CN113723726B - 化工装置运行过程风险预警与管控的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种化工装置运行过程风险预警与管控的方法及系统，属于化工装置安全技术领域。所述方法包括：将工艺参数的实时数据和预设报警限值进行比较，获得并根据比较结果，选择地执行与具有所述工艺参数的化工装置对应的报警操作；至少对所述报警操作进行短时记录，获得报警日志数据，至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，然后输出用于风险管控的运行过程风险评估数据，其中，所述运行过程风险评估数据包括与所述化工装置对应的所述报警数据和所述动态预警数据。本发明用于化工装置运行过程风险预警和管控。
Description
技术领域
本发明涉及化工装置安全技术领域，具体地涉及一种用于化工装置运行过程风险预警的方法、一种用于化工装置运行过程风险管控的方法、一种用于化工装置运行过程风险预警的系统、一种用于化工装置运行过程风险管控的系统、一种用于化工装置运行过程风险预警与管控的设备和一种计算机可读存储介质。
背景技术
化工装置日益朝大型化、复杂化及一体化发展，装置运行时一旦发生异常，可能导致火灾、爆炸与中毒等严重事故，危及生命与财产安全。风险评估与控制方法被广泛用于化工装置的研发、设计、运行与维护等过程。研发与设计阶段，通过风险评估来制定工程控制措施，确保装置达到风险标准的要求。在运行与维护阶段，定期进行风险评估来检查装置的风险水平，完善工程控制措施与操作法。这些措施一定程度上降低了事故发生的概率。但是，装置运行过程中，工艺指标、设备状态、安全保护系统性能等均在变化，风险也随之变化，以年为单位的定期风险评估显然无法满足风险控制的要求。
针对装置的动态风险预警，目前也有部分机构在开展工作。例如一种现有方案是，将风险识别、诊断和评估等方法工具深度融合，可以实现对企业生产、公共安全等多种领域的安全风险预警，但没实现动态风险监控；又一种现有方案是，通过数据挖掘技术、集中映射技术、预警模型、预警分级规则和预警信息处理原则等，将单元装置系统性失效信息进行实时监测和分级预警，并及时传送至相关责任人，实现失效及时发现和问题及时处理，但是该方案必须基于生成单元、主设备和物料危险特征进行综合评估，而且并没有将实时信息本身参与预警相关的计算，由于使用大量长期的和历史收集的数据进行定性地评估，属于典型的预定义指标的评估方案，该方案考虑化工装置在大量长期的和历史收集的数据的有效期内评估结果不变，并且危险性和风险也视为是大致确定的，而在实际中，在化工装置运行过程中，该化工装置的危险性和风险实际上是随时间、运行过程而变化的，基于大量长期的和历史收集的数据进行预警，不仅没有真正实现实时地预警、难以真实地反映该化工装置当前运行工况，还由于基于历史收集的、长期数据的化工装置定性评估结果的存在，例如保护层，而且定性评估结果被视作并不发生变化，而实际中，定性评估结果其实早已随着该化工装置的运行而变化或失效，例如保护层本评估存在(相当于搜索该化工装置的保护层失效信息，输出“保护层没有失效”)而当前实际保护层不存在(保护层实际已经失效了)，该化工装置实际上存在严重隐患，如此的评估，还很可能进一步造成预警和管控措施与实际风险应当的处置措施不符，从而化工装置的运行将存在重大风险。
现有的方案均只是定期收集数据进行风险分析与预警，没有以实时数据为基础而实现风险的动态、实时监控。
发明内容
本发明的目的是提供一种化工装置运行过程风险预警与管控的方法及系统，解决现有技术由于使用长期的、历史收集的数据进行风险分析与评估而导致的难以实现化工装置风险的动态预警、实时监控等技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于化工装置运行过程风险预警的方法，该方法包括：
S1)将工艺参数的实时数据和预设报警限值进行比较，获得并根据比较结果，选择地执行与具有所述工艺参数的化工装置对应的报警操作，其中，所述报警操作包括输出具有报警原因信息、报警后果信息和报警处置操作信息的报警数据；
S2)至少对所述报警操作进行短时记录，获得报警日志数据，至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，然后输出用于风险管控的运行过程风险评估数据，其中，所述运行过程风险评估数据包括与所述化工装置对应的所述报警数据和所述动态预警数据。
具体的，步骤S1)还包括：
