Alarm racionalizálás a MOL Nyrt. Dunai Finomító üzemeiben 1.

Miskolc-Lillafüred, Hotel Palota****

24-26 October 2018

Alarm racionalizálás a MOL Nyrt. Dunai Finomító üzemeiben 1.

POZSGAI, Árpád

[email protected] Kft.

PR

ESEN

TATI

ON

SZABÓ, Tibor

[email protected] Nyrt.

IZSÓ, Zsolt



24-26 October 2018

Alarm racionalizálás a MOL Nyrt. Dunai Finomító üzemeiben

Előadás vázlata:

• Alarm, alarm rendszer meghatározása és tervezési alapelvek• Alarm szabványok és irányelvek• Alarm életciklus rövid ismertetése• MOL Nyrt. alarm filozófia tartalma• Alarmok azonosítása, Master Alarm Adatbázis (MADB) létrehozása• Racionalizált alarm adatbázis és az ACM (Alarm Configuration Manager) kapcsolata• Alarm racionalizálás helye a MOL vállalati Alarm Management folyamatban• Alarm racionalizálási folyamata és PHA-Pro7 alarm racionalizáló eszköz alkalmazása• Alarm rendszer tervezése• Fejlett (advanced) alarm technikák rövid ismertetése• Racionalizált alarm adatbázis és fejlett alarm technikák implementációja a meglévő

folyamat rendszerekben


24-26 October 2018


Alarm, alarm rendszer meghatározása:

Igényel kezelői beavatkozást

Nem igényel azonnali kezelői beavatkozást

Abnormál állapot Alarm (riasztás) Alert (figyelmeztetés)

Elvárt állapot vagy esemény Message (üzenet)

Alarm (riasztás): Hallható és/vagy látható jelzés, amely informálja a kezelőt az irányított berendezés hibás működéséről, a folyamat normál üzemelési tartománytól való eltéréséről vagy a rendellenes állapotról, amely meghatározott időn belül kezelői beavatkozást igényel.Alert (figyelmeztetés): hallható és/vagy látható jelzés a kezelőnek a berendezés vagy a folyamat állapotáról, amely kezelői értékelést igényel, de azonnali kezelői beavatkozást nem.Message (üzenet): információt biztosít a kezelőnek a normál működésről, kezelői cselekvést nem igényel.Events (események): a rendszer vagy folyamat diszkrét változóinak automatikus naplózása


24-26 October 2018


Alarm rendszer tervezési alapelvek és követelmények :

• Legyen időszerű: a megfelelő időben jelenjen meg (ne túl hamar, de a szükséges beavatkozáshoz ne is túl későn).

• Legyen releváns: egyértelműen vonatkozzon az abnormál állapothoz, ne legyen hamis alarm.

• Legyen egyedi: ne legyen duplikálása egy másik alarmnak. • Legyen rangsorolva: Segít az operátor figyelmének összpontosításában, jelezze a

kezelői beavatkozást igénylő probléma súlyosságát.• Legyen érthető: Az operátor nyelvét használja, legyenek egyszerű üzenetek, melyek

könnyen megérthetőek• Legyen felismerésre alkalmas, jellemző: jelezze mi történt (segítsen a probléma

azonosításában, a kiinduló ok feltárásban)• Legyen tanácsadó: segítse meghatározni a szükséges kezelői reagálást• Legyen célzott: a legfontosabb szempontokra irányítsa a figyelmet• Legyen menedzselhető: ne legyen túl sok alarm.• Legyen független a veszélyhez kapcsolódó hiba okaitól


24-26 October 2018


Nem megfelelő alarm rendszer következménye:


24-26 October 2018


Alarm szabványok és irányelvek:

• ANSI/ISA – 18.2-2009: Management of Alarm Systems for the Process Industries• IEC 62862: Management of alarms systems for the process industries• EEMUA 191: Alarm systems, a guide to design, management and procurement No.

