(jìn)行分級(jí)報(bào)警處理,以集成可視化方式向用戶提示報(bào)警信息,報(bào)警信息依據(jù)分級(jí)預(yù)警規(guī)則傳遞給相關(guān)責(zé)任人。同時(shí)進(jìn)行報(bào)警歷史數(shù)據(jù)的記錄,向用戶提供歷史事件數(shù)據(jù)信息的查詢和支持。以識(shí)別生產(chǎn)單元裝置各功能保護(hù)層失效模式和后果評(píng)估為基礎(chǔ),通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、集中映射技術(shù)、預(yù)警模型、預(yù)警分級(jí)規(guī)則、預(yù)警信息處理原則等,將單元裝置系統(tǒng)性失效信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分級(jí)預(yù)警,并及時(shí)傳送至相關(guān)責(zé)任人,實(shí)現(xiàn)失效及時(shí)發(fā)現(xiàn)、問(wèn)題及時(shí)處理,重大事故險(xiǎn)兆前及時(shí)切斷進(jìn)料或緊急停車,且事件處理過(guò)程進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)分析并作為知識(shí)庫(kù)為下一次類似事件提供參考,避免重特大過(guò)程安全事故發(fā)生的目標(biāo),取得了較好的技術(shù)效果。附圖說(shuō)明圖1本發(fā)明的基本理論模型,即單元獨(dú)立保護(hù)層示意圖。圖2保護(hù)層狀態(tài)集中映射示意圖。圖3信息系統(tǒng)框架。圖4預(yù)警量化模型示意圖。圖4中,an表示工藝指標(biāo)超過(guò)安全限值,bn表示設(shè)備失效模式,cn表示安全釋放裝置失效模式,dn表示聯(lián)鎖系統(tǒng)失效模式,en表示檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警或失效模式,fn表示消防應(yīng)急系統(tǒng)失效模式。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述,但不僅限于本實(shí)施例。具體實(shí)施方式【實(shí)施例1】將本方法應(yīng)用于加氫裂化裝置。加氫裂化是一種石化工業(yè)中的工藝,即石油煉制過(guò)程中在較高的壓力和溫度下,氫氣經(jīng)催化劑作用使重質(zhì)油發(fā)生加氫、裂化和異構(gòu)化反應(yīng),轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油(汽油、煤油、柴油或催化裂化、裂解制烯烴的原料)的加工過(guò)程。本發(fā)明以識(shí)別單元裝置各功能保護(hù)層失效模式和后果評(píng)估為基礎(chǔ),通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、集中映射技術(shù)、預(yù)警模型、預(yù)警分級(jí)規(guī)則、預(yù)警信息處理原則等,將單元裝置保護(hù)層系統(tǒng)功能失效信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分級(jí)預(yù)警,及時(shí)輸送至相關(guān)責(zé)任人,達(dá)到失效及時(shí)發(fā)現(xiàn)、問(wèn)題及時(shí)處理,重大事故險(xiǎn)兆前及時(shí)切斷進(jìn)料或緊急停車,且事件處理過(guò)程進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)分析并作為知識(shí)庫(kù)為下一次類似事件提供參考,最終實(shí)現(xiàn)避免重特大過(guò)程安全事故的目標(biāo)。該方法用于石油化工生產(chǎn)裝置實(shí)時(shí)預(yù)警,具有挖掘分散信息、集中展示裝置系統(tǒng)性失效情況、確保在重大事故發(fā)生前及時(shí)啟動(dòng)緊急停車的特點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:如圖1所示的步驟:1)首先選定涉及物料(既包括有毒有害化學(xué)品也包含高壓蒸汽、氮?dú)獾柔尫趴稍斐杀ā_擊的公用工程物質(zhì))的生產(chǎn)單元,按圖1所示的保護(hù)層功能識(shí)別生產(chǎn)單元的設(shè)備和工藝,并進(jìn)行歸類。圖1給出了相對(duì)獨(dú)立保護(hù)層包括:物料自身特性(通過(guò)工藝參數(shù)如溫度、壓力、濃度等表征)、物料的密閉容器(如塔、反應(yīng)器、壓縮機(jī)、泵等)和管道、dcs、壓力釋放裝置、聯(lián)鎖、監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置、緩沖罐和火炬、消防和其他應(yīng)急系統(tǒng)。針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)單元,識(shí)別和歸類保護(hù)層需要理解設(shè)計(jì)思路,將設(shè)計(jì)圖紙和實(shí)際裝置結(jié)合起來(lái)分析;2)識(shí)別能夠反映物料危險(xiǎn)特征的兩個(gè)或兩個(gè)以上的關(guān)聯(lián)工藝指標(biāo)并進(jìn)行后果評(píng)估,可按照矩陣順序?qū)に囍笜?biāo)同時(shí)失效的后果進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)潛在后果嚴(yán)重性確定預(yù)警級(jí)別,見(jiàn)表1。如化學(xué)品的溫度和壓力都高時(shí)可能反映了物料內(nèi)部發(fā)生了劇烈異常放熱化學(xué)反應(yīng),則溫度和壓力均超過(guò)安全限值時(shí)則有潛在爆炸危險(xiǎn),后果是極度危險(xiǎn);3)識(shí)別本單元關(guān)鍵設(shè)備、管道及附件的功能失效模式。