利用报警评价指标，对所述报警操作执行报警评价，获得具有报警频次信息、持续时间信息和重复报警频次信息的报警评价数据，其中，所述报警评价指标包括报警率指标、持续报警数指标和重复报警数指标。
具体的，步骤S1)还包括：
根据所述报警数据中报警原因信息，选择地输出具有所述报警操作的调整信息的报警优化数据，其中，所述报警原因信息包括所述预设报警限值的数值原因信息、所述化工装置的仪表故障原因信息或所述化工装置的工艺原因信息。
具体的，步骤S2)中在至少对所述报警操作进行短时记录之前，还包括：
对所述化工装置进行风险登记，获得所述化工装置的固有风险数据，其中，所述固有风险数据至少具有所述化工装置的风险名称信息、风险等级信息和安全屏障信息。
具体的，步骤S2)中在统计分析所述报警日志数据之前，还包括：
对与所述化工装置对应的监测设备输出数据和安全仪表输出数据进行记录，获得安全关键数据。
具体的，步骤S2)中至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，包括：
检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，检查是否存在与所述化工装置对应的报警评价数据以及检查是否存在与所述化工装置对应的安全关键数据；
将存在的固有风险数据、存在的报警评价数据和存在的安全关键数据中任意至少一者，与所述报警日志数据进行统计分析，或者，仅使用所述报警日志数据进行统计分析，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据。
具体的，步骤S2)中的动态预警数据，至少具有：
平稳率信息、自控率信息、设备完好率信息、火灾与气体报警系统故障率信息和SIS(Safety instrumentation System)安全仪表系统误动作次数信息。
具体的，该方法还包括：
S3)检查是否存在与所述化工装置对应的报警优化数据，并检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，再选择地将存在的报警优化数据和/或存在的固有风险数据，增加至所述运行过程风险评估数据中，获得增加后的运行过程风险评估数据。
本发明实施例提供一种用于化工装置运行过程风险管控的方法，该方法包括：
S1)获取前述用于化工装置运行过程风险预警的方法中的运行过程风险评估数据，根据所述运行过程风险评估数据和当前的化工装置，选择风险管控操作，其中，所述风险管控操作包括风险控制操作、屏障管理操作和过程安全管理操作；
S2)按照所述风险管控操作对所述当前的化工装置进行检查、执行和确认，并选择地输出关于检查过程、执行过程和确认过程的反馈数据。
本发明实施例提供一种用于化工装置运行过程风险预警的系统，该系统包括：
工艺参数报警模块，用于获取工艺参数的实时数据，将工艺参数的实时数据和预设报警限值进行比较，获得并根据比较结果，选择地执行与具有所述工艺参数的化工装置对应的报警操作，其中，所述报警操作包括输出具有报警原因信息、报警后果信息和报警处置操作信息的报警数据；
动态预警模块，用于至少对所述报警操作进行短时记录，获得报警日志数据，至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，然后输出用于风险管控的运行过程风险评估数据，其中，所述运行过程风险评估数据包括与所述化工装置对应的所述报警数据和所述动态预警数据。
可选的，该系统还包括：
报警管理模块，具有报警评价功能；
所述报警评价功能用于利用报警评价指标，对所述报警操作执行报警评价，获得具有报警频次信息、持续时间信息和重复报警频次信息的报警评价数据，其中，所述报警评价指标包括报警率指标、持续报警数指标和重复报警数指标。
可选的，所述报警管理模块还具有报警优化功能；
所述报警优化功能用于根据所述报警数据中报警原因信息，选择地输出具有所述报警操作的调整信息的报警优化数据，其中，所述报警原因信息包括所述预设报警限值的数值原因信息、所述化工装置的仪表故障原因信息或所述化工装置的工艺原因信息。
可选的，该系统还包括：
风险登记模块，用于对所述化工装置进行风险登记，获得所述化工装置的固有风险数据，其中，所述固有风险数据至少具有所述化工装置的风险名称信息、风险等级信息和安全屏障信息。
可选的，所述动态预警模块还用于对与所述化工装置对应的监测设备输出数据和安全仪表输出数据进行记录，获得安全关键数据。
可选的，所述动态预警模块还具体用于检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，检查是否存在与所述化工装置对应的报警评价数据以及检查是否存在与所述化工装置对应的安全关键数据；