191 (Engineering Equipment and Materials Users Association)• ASM Consortium Guideline: Effective Alarm Management Practice - 2009• NAMUR – NA 102: Alarm Management


24-26 October 2018


Alarm életciklus:Alarm filozófia

Értékelés & Audit

Alarm racionalizálás

Alarmok azonosítása

Alarm rendszer tervezés

Alarm rendszer megvalósítás

Karbantartás

Üzemeltetés

Változás kezelés(MoC)

Monitorizálás

4

3

5

110

2

7

86

9


24-26 October 2018


MOL Nyrt. alarm filozófia tartalma:

• Kifejezések, meghatározások és rövidítések• Alarm rendszer tervezési elvek (alarm rendszer célja, alarm kritériumok, alap

követelmények)• Alarm menedzsment követelmények (résztvevők, feladatok, felelősségek)• Alarmok azonosítása (P&ID, HAZOP, kezelői utasítás)• Alarm racionalizálás (alarmok szisztematikus áttekintése, alarm típus, osztály, prioritás,

beállítás, okok, be nem avatkozás következmény, kezelői beavatkozás, reagálási idő meghatározás)

• Alarm tervezési követelmények• Alarm rendszer implementációs követelmények (üzembe helyezés, tesztelés, betanítás)• Alarm rendszer üzemeltetési követelmények (alarm rendszer megjelenítés, alarm

szűrési-, elnyomási-, kitiltási követelmények, alarm reagálási eljárás)• Alarm rendszer karbantartása (időszakos teszt)• Alarm rendszer audit, teljesítmény monitorozása és értékelése (KPI-ok)• Alarm rendszer módosítási követelmények (MoC)


24-26 October 2018

• P&ID, PFD áttekintés (AL, AH, ALL, AHH)• Folyamat veszély-és kockázat elemzés (PHA: HAZOP), védelmi elemzés réteg (LOPA)• A technológia felülvizsgálata az üzemelési határok azonosításához (technológiai

utasítások, kezelési eljárások áttekintése)• Nyomástartó berendezések integritás adatai (tervezési nyomás, hőmérséklet stb.)• Környezetvédelmi határértékek• Biztonsági műszeres rendszer (SIS) felülvizsgálata, retesz előjelzések• Segédrendszerek meghibásodása, tápellátás megszűnése, segédenergia kimaradása,

hűtés/fűtés hiba, stb.• Tűz- és gázveszély jelzések• Berendezések-, gépek védelme• Jó üzemeltetési gyakorlat• Működési hibajelzések• stb.


Alarmok azonosítása (új üzem):


24-26 October 2018


Alarmok azonosítása (meglévő üzem), Master Alarm Adatbázis (MADB) létrehozása:

MOL Business Network (L4)

INDUSTRIAL NETWORK (L3)

DYNAMO

Client PC

Dynamo Server for L3

(ACM: Alarm

Configuration Manager)

DCS rendszerek

Honeywell

TPS/Experion

DCS

rendszerek

Yokogawa

DCS

rendszerek

EMERSON

DeltaV

MADB

ALARM

CONFIG

UPLOAD

ALARM

CONFIG

UPLOAD

ALARM

CONFIG

UPLOAD

MS Excel

Off-line MADB Export

(w/o Rationated ADB)

XML

Export/Import

(w/o Rationated ADB)

DYADEM PHA-Pro7

(Alarm Rationation Tool)

OFF-LINE

MS Excel

Off-line MADB Import

(with Rationated ADB)

XML

Export/Import

(with Rationated ADB)

PHA

file

DYNAMO

Client PC

Dynamo Server for L3:

· ACM

· Enforcer

· Alarm Help

· MADB

· Archiver

· Viewer

· ACM WEB

Dynamo Server for L3.5

(M&R: Metrics & Reporting):

· M&R Core Server

· M&R Database

· M&R WEB

DMZ (L3.5)

DATA COLLECTORS:

(OPC Servers)


24-26 October 2018


Alarm racionalizálási eljárás folyamata:Alarm racionalizálás

5. Alarm céljának, kiváltó okának és a be nem avatkozás következmény meghatározása

1. Alarm adatbázis létrehozása

3. Alarm érvényesítése (validálás), alarm kritériumoknak való megfeleltetés

4. Alarmok típusának, osztályának és releváns üzemmódjának meghatározása

6. Reagálási idő, következmény súlyosság és az alarm prioritás meghatározása (mátrix)

8. Alarm beállítások meghatározása (limitek, hiszterézis, késleltetés)

7. Szükséges alarm reagálás meghatározása

9. Lehetséges advance alarm technikák meghatározása (alarm elnyomás, csoport)

Dokumentáció

Vége?Nem

0. Adat-, információ gyűjtés, határok


24-26 October 2018


PHA-Pro7 alarm racionalizáló eszköz alkalmazása (Alarm Rationalization of Analog):