表2展示了分餾塔(da603塔)的功能失效模式,所列失效模式是指設(shè)備針對(duì)所在單元的功能失效,如設(shè)備檢測(cè)或旁路時(shí)雖然設(shè)備沒(méi)有損壞,但在裝置單元中不能承擔(dān)設(shè)計(jì)的功能,因此在裝置單元中算作失效;技術(shù)步驟序號(hào)基于保護(hù)層理論識(shí)別具有潛在泄漏、火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)的單元,包括關(guān)聯(lián)設(shè)備和安全裝置1識(shí)別本單元關(guān)鍵工藝參數(shù),及相互關(guān)聯(lián)影響的關(guān)鍵參數(shù),識(shí)別關(guān)鍵疊加工藝參數(shù)2識(shí)別本單元主設(shè)備、管道及附件的失效模式3進(jìn)行本單元主設(shè)備與工藝參數(shù)失效疊加后果評(píng)估,識(shí)別關(guān)鍵安全疊加設(shè)備與工藝參數(shù)4識(shí)別本單元dcs儀表和邏輯系統(tǒng)失效模式5識(shí)別本單元壓力釋放裝置失效模式6識(shí)別本單元聯(lián)鎖系統(tǒng)失效模式7識(shí)別本單元緩沖罐、火炬系統(tǒng)失效模式8識(shí)別本單元泄漏檢測(cè)系統(tǒng)失效模式9識(shí)別本單元消防系統(tǒng)失效模式10識(shí)別以上實(shí)時(shí)信息來(lái)源11建立計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)挖掘通道12建立計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)集成及映射展示13基于保護(hù)層理論的預(yù)警量化模型14按照預(yù)警分級(jí)規(guī)則進(jìn)行預(yù)警分級(jí)15預(yù)警信息傳輸至相關(guān)責(zé)任人16責(zé)任人進(jìn)行線下問(wèn)題處理17問(wèn)題線下處理完畢后,進(jìn)行計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)登錄,關(guān)閉此次預(yù)警。18事件信息進(jìn)入事件庫(kù),進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和供查詢、同類提示。19表1表2工藝指標(biāo)工藝指標(biāo)關(guān)聯(lián)后果原因危險(xiǎn)度da603塔溫度(高)da603塔壓力(高)爆炸極度危險(xiǎn)da603塔液位(高)無(wú)疊加效應(yīng)da603塔濃度(高)反應(yīng)劇烈,爆炸高度危險(xiǎn)4)為了減少低風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警干擾,進(jìn)行本單元主設(shè)備與工藝參數(shù)失效疊加后果評(píng)估,識(shí)別關(guān)鍵安全疊加設(shè)備與工藝參數(shù);5)依次識(shí)別壓力釋放裝置、聯(lián)鎖功能儀表、緩沖罐與火炬系統(tǒng)、泄漏監(jiān)測(cè)設(shè)備、消防系統(tǒng)等的功能失效模式,見(jiàn)表3;表36)識(shí)別以上實(shí)時(shí)信息來(lái)源,如工藝參數(shù)來(lái)源于dcs系統(tǒng),設(shè)備失效信息來(lái)源于em信息系統(tǒng)模塊、腐蝕檢測(cè)信息模塊等;7)開(kāi)發(fā)的軟件信息方法,通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘信息技術(shù)實(shí)時(shí)搜索各保護(hù)層失效信息,按照量化預(yù)警模型進(jìn)行計(jì)算,并進(jìn)行計(jì)算機(jī)保護(hù)層失效集成及映射展示,集成展示如圖2示。軟件模塊見(jiàn)圖3。軟件設(shè)計(jì)關(guān)鍵是從主設(shè)備、安全附件等各類設(shè)備的狀態(tài)信息系統(tǒng)、關(guān)鍵設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、dcs、泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)挖掘失效模式數(shù)據(jù)如每10分鐘(沒(méi)有進(jìn)入電腦信息的需從該系統(tǒng)進(jìn)行登錄),軟件預(yù)先輸入設(shè)定的疊加危險(xiǎn)信息和預(yù)警計(jì)算模型;8)在裝置運(yùn)行過(guò)程中,軟件信息方法實(shí)時(shí)映射展示挖掘的保護(hù)層狀態(tài)信息,軟件后臺(tái)按照?qǐng)D4所示的預(yù)警量化模型進(jìn)行預(yù)警級(jí)別量化計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與表4預(yù)警分級(jí)處理準(zhǔn)則進(jìn)行匹配,信息系統(tǒng)按照匹配結(jié)果向相關(guān)人員發(fā)送預(yù)警級(jí)別、失效信息和處理原則。軟件信息方法同時(shí)展示歷史類似事件的報(bào)警和處理記錄;表49)問(wèn)題線下處理結(jié)束后,信息方法責(zé)任人進(jìn)行問(wèn)題處理過(guò)程登錄,關(guān)閉此次預(yù)警。事件處理過(guò)程作為知識(shí)庫(kù)保存在信息系統(tǒng)中,進(jìn)行事件類別、事件原因等統(tǒng)計(jì)分析,并可為下次事件處理提供參考。本發(fā)明中,信息方法能夠自動(dòng)挖掘裝置各獨(dú)立保護(hù)層的功能失效信息,進(jìn)行集中形象展示,并通過(guò)量化危險(xiǎn)評(píng)估方法進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)而準(zhǔn)確分級(jí)預(yù)警,及時(shí)自動(dòng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送預(yù)警信息和處理原則??梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)包含危險(xiǎn)物料的裝置單元多個(gè)獨(dú)立保護(hù)層功能失效程度的自動(dòng)預(yù)警,預(yù)警事件信息又為事件原因統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)警處理提供了知識(shí)。該發(fā)明的有效應(yīng)用可避免相關(guān)行業(yè)的重特大事故發(fā)生。當(dāng)前第1頁(yè)12
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