所述动态预警模块还具体用于将存在的固有风险数据、存在的报警评价数据和存在的安全关键数据中任意至少一者，与所述报警日志数据进行统计分析，或者，仅使用所述报警日志数据进行统计分析，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据。
可选的，所述动态预警模块获得的动态预警数据至少具有平稳率信息、自控率信息、设备完好率信息、火灾与气体报警系统故障率信息和SIS安全仪表系统误动作次数信息。
可选的，所述动态预警模块还用于检查是否存在与所述化工装置对应的报警优化数据，并检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，再选择地将存在的报警优化数据和/或存在的固有风险数据，增加至所述运行过程风险评估数据中，获得增加后的运行过程风险评估数据。
本发明实施例提供一种用于化工装置运行过程风险管控的系统，该系统包括：
风险管控模块，用于获取前述用于化工装置运行过程风险预警的系统的运行过程风险评估数据，根据所述运行过程风险评估数据和当前的化工装置，选择风险管控操作，其中，所述风险管控操作包括风险控制操作、屏障管理操作和过程安全管理操作；
所述风险管控模块用于按照所述风险管控操作对所述当前的化工装置进行检查、执行和确认，并选择地输出关于检查过程、执行过程和确认过程的反馈数据。
再一方面，本发明实施例提供一种用于化工装置运行过程风险预警与管控的设备，包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现前述的方法。
又一方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行前述的方法。
本发明能够不需要任何化工装置评估和既往数据以及图纸等定性分析，而直接通过对报警操作的统计分析直接计算获得动态预警数据，实现了数值量化地动态预警方案，具有符合化工装置实际实时工况的特点；本发明具有报警处置、报警优化、风险评估、动态预警等多维度工作的功能；本发明进一步通过报警数据和动态预警数据实现了装置风险的系统管控；本发明从固有风险登记与风险动态预警等方面，实现了装置动态风险全面而准确的表征。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1为本发明实施例的主要方法步骤示意图；
图2为本发明实施例的化工装置风险预警与管控主要模块数据处理流程示意图；
图3为本发明实施例的安全风险矩阵示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
实施例1
如图1，本发明实施例提供了用于化工装置运行过程风险预警的方法，该方法包括：
S1)将工艺参数的实时数据和预设报警限值进行比较，获得并根据比较结果，选择地执行与具有所述工艺参数的化工装置对应的报警操作，其中，所述报警操作包括输出具有报警原因信息、报警后果信息和报警处置操作信息的报警数据；
S2)至少对所述报警操作进行短时记录，获得报警日志数据，至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，然后输出用于风险管控的运行过程风险评估数据，其中，所述运行过程风险评估数据包括与所述化工装置对应的所述报警数据和所述动态预警数据。
在一些具体实施中，在执行步骤S1)之前，可以先进行数据准备，例如对各个化工装置的工艺过程等方面进行分析，配置与每个化工装置的工艺参数对应的预设报警限值，然后提前将具有报警原因信息、报警后果信息和报警处置操作信息的报警数据与各个工艺参数进行对应存储；将工艺参数的实时数据和预设报警限值进行比较，例如工艺参数的实时数据所体现的实时值超过预设报警限值，比较结果此时可以是报警限值被超出，则可以根据当前超出预设报警限值的工艺参数查询化工装置，并通过该被查询到的化工装置和超出预设报警限值的工艺参数，确定此时的报警操作，并可以执行报警操作；短时记录可以是实时记录、每十分钟记录、每小时记录、每8小时记录、每12小时记录或每24小时记录等，并且统计分析可以是对实时记录的报警日志数据，实时记录的报警日志数据可以至少具有报警目标指向的化工装置、报警目标指向的工艺参数以及是否报警等信息；在一些情况中，还可以长时记录，并将长时记录的报警日志数据用于短时记录的报警日志数据的变化的参考，从而可以使得统计分析得到的动态预警数据更能体现实时出现的新变化；所述运行过程风险评估数据中报警数据，可以至少具有报警处置操作信息。
具体的，步骤S1)还包括：
