基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法及装置

摘要

本发明提供一种基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法及一种基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警装置，包括：实时获取化工装置的工艺安全指标和化工装置的静态风险等级；确定每一工艺安全指标的权重系数；根据工艺安全指标的预设等级区间，确定每一工艺安全指标对应的等级级别；基于每一工艺安全指标的权重系数和等级级别，对确定的化工装置的静态风险等级进行修正，确定化工装置的动态预警等级；根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。本发明具有实现化工装置风险的动态表征，实现装置的动态预警，根据动态预警对装置运行中的风险进行监控与预警，提高安全风险预警效果的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及化工装置风险预警与管控技术领域，具体地涉及一种基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法及一种基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警装置。

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，危及生命和财产安全。因此，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。在研发与设计阶段，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。通过上述措施，在一定程度上降低了事故的发生概率。但是，在化工装置运行过程中，设备的运行状态、人员操作水平与人员意识变化均会使风险产生变化，以年、月为单位的定期风险评估无法满足风险控制的要求，需要对化工装置实行动态的风险预警。

现有技术中，通常获取装置的工艺安全指标，将风险识别、诊断、评估等方法工具深度融合，实现对企业生产、公共安全等多种领域的静态安全风险预警，在进行安全评价、风险评估后提出安全对策，没有将实时动态风险与静态风险相关联，没有提出实时动态风险的修正预警方法，无法反映装置风险的实时动态变化，虽然实现了预警，但是并不能全面反映装置的实时动态风险。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法及装置，以至少解决上述的实时动态风险与静态风险没有关联，不能全面反映装置的实时动态风险的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法，所述方法包括：

实时获取化工装置的工艺安全指标和化工装置的静态风险等级；

确定每一工艺安全指标的权重系数；

根据工艺安全指标的预设等级区间，确定每一工艺安全指标对应的等级级别；

基于每一工艺安全指标的权重系数和等级级别，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级；

根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。

可选的，所述工艺安全指标通过集散控制系统、实验室信息管理系统和制造企业生产过程执行系统采集。

可选的，所述工艺安全指标的预设等级区间由低到高为：正常区间、低偏离等级区间、高偏离等级区间；

所述等级级别由低到高为：正常等级级别、低偏离等级级别、高偏离等级级别；

所述静态风险等级由低到高为：静态低风险、静态一般风险、静态高风险与静态重大风险；

所述动态预警等级由低到高为：动态低风险、动态一般风险、动态高风险和动态重大风险。

可选的，所述工艺安全指标至少包括：时平均报警数、24小时持续报警数、工艺指标合格率、原料质量合格率、自动控制率、设备完好率和设备泄漏率。

可选的，所述方法还包括：

获取化工装置的危险因素；

基于所述危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级及静态风险分值。

可选的，每一工艺安全指标具有对应的权重系数，所述方法还包括：

基于工艺安全指标的权重系数对所有工艺安全指标进行分类，其中每一类工艺安全指标中的所有工艺安全指标的权重系数之和为1。

可选的，每一等级级别具有对应的等级级别分值，所述基于每一工艺安全指标的权重系数和等级级别，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级，包括：

确定每一工艺安全指标的等级级别分值；

基于每一类工艺安全指标中的每一工艺安全指标的权重系数和等级级别分值，对化工装置的静态风险分值分别进行修正，得到每一类工艺安全指标的动态预警分值；

对所有类的工艺安全指标的动态预警分值求和，得到所述化工装置的动态预警总分值；

基于所述化工装置的动态预警总分值，按预设风险分级标准，得到所述化工装置的动态预警等级。

可选的，每一类工艺安全指标的动态预警分值的计算公式为：

其中，R

本发明第二方面提供一种基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警装置，所述装置包括：

获取模块，用于实时获取化工装置的工艺安全指标和化工装置的静态风险等级；

权重系数确定模块，用于确定每一工艺安全指标的权重系数；

等级确定模块，用于根据工艺安全指标的预设等级区间，确定每一工艺安全指标对应的等级级别；

动态风险确定模块，用于基于每一工艺安全指标的权重系数和等级级别，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级；

预警执行模块，用于根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。

可选的，所述获取模块还用于：

获取化工装置的危险因素；

基于所述危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级及静态风险分值。

可选的，每一工艺安全指标具有对应的权重系数，所述装置还包括：

参数分类模块：用于基于工艺安全指标的权重系数对所有工艺安全指标进行分类，其中每一类工艺安全指标中的所有工艺安全指标的权重系数之和为1。

可选的，每一等级级别具有对应的等级级别分值，所述动态预警确定模块具体用于：

确定每一工艺安全指标的等级级别分值；

基于每一类工艺安全指标中的每一工艺安全指标的权重系数和等级级别分值，对化工装置的静态风险分值分别进行修正，得到每一类工艺安全指标的动态预警分值；

对所有类的工艺安全指标的动态预警分值求和，得到所述化工装置的动态预警总分值；

基于所述化工装置的动态预警总分值，按预设风险分级标准，得到所述化工装置的动态预警等级。

可选的，每一类工艺安全指标的动态预警分值的计算公式为：

其中，R

另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请上述任一项所述的基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法。

本技术方案通过获取化工装置的工艺安全指标，基于装置的危险因素获取静态风险等级，并对每一工艺安全指标设置权重系数以及按照预设等级区间确定每一工艺安全指标的等级级别，再通过工艺安全指标的等级级别和权重系数对静态风险等级进行修正，实现化工装置风险的动态表征，实现化工装置的动态预警，根据动态预警对化工装置运行过程中的风险进行监控与预警，提高安全风险预警效果，保证化工装置的安全运行。