Alarm unit

Alarm tervjel Alarm típus

Megnevezés

Alarm méréstartomány és mértékegység

Alarm beállítás DB

Alarm célja

Alarm oka

Be nem avatkozás következménye

Reagálási idő

Alarm reagálás

Alarm racionalizált prioritás

Alarm racionalizált beállítás

Alarm osztályAlarm releváns

üzemmódKövetkezmény

súlyosságaAlarm forrása

Alarm csoport


24-26 October 2018


PHA-Pro7 alarm racionalizáló eszköz alkalmazása (Alarm Group):

Alarm Group tervjele

Alarm Group típusa:Alarm elnyomás

Mód/feltétel iniciátorok

Mód/feltétel megnevezése

SDA: Állapot detektáló feltételek

SDA: Állapot detektáló logikai kapuk

Időkorlát beállítás

Kezelői engedély

Menedzselt alarmok tervjele

Alarm típus

Feltételes alarm beállítások

Feltételes alarm prioritások

Feltételes alarm beállítások

Alarm elnyomás engedély


24-26 October 2018


Alarmok osztályok: alarm osztályhoz rendelt alarmot egy olyan csoportnak kell tekinteni, amely csoport közös karakterisztikával és közös alarm menedzsment követelményekkel rendelkezik (pl. tesztelés, képzés, megfigyelés/monitorozás és felülvizsgálati követelmények) és azonos módon kell feldolgozni.Tipikus alarm osztályok: Process (folyamat), Safety (folyamat biztonság), Environmental (Környezetvédelem), System (rendszer), Device (eszköz), Facility (épület, berendezés), Security (vagyon, IT biztonsági), stb.

Alarm típus (Honewell TPS System) Alarm típus (Yokogawa CENTUM System) Alarm Class

BADPV Bad PV Alarm IOP Input Open Alarm System

BADOC Bad OP Connect Alarm OOP Output Open Alarm System

BADCTL Bad Control CNF Bad Connection Status Alarm System

PVLO PV Low Alarm LO Input Low Limit Alarm Process

PVHI PV High Alarm HI Input High Limit Alarm Process

PVLL PV Low Low Alarm LL Input Low-low Limit Alarm Process

PVHH PV High High Alarm HH Input High-high Limit Alarm Process

PVEXLO PV Ext HI Range Alarm IOP- Low-Limit Input Open Alarm Process

PVEXHI PV Ext LO Range Alarm Process

PVROCP PV Rate of Change Positive Alarm VEL+ Input Velocity Alarm (positive direction) Process

PVROCN PV Rate of Change Negative Alarm VEL- Input Velocity Alarm (negative direction) Process

PVSGCH PV Significant Change Alarm Process

OPLO OP Low Alarm MLO Output Low Limit Alarm Process

OPHI OP High Alarm MHI Output High Limit Alarm Process

DEVLO DEV Low Alarm DV- Deviation Alarm (negative direction) Process

DEVHI DEV High Alarm DV+ Deviation Alarm (positive direction) Process

Alarmok típusának (rendszer specifikus) és alarm osztályának meghatározása:


24-26 October 2018


Alarm kiváltó okának és a be nem avatkozás következménynek meghatározása:

Alarm típus (példa) OK (példa) Következmény (példa)

BADPV Bad PV AlarmTávadó hiba, szakadt bemenet, I/O modul hiba,

Funkcióvesztés

BADOC Bad OP Connect AlarmSzakadt kimenet, I/O modul hiba Funkcióvesztés

BADCTL Bad ControlI/O modul hiba, konfigurációs hiba (hibás FB kapcsolat, eltérő jeltartomány stb.)