利用报警评价指标，对所述报警操作执行报警评价(又可以称为报警统计)，获得具有报警频次信息、持续时间信息和重复报警频次信息的报警评价数据，其中，所述报警评价指标包括报警率指标、持续报警数指标和重复报警数指标。
在一些具体实施中，报警率指标可以为在指定时间范围内，分析各个化工装置被DCS(集散控制系统，Distributed Control System)每小时的工艺参数报警数，用于评估各个化工装置的报警频繁情况，并用于形成报警频次信息；持续报警数指标可以为在指定时间范围内，分析各个化工装置报警持续时长在一定时间(如8小时、12小时、24小时)以上的平均报警次数，用于评估各个化工装置是否存在长期持续报警的情况，并用于形成持续时间信息；重复报警数指标可以为每分钟的报警次数大于等于2次的重复报警的数量，用于形成重复报警频次信息。
具体的，步骤S1)还包括：
根据所述报警数据中报警原因信息，选择地输出具有所述报警操作的调整信息的报警优化数据，其中，所述报警原因信息包括所述预设报警限值的数值原因信息、所述化工装置的仪表故障原因信息或所述化工装置的工艺原因信息。
在一些具体实施中，根据报警的评价结果(报警优化数据)对报警系统进行优化，首先确定报警的原因，如仪表原因、报警限值设置原因或工艺原因等，然后选择或制定改进措施，例如报警限值过于接近正常工艺参数的实时数据，即使化工装置无该工艺参数对应的风险，也会进行多次频繁的误报，则调整信息应当是修改报警限值。
具体的，步骤S2)中在至少对所述报警操作进行短时记录之前，还包括：
对所述化工装置进行风险登记，获得所述化工装置的固有风险数据，其中，所述固有风险数据至少具有所述化工装置的风险名称信息、风险等级信息和安全屏障信息。
在一些具体实施中，在对所述化工装置进行风险登记之前，可以对各个化工装置进行风险评估，风险评估可以使用工艺危害分析方法进行全面危险性分析，工艺危害分析方法例如危险与可操作性分析(HAZOP)、检查表法、如果-就(what-if)和保护层分析(LOPA)方法等，以确定各个化工装置的风险等级等信息。
具体的，步骤S2)中在统计分析所述报警日志数据之前，还包括：
对与所述化工装置对应的监测设备输出数据和安全仪表输出数据进行记录，获得安全关键数据。
具体的，步骤S2)中至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，包括：
检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，检查是否存在与所述化工装置对应的报警评价数据以及检查是否存在与所述化工装置对应的安全关键数据；
将存在的固有风险数据、存在的报警评价数据和存在的安全关键数据中任意至少一者，与所述报警日志数据进行统计分析，或者，仅使用所述报警日志数据进行统计分析，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据。
具体的，步骤S2)中的动态预警数据，至少具有：
平稳率信息、自控率信息、设备完好率信息、火灾与气体报警系统故障率信息和SIS安全仪表系统误动作次数信息。
具体的，该方法还包括：
S3)检查是否存在与所述化工装置对应的报警优化数据，并检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，再选择地将存在的报警优化数据和/或存在的固有风险数据，增加至所述运行过程风险评估数据中，获得增加后的运行过程风险评估数据。
实施例2
基于实施例1，本发明实施例提供了用于化工装置运行过程风险管控的方法，该方法包括：
S1)获取权利要求1至8中任意一项所述的运行过程风险评估数据，根据所述运行过程风险评估数据和当前的化工装置，选择风险管控操作，其中，所述风险管控操作包括风险控制操作、屏障管理操作和过程安全管理操作；
S2)按照所述风险管控操作对所述当前的化工装置进行检查、执行和确认，并选择地输出关于检查过程、执行过程和确认过程的反馈数据。
在一些具体实施中，可以依次按照风险控制操作、屏障管理操作和过程安全管理操作的顺序对当前的化工装置进行检查、执行和确认，并且每项操作可以有关于检查过程、执行过程和确认过程的操作数据记录；风险控制操作的执行，示例性地，如可以至少对当前的化工装置进行维护、停产或隔离等；屏障管理操作的执行，示例性地，如可以判断是否屏障处于正常运行状态；过程安全管理操作的执行，示例性地，如可以收集当前的化工装置的仪表和设备等风险信息。
实施例3
基于实施例1至2，本发明实施例提供了用于化工装置运行过程风险预警的系统，该系统包括：
工艺参数报警模块，用于获取工艺参数的实时数据，将工艺参数的实时数据和预设报警限值进行比较，获得并根据比较结果，选择地执行与具有所述工艺参数的化工装置对应的报警操作，其中，所述报警操作包括输出具有报警原因信息、报警后果信息和报警处置操作信息的报警数据；
动态预警模块，用于至少对所述报警操作进行短时记录，获得报警日志数据，至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，然后输出用于风险管控的运行过程风险评估数据，其中，所述运行过程风险评估数据包括与所述化工装置对应的所述报警数据和所述动态预警数据。
可选的，该系统还包括：
报警管理模块，具有报警评价功能；
所述报警评价功能用于利用报警评价指标，对所述报警操作执行报警评价，获得具有报警频次信息、持续时间信息和重复报警频次信息的报警评价数据，其中，所述报警评价指标包括报警率指标、持续报警数指标和重复报警数指标。
可选的，所述报警管理模块还具有报警优化功能；
所述报警优化功能用于根据所述报警数据中报警原因信息，选择地输出具有所述报警操作的调整信息的报警优化数据，其中，所述报警原因信息包括所述预设报警限值的数值原因信息、所述化工装置的仪表故障原因信息或所述化工装置的工艺原因信息。
可选的，该系统还包括：
风险登记模块，用于对所述化工装置进行风险登记，获得所述化工装置的固有风险数据，其中，所述固有风险数据至少具有所述化工装置的风险名称信息、风险等级信息和安全屏障信息。
可选的，所述动态预警模块还用于对与所述化工装置对应的监测设备输出数据和安全仪表输出数据进行记录，获得安全关键数据。
可选的，所述动态预警模块还具体用于检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，检查是否存在与所述化工装置对应的报警评价数据以及检查是否存在与所述化工装置对应的安全关键数据；
所述动态预警模块还具体用于将存在的固有风险数据、存在的报警评价数据和存在的安全关键数据中任意至少一者，与所述报警日志数据进行统计分析，或者，仅使用所述报警日志数据进行统计分析，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据。
可选的，所述动态预警模块获得的动态预警数据至少具有平稳率信息、自控率信息、设备完好率信息、火灾与气体报警系统故障率信息和SIS安全仪表系统误动作次数信息。
其中，火灾与气体报警系统故障率信息可以是：在指定时间范围内，无效(未发生)火灾警报触发次数以及无效气体警报触发次数；
SIS安全仪表系统误动作次数信息可以是：在指定时间范围内，无效的启动安全机制的次数；
平稳率可以是：在指定时间范围内，利用方差法计算的工艺指标运行平稳值叠加权重反映装置波动情况；
自控率可以是：在指定时间范围内，统计控制回路投用个数所占总控制回路数的百分数，评估装置的自动化水平情况；
设备完好率可以是：设备完好率是指完好的生产设备在全部生产设备中的比重。
可选的，所述动态预警模块还用于检查是否存在与所述化工装置对应的报警优化数据，并检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，再选择地将存在的报警优化数据和/或存在的固有风险数据，增加至所述运行过程风险评估数据中，获得增加后的运行过程风险评估数据。
本发明实施例还提供了用于化工装置运行过程风险管控的系统，该系统包括：
风险管控模块，用于获取前述用于化工装置运行过程风险预警的系统中的运行过程风险评估数据，根据所述运行过程风险评估数据和当前的化工装置，选择风险管控操作，其中，所述风险管控操作包括风险控制操作、屏障管理操作和过程安全管理操作；
所述风险管控模块用于按照所述风险管控操作对所述当前的化工装置进行检查、执行和确认，并选择地输出关于检查过程、执行过程和确认过程的反馈数据。
实施例4
基于实施例3，如图2所示，可以采用工艺参数报警、报警管理、风险登记、动态预警、风险管控等模块进行化工装置运行过程的风险预警与管控。
工艺参数报警模块中，根据工艺参数实时报警结果提出报警处置建议。
报警管理模块具有报警统计功能与报警优化功能。风险登记模块具有风险评估功能与风险登记功能。风险管控模块包括风险控制功能、屏障管理功能、过程安全管理功能与检查执行确认功能等。动态预警模块一部分来自风险登记模块中的固有风险、工艺参数报警数据(报警日志数据)与报警评价数据。动态预警模块将报警处置操作信息、报警优化数据与风险评估数据所形成的结果数据输出至风险管控模块，统一检查、执行并确认。