Funkcióvesztés

PVLO / PVLL PV Low/Low Low AlarmSzabályozási hiba (nyit/zár), hibás beavatkozás, folyamat feltétel hiánya

Folyamat eltérése a normál üzemelési tartománytól, off-spec termék, retesz

PVHI /PVHH PV High/ High High AlarmSzabályozási hiba (nyit/zár), hibás beavatkozás, folyamat feltétel hiánya

Folyamat eltérése a normál üzemelési tartománytól, off-spec termék, retesz

PVROCP PV Rate of Change Positive AlarmNagy/gyors beavatkozás, reakció megfutása, segédenergia kimaradás

Berendezés sérülése, katalizátor élettartam csökkenés

PVROCN PV Rate of Change Negative AlarmNagy/gyors beavatkozás, helytelen PID beállítás, segédenergia kimaradás

Berendezés sérülése, instabil folyamat

OPLO OP Low AlarmSzabályozási korlát, helytelen PID beállítás Folyamat eltérés a normál üzemelési

tartományból, off-spec termék

OPHI OP High AlarmSzabályozási korlát, helytelen PID beállítás Folyamat eltérés a normál üzemelési

tartományból, off-spec termék

DEVLO DEV Low AlarmNem megfelelő szabályozás, szabályozási korlát, helytelen PID beállítás

Folyamat eltérése a normál üzemelési tartománytól, off-spec termék

DEVHI DEV High AlarmNem megfelelő szabályozás, szabályozási korlát, helytelen PID beállítás

Folyamat eltérése a normál üzemelési tartománytól, off-spec termék


24-26 October 2018


Alarm reagálási idő (RT: response time) meghatározása:

Sürgősség Meghatározás Rendelkezésre álló idő

Azonnal / Immediate Azonnali kezelői reagálást igényel. RT < 5 minGyors / Rapid Gyors kezelői reagálást igényel. 5 min < RT < 15 minRövid időn belüli / Prompt Rövid időn belüli kezelői reagálást igényel. 15 min < RT < 30 minHosszú időn belüli / Slow Záros időn belüli kezelői reagálást igényel. 30 min < RT < 60 min

Határozatlan / Not urgent Határozatlan időn belüli kezelői reagálást igényel. RT > 60 min


24-26 October 2018


Alarm prioritás meghatározása (risk-matrix) :

Következmény súlyossága

Severity

Szükséges reagálási idő (RT)

HatározatlanNot urgent

LassúSlow

Rövid reagálási időPrompt

GyorsRapid

AzonnaliImmediate

RT > 60 min 30 < RT < 60 min 15 min < RT < 30 min 5 min < RT < 15 min RT < 5 min

Nincs No Action No Action No Action No Action No Action

A Journal Lowest Lowest Lowest Lowest

B Journal Lowest Lowest Lowest Middle

C Lowest Lowest Middle Middle Middle

D Lowest Middle Middle Highest Highest

E Middle Middle Highest Highest Highest

DCS / Prioritás No_Action Csak naplózás Legalacsonyabb Közepes Legmagasabb

Honeywell TPS No Action Journal Low High Emergency

Honeywell PKS No Action Journal Low High UrgentEmerson Delta V Log Advisory Warning Critical

Yokogawa Centum CS Logging Low Medium High


24-26 October 2018


Alarm rendszer tervezési szempontjai:

• Kontrolmodul/funkcióblokk minden típusú alarmját képes kell legyen priorizálni, engedélyezni, letiltani, elnyomni, a használaton kívüli alarmokat elkülöníteni, naplózni.

• Alkalmazkodjon a változó információ igényekhez és használható legyen a technológiai folyamat minden állapotában, mint: üzem indítása, normál működés, kisebb és súlyos üzemzavarok, üzem vagy folyamat normál és vészleállítása, stb.

• Alarm holtsávokat (deadband) kell biztosítani a folyamat változók ingadozásának kompenzálására, de elég keskenynek ahhoz, hogy az alarm még értelmezhető legyen.