实现的方式包括硬件实施与软件配置，硬件配置单独服务器，软件包括实时数据采集、实时与历史数据存储，数据处理与推理，界面展示与报警提示等功能。实时数据采集可以采用人工录入、实时数据库读取、DCS操作员站数据通信等方式。软件主体功能包括工艺参数报警、报警管理、风险登记、动态预警、风险管控等。
工艺参数报警模块自动采集来自装置实时数据库的数据，并根据实时数据与预设报警限值的对比进行报警，自动弹出报警处置专家辅助系统，提供报警可能的原因、报警超出的后果、报警的处置方法等等。
报警管理模块包括报警评价功能与报警优化功能等功能。报警评价指标包括报警率、持续报警数、重复报警数等等。报警率：在指定时间范围内，分析各个装置被DCS每小时的工艺报警数，评估各个装置的报警频繁情况。持续报警数：在指定时间范围内，分析各个装置报警持续时长在一定时间(如8小时、12小时、24小时)以上的平均报警次数，评估各个装置是否存在长期持续报警的情况。重复报警数指每分钟的报警次数大于等于2次的重复报警的数量。根据报警的评价结果对报警系统进行优化，首先确定报警的原因，如仪表原因、报警值设置原因或工艺原因等，然后选择或制定改进措施。
风险登记模块可以用于登记风险名称、风险等级、安全屏障等。采用工艺危害分析方法如危险与可操作性分析(HAZOP)、检查表法、如果-就(what-if)、保护层分析(LOPA)方法等对系统进行全面危险性分析，并确定风险等级，从而进行风险登记。
动态预警模块一部分来自风险登记中的固有风险、工艺参数报警与报警评价数据，另一部分还收集来自设备、仪表等其他方面的安全关键数据，并进行统计分析，包括平稳率、自控率、设备完好率、火灾与气体报警系统故障率、SIS安全仪表系统误动作次数等等。平稳率为在指定时间范围内，利用方差法计算的工艺指标运行平稳值叠加权重反映装置波动情况。自控率为在指定时间范围内，以装置控制回路投用率评估装置的自控水平。
风险管控模块为根据报警处置操作信息、报警优化数据、风险评估数据、动态预警的输出结果，提出风险控制、屏障管理与过程安全管理等方面的建议措施，并进行检查、执行与确认。
本发明实施例能够动态地进行安全评价、风险评估后提出安全对策，并反映化工装置风险的实时动态变化；本发明实施例基于报警数据统计进行预警，实现了动态预警，且能全面反映化工装置的风险，例如固有风险、安全关键数据所呈现的风险和当前工艺参数的实时数据变化所体现的当前的风险。
实施例5
基于实施例1至4，本发明实施例提供了水煤浆气化装置的风险预警与管控系统。
首先选取该煤气化装置的关键安全参数，并形成并存储工艺参数表于本系统，如下表1。
表1工艺参数表
| 序号 | 工艺参数 |
| 1 | 煤浆浓度 |
| 2 | 氧煤比 |
| 3 | 煤浆流量 |
| 4 | 氧气流量 |
| 5 | 激冷水流量 |
| 6 | 烧嘴压差 |
| 7 | 气化炉表面温度 |
| 8 | 气化炉渣口压差 |
| 9 | 气化炉出口气体温度 |
| 10 | 气化炉液位 |
| 11 | 锁斗温度 |
| 12 | 烧嘴冷却水流量 |
| 13 | 烧嘴冷却水温度 |
| 14 | 烧嘴冷却水进出口流量差 |
| 15 | 烧嘴冷却水CO监测 |
共15个关键工艺安全参数，每个工艺参数设正常操作界限与安全操作界限。本系统自动采集来自煤气化工业装置DCS系统的实时值，当数值超过正常操作界限时为2级报警，当数值超过安全操作界限时为1级报警。若有一个参数达到2级报警，则得分可为0.7；若有1个参数达到1级报警，则得分可为0.4；该得分记为风险指数S1。
统计分析所有工艺安全参数的报警信息，如报警率，持续报警数等，如表2。
表2报警统计表
最终风险指数为S2，风险指数S2的统计分析的计算为：
S2＝(时平均报警数性能级别+24小时持续报警数性能级别)/6，式中指定范围为24小时，可以被更改为其他值，例如48小时、12小时等。
然后本系统再调取煤气化装置的平稳率、自控率、设备完好率、火灾与气体报警系统故障率、SIS安全仪表系统误动作次数等数据信息，根据预先设定好的级别划分标准分为3级，根据统计分析可以得风险指数S3，该风险指数S3统计分析的计算方式为：
S3＝(平稳率级别+自控率级别+设备完好率级别+火灾与气体报警系统故障率级别+SIS安全仪表系统误动作次数级别)/15
式中，平稳率级别为平稳率信息与预设阈值信息比较得出，自控率级别、设备完好率级别、火灾与气体报警系统故障率级别和SIS安全仪表系统误动作次数级别均是分别与各自的预设阈值信息比较得出。