• Egy-energiatárolós szűrő alkalmazása a zajszint hatásának csökkentésére.• Biztosítani kell egy alarm aktiváló késleltetési időt, hogy megszűnjenek a tranziensek

hatására fellépő zavaró alarmok

Jel típusaSzűrő időállandó

EEMUA 191/Table 20Holtsáv (%)

EEMUA 191/Table 21Késleltetési idő

EEMUA 191/Table 22Mennyiség 2 s 5 15 sec

Szint 2 s 5 60 secNyomás 1 s 2 15 sec

Hőmérséklet 0 s 1 60 sec


24-26 October 2018


Speciális alarm rendszer tervezési szempontjai (példák):• Többszörös abszolút alarm (High vagy High-High, Low vagy Low-Low) csak akkor

elfogadható, ha mindegyik alarmnak eltérő oka és/vagy eltérő következménye van illetve eltérő kezelői beavatkozással rendelkezik (pl. PIAH-XXX.PVHI: üzemelési tartományt figyeli, PIAH-XXX.PVHH: mechanikai integritást védi)

• Kontrol modulban többszörös funkcióblokk (pl. AI, PID, AO) alkalmazása esetén, minden alarmot csak a kontrol funkcióblokkhoz (pl. PID) kell konfigurálni

• Redundáns berendezéseknél, mint például duplikált szivattyúk alkalmazása esetén, figyelembe kell venni a tartalék berendezés alarmjainak ( pl. futásjelzés) elnyomását, ha az elsődleges berendezés normál állapotban van (pl. az elsődleges szivattyú fut).

• Izolált (vagyis nem használt) vagy leállított folyamat rendszerek/alrendszerek alarmjait el lehet nyomni, kivéve a biztonsági kritikus alarmokat.

• Biztonsági kritikus alarmok, mint tűzveszély, gázveszély (robbanóképes gáz, CO/CO2, alacsony százalékú oxigén) és mechanikai integritást védő alarm jelzéseknek a legmagasabb prioritással kell rendelkezniük és tilos elnyomni.

• Közösített alarm létrehozható olyan alarm jelekre, amelyek azonos kezelői reagálással rendelkeznek.


24-26 October 2018


Fejlett (advanced) alarm technikák 1: Első-hiba figyelés (First-Out)

Első-hiba alarm funkció: egy alarm csoport (alarm group) vonatkozásában - az első aktív alarm hatására aktivizálja az alarm csoport fennmaradó alarmjainak az elnyomását.Alkalmazása: • Alarmok elnyomása amikor többszörös alarmok jelennek meg egyetlen folyamat eseményre• Meghatározni a kezdeti alarmot vagy az első reteszt• Csoportosítani azokat az alarmokat, melyek azonos kezelői reagálással rendelkeznek

First_Out

Logic

First_Out_Alarming:

Enable=ON

TAG01.ALM_PAR

TAG02.ALM_PAR

TAG03.ALM_PAR

TAG04.ALM_PAR

SUPPR

NO_SUP

SUPPR

NO_SUP

BPCS SETTING

TAG01.ALM_PAR

TAG02.ALM_PAR

TAG03.ALM_PAR

TAG04.ALM_PAR

ENB

DIS

ENB

ENB

TAG05.ALM_PARENB

TAG06.ALM_PAR SUPPRENB

TAG05.ALM_PAR

TAG06.ALM_PAR

First-Out

ENB

DIS

ENB

ENB

ENB

ENB

TRIGGERS

Bad Status Check Alarm

SUPPR


24-26 October 2018


Fejlett (advanced) alarm technikák 2: Statikus/dinamikus alarm elnyomás

Statikus/dinamikus alarm elnyomás: A statikus/dinamikus alarmelnyomás célja, hogy elnyomja azon alarmokat (csoportba rendezve: alarm group), amelyek az adott üzemelési állapotban nem relevánsak, vagy egyébként nem hasznos az üzemeltető számára.