进一步地，对煤气化装置进行风险分析，识别出煤气化装置存在气化炉过氧爆炸风险，煤浆管线爆炸风险，合成气泄漏风险等等。对每个风险，按照事件发生的后果、可能性、安全措施消减系数进行风险分级，得到风险指数R1、R2和R3，R1、R2、R3的数值可通过图3确定，风险矩阵中每一个具体数字代表该风险的风险指数值Ri(i取1、2、3，非绝对风险值，最小为1且最大为200)，风险指数值表征了每一个风险等级的相对大小；对于某风险的具体风险等级，应取三种后果中最高的风险等级，采用后果严重性等级的代表字母和可能性等级数字组合表示。例如：当后果等级为A，可能性等级为7时，其对应的风险等级为A7；如图3，风险级别分为重大风险(含圆圈的表格)、较大风险(含五角星的表格)、一般风险(含四角星的表格)和低风险(含三角形的表格)4个级别。
最后，水煤浆气化装置的整体风险记为R，可执行统计分析计算，具体为：
R＝max(R1，R2，R3)×S1×S2×S3
式中max为取R1，R2，R3中的最大值。在该统计分析完成后，获得水煤浆气化装置的整体风险(即所述化工装置的动态预警数据)，本发明实施例能够通过DCS采集获取数据，实时用于服务器计算或DCS计算直接输出动态风险数据，更具有实时性。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种用于化工装置运行过程风险预警的方法，其特征在于，该方法包括：
S1)将工艺参数的实时数据和预设报警限值进行比较，获得并根据比较结果，选择地执行与具有所述工艺参数的化工装置对应的报警操作，其中，所述报警操作包括输出具有报警原因信息、报警后果信息和报警处置操作信息的报警数据；
S2)至少对所述报警操作进行短时记录，获得报警日志数据，至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，然后输出用于风险管控的运行过程风险评估数据，其中，所述运行过程风险评估数据包括与所述化工装置对应的所述报警数据和所述动态预警数据；
步骤S1)还包括：
利用报警评价指标，对所述报警操作执行报警评价，获得具有报警频次信息、持续时间信息和重复报警频次信息的报警评价数据，其中，所述报警评价指标包括报警率指标、持续报警数指标和重复报警数指标；
步骤S1)还包括：
根据所述报警数据中报警原因信息，选择地输出具有所述报警操作的调整信息的报警优化数据，其中，所述报警原因信息包括所述预设报警限值的数值原因信息、所述化工装置的仪表故障原因信息或所述化工装置的工艺原因信息；
步骤S2)中在至少对所述报警操作进行短时记录之前，还包括：
对所述化工装置进行风险登记，获得所述化工装置的固有风险数据，其中，所述固有风险数据至少具有所述化工装置的风险名称信息、风险等级信息和安全屏障信息；
在对所述化工装置进行风险登记之前，对各个化工装置进行风险评估，风险评估使用工艺危害分析方法进行全面危险性分析，工艺危害分析方法包括危险与可操作性分析法、检查表法和保护层分析方法；
步骤S2)中至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，包括：
检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，检查是否存在与所述化工装置对应的报警评价数据以及检查是否存在与所述化工装置对应的安全关键数据；
将存在的固有风险数据、存在的报警评价数据和存在的安全关键数据中任意至少一者，与所述报警日志数据进行统计分析，或者，仅使用所述报警日志数据进行统计分析，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据；
该方法还包括：
S3)检查是否存在与所述化工装置对应的报警优化数据，并检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，再选择地将存在的报警优化数据和/或存在的固有风险数据，增加至所述运行过程风险评估数据中，获得增加后的运行过程风险评估数据。
2.根据权利要求1所述的用于化工装置运行过程风险预警的方法，其特征在于，步骤S2)中在统计分析所述报警日志数据之前，还包括：
对与所述化工装置对应的监测设备输出数据和安全仪表输出数据进行记录，获得安全关键数据。
3.根据权利要求1所述的用于化工装置运行过程风险预警的方法，其特征在于，步骤S2)中的动态预警数据，至少具有：
平稳率信息、自控率信息、设备完好率信息、火灾与气体报警系统故障率信息和SIS安全仪表系统误动作次数信息。
4.一种用于化工装置运行过程风险管控的方法，其特征在于，该方法包括：