2oo3

TAG01.ALM_PAR

TAG02.ALM_PAR

TAG03.ALM_PAR

TAG05.ALM_PAR

TAG06.ALM_PAR

TRIGGERS

2oo2

AND

Static Suppression Alarming:

Enable=ON

TAG101.ALM_PAR

TAG102.ALM_PAR

TAG103.ALM_PAR

TAG104.ALM_PAR

SUPPR

NO_SUP

SUPPR

BPCS SETTING

ENB

DIS

ENB

ENB



SUPPR



DYNAMIC

ALARM

CHECK

YES

NO

YES

YES

YES

YES

YES

YES

OR

ALM

ALM

MISMATCH

ALARM

ON

ON

ON

SDA: State Detection Algorithm

Bad Status Check Alarm


24-26 October 2018


Fejlett (advanced) alarm technikák 3: Állapot alapú (conditional) alarmozás

Állapot alapú (conditional) alarmozás: Az állapot alapú alarmozás egy olyan fejlett alarmozási technika, amely módosítja az alarmok beállítási határértékeit, a prioritást vagy az elnyomási állapotát a berendezés vagy technológiai folyamatok meghatározott működési állapotai alapján úgy, hogy kövesse a folyamat változó üzemelési módjait.

TAG01.ALM_PAR

TAG01.ALM_PAR

TAG03.ALM_PAR

TAG04.ALM_PAR

ENABLE

18 barg

Disable

10 %

MODE_A: SETTINGS

&LOGIC

/

C&E

&LOGIC

/

C&E

&LOGIC

/

C&E

XFER

XFER

XFER

XFER

State_Based_Alarming:

Enable=ON

MODE_A

TRIGGERS

MODE_B

TRIGGERS

MODE_C

TRIGGERS

TAG01.ALM_PAR

TAG01.ALM_PAR

TAG03.ALM_PAR

TAG04.ALM_PAR

ENABLE

15 barg

ENABLE

10 %

DEFAULT SETTING

TAG01.ALM_PAR

TAG01.ALM_PAR

TAG03.ALM_PAR

TAG04.ALM_PAR

ENABLE

18 barg

Disable

10 %

BPCS SETTING

TAG01.ALM_PAR

TAG01.ALM_PAR

TAG03.ALM_PAR

TAG04.ALM_PAR

ENABLE

16 barg

ENABLE

12 b%

MODE_C: SETTINGS

TAG01.ALM_PAR

TAG01.ALM_PAR

TAG03.ALM_PAR

TAG04.ALM_PAR

DISABLE

10 barg

Disable

5 %

MODE_B: SETTINGS

MODE: NORMAL

MODE: MODE_A MODE: MODE_B MODE: MODE_C

Bad Status Check AlarmSDA: State Detection Algorithm


24-26 October 2018


Állapot azonosító algoritmus (SDA: State Detection Algorithm) követelmények:

• Az SDA által észlelt állapot mindig egyértelmű legyen az üzemeltető számára.• HMI felületen fel kell tüntetnie az SDA aktuális állapotát• Az üzemeltetőnek rendelkeznie kell engedélyezési és tiltási lehetőséggel (mint SDA

bemenet)• Az SDA algoritmus/logika legyen robusztus és megbízható, hogy megakadályozza az

indokolatlan alarm elnyomásokat és alarm beállítások helytelen megváltoztatását.• Az SDA-k több érzékelőt használnak, amelyek legalább 2 pozitív jelzéssel

rendelkezzenek az állapotváltozásról (pl. 2oo2, 2oo3, 3oo3, 2oo4 stb.)• Az SDA érzékelők legyenek megbízhatók és mentesek közös okú meghibásodástól• Az SDA-nak megfelelő hibakezeléssel kell rendelkeznie• Az SDA algoritmus által használt bemeneti alarm állapotot tilos elnyomni.• Az SDA algoritmus által használt bemeneti trigger jel egy retesz bemenet, akkor ki kell

tiltani, ha a kapcsolódó MOS kapcsoló aktív.• Szükség esetén a kezelő az SDA algoritmus/logika által észlelt állapotot a változtatás

előtt megerősítheti illetve legyen lehetősége annak törlési lehetőségére.


24-26 October 2018


Racionalizált alarmok és fejlett alarm technikák implementációja (terv):


24-26 October 2018


Racionalizált alarmok és fejlett alarm technikák implementációja (megvalósítás):


24-26 October 2018


Köszönöm figyelmüket!

POZSGAI, Árpád

[email protected] Kft.

SZABÓ, Tibor


IZSÓ, Zsolt


Alarm racionalizálás a MOL Nyrt. Dunai Finomító üzemeiben 1.

Documents

Transcript of Alarm racionalizálás a MOL Nyrt. Dunai Finomító üzemeiben 1.