S1)获取权利要求1至3中任意一项所述的运行过程风险评估数据，根据所述运行过程风险评估数据和当前的化工装置，选择风险管控操作，其中，所述风险管控操作包括风险控制操作、屏障管理操作和过程安全管理操作；
S2)按照所述风险管控操作对所述当前的化工装置进行检查、执行和确认，并选择地输出关于检查过程、执行过程和确认过程的反馈数据。
5.一种用于化工装置运行过程风险预警的系统，其特征在于，该系统包括：
工艺参数报警模块，用于获取工艺参数的实时数据，将工艺参数的实时数据和预设报警限值进行比较，获得并根据比较结果，选择地执行与具有所述工艺参数的化工装置对应的报警操作，其中，所述报警操作包括输出具有报警原因信息、报警后果信息和报警处置操作信息的报警数据；
动态预警模块，用于至少对所述报警操作进行短时记录，获得报警日志数据，至少统计分析所述报警日志数据，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据，然后输出用于风险管控的运行过程风险评估数据，其中，所述运行过程风险评估数据包括与所述化工装置对应的所述报警数据和所述动态预警数据；
该系统还包括：
报警管理模块，具有报警评价功能；
所述报警评价功能用于利用报警评价指标，对所述报警操作执行报警评价，获得具有报警频次信息、持续时间信息和重复报警频次信息的报警评价数据，其中，所述报警评价指标包括报警率指标、持续报警数指标和重复报警数指标；
所述报警管理模块还具有报警优化功能；
所述报警优化功能用于根据所述报警数据中报警原因信息，选择地输出具有所述报警操作的调整信息的报警优化数据，其中，所述报警原因信息包括所述预设报警限值的数值原因信息、所述化工装置的仪表故障原因信息或所述化工装置的工艺原因信息；
该系统还包括：
风险登记模块，用于对所述化工装置进行风险登记，获得所述化工装置的固有风险数据，其中，所述固有风险数据至少具有所述化工装置的风险名称信息、风险等级信息和安全屏障信息；
在对所述化工装置进行风险登记之前，对各个化工装置进行风险评估，风险评估使用工艺危害分析方法进行全面危险性分析，工艺危害分析方法包括危险与可操作性分析法、检查表法和保护层分析方法；
所述动态预警模块还具体用于检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，检查是否存在与所述化工装置对应的报警评价数据以及检查是否存在与所述化工装置对应的安全关键数据；
所述动态预警模块还具体用于将存在的固有风险数据、存在的报警评价数据和存在的安全关键数据中任意至少一者，与所述报警日志数据进行统计分析，或者，仅使用所述报警日志数据进行统计分析，在统计分析完成后获得所述化工装置的动态预警数据；
所述动态预警模块还用于检查是否存在与所述化工装置对应的报警优化数据，并检查是否存在与所述化工装置对应的固有风险数据，再选择地将存在的报警优化数据和/或存在的固有风险数据，增加至所述运行过程风险评估数据中，获得增加后的运行过程风险评估数据。
6.根据权利要求5所述的用于化工装置运行过程风险预警的系统，其特征在于，
所述动态预警模块还用于对与所述化工装置对应的监测设备输出数据和安全仪表输出数据进行记录，获得安全关键数据。
7.根据权利要求5所述的用于化工装置运行过程风险预警的系统，其特征在于，
所述动态预警模块获得的动态预警数据至少具有平稳率信息、自控率信息、设备完好率信息、火灾与气体报警系统故障率信息和SIS安全仪表系统误动作次数信息。
8.一种用于化工装置运行过程风险管控的系统，其特征在于，该系统包括：
风险管控模块，用于获取权利要求5至7中任意一项所述的运行过程风险评估数据，根据所述运行过程风险评估数据和当前的化工装置，选择风险管控操作，其中，所述风险管控操作包括风险控制操作、屏障管理操作和过程安全管理操作；
所述风险管控模块用于按照所述风险管控操作对所述当前的化工装置进行检查、执行和确认，并选择地输出关于检查过程、执行过程和确认过程的反馈数据。
9.一种用于化工装置运行过程风险预警与管控的设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
存储器，与所述至少一个处理器连接；
其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述至少一个处理器通过执行所述存储器存储的指令实现权利要求1至4中任意一项权利要求所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1至4中任意一项权利要求所述的方法。
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