本发明实施方式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方式的进一步理解，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方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明提供的基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法的流程图；

图2是本发明提供的基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警装置的结构示意图；

图3是本发明提供的静态风险等级划分的风险矩阵示意图。

附图标记说明

10-获取模块； 20-权重系数确定模块； 30-等级确定模块

40-动态风险确定模块， 50-预警执行模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明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，并不用于限制本发明。

图1是本发明提供的基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供一种基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法，所述方法包括：

步骤101、实时获取化工装置的工艺安全指标和化工装置的静态风险等级；

步骤102、确定每一工艺安全指标的权重系数；

步骤103、根据工艺安全指标的预设等级区间，确定每一工艺安全指标对应的等级级别；

步骤104、基于每一工艺安全指标的权重系数和等级级别，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级；

步骤105、根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。

具体地，实时获取化工装置的工艺安全指标包括：通过数据库直接获取化工装置的工艺安全指标，也可以通过先实时获取化工装置的工艺参数，并对工艺参数统计分析，得到本实施方式中所对应的工艺安全指标；

在得到工艺安全指标后，对每一工艺安全指标设置权重系数，权重系数的设置可以根据工艺安全指标的重要程度和工艺安全指标产生变动时产生的影响程度进行确定，对于较为重要或者影响程度较高的工艺安全指标，设置的权重较大；

得到工艺安全指标的具体数值后，根据工艺安全指标的预设等级区间，可以确定每一工艺安全指标对应的等级级别；

基于化工装置的危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级及静态风险分值；

得到化工装置的静态风险等级后，由于静态风险等级只是各个危险因素的简单整合，不能反映化工装置此时的动态风险，因此，基于每一工艺安全指标的权重系数和等级级别，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级，动态风险等级能够实时反映出化工装置的风险状态，直观的表现出化工装置此时的安全性能；根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。

进一步地，所述工艺安全指标通过集散控制系统、实验室信息管理系统和制造企业生产过程执行系统采集。

具体地，通过集散控制系统(DCS系统)可以采集工艺参数包括粉煤流量、氧气流量、环形空间温度、环形空间压差、渣口压差、氧气与气化炉压差、气化炉压力、气化炉液位、激冷水流量、烧嘴冷却水液位、烧嘴冷却水流量、氧煤比、汽包液位、磨煤机出口温度、粉煤仓料位等工艺参数，采集周期可以设置为5s-2min，采集的数据主要为煤气化装置的工艺参数的当前值(PV)、设定值(SP)、输出值(MV)、模式(Mode)等值，采集时，通过OPC A&E接口读取，并将采集到的数据存储在系统数据库中。

通过实验室信息管理系统(LIMS系统)采集的工艺参数主要是原料的质量分析数据，采集周期可以设置为5s-2min。

通过制造企业生产过程执行系统(MES系统)采集设备管理指标等数据。

在另一种实施方式中，通过DCS系统还可以直接获取化工装置的产生报警的等级级别和事件(A&E)数据，并将采集到的数据存储在系统数据库中。

进一步地，所述工艺安全指标的预设等级区间由低到高为：正常区间、低偏离等级区间、高偏离等级区间；

所述等级级别由低到高为：正常等级级别、低偏离等级级别、高偏离等级级别；

所述静态风险等级由低到高为：静态低风险、静态一般风险、静态高风险与静态重大风险；

所述动态预警等级由低到高为：动态低风险、动态一般风险、动态高风险和动态重大风险。

具体地，在本实施方式中，根据工艺安全指标的历史数据，可以得到正常情况下，各个工艺安全指标的正常波动区间，因此，可以将工艺安全指标的预设等级区间设置为正常区间、低偏离等级区间、高偏离等级区间，由低到高排列为：正常区间、低偏离等级区间、高偏离等级区间，并且，对每一预设等级区间设置对应的等级级别，与预设等级区间对应分为：正常等级级别、低偏离等级级别、高偏离等级级别，将获取的工艺安全指标放入预设等级区间内，便可以得出每一工艺安全指标对应的等级级别，得到工艺安全指标的等级后，利用提前预设的风险矩阵，便能够得出装置的静态风险等级和基于静态风险得到动态风险等级，其中，所述静态风险和动态风险等级的判断标准可根据实际情况设置为两个标准，也可以设置为统一标准。

在另一种实施方式中，对于化工装置的动态风险等级级别还可以设置报警的分级推送，在获取工艺参数的动态风险等级级别后，将动态低风险和动态一般风险向部门级推送，将动态高风险和动态重大风险向厂级推送。

进一步地，所述工艺安全指标数据至少包括：时平均报警数、24小时持续报警数、工艺指标合格率、原料质量合格率、自动控制率、设备完好率和设备泄漏率。

具体地，所述时平均报警数为：在指定时间范围内，分析各装置DCS系统每小时的工艺参数的报警数，评估各装置的报警频繁情况，报警率可直接从OPC A&E接口读取报警后统计，也可以通过DCS系统获取的工艺参数的实时数据与预设等级区间比较后统计得到，并将得到的时平均报警数存储在实时数据库内。所述24小时持续报警数为：在指定时间范围内，分析各装置报警持续时长在24小时以上的平均报警次数，评估各装置是否存在长期持续报警的情况，获取的方法与前述的获取时平均报警数的方法相同，并将得到的时平均报警数存储在实时数据库内。所述工艺指标合格率为：将生产工艺的工艺卡片的数据(具体指标名称可从工艺卡片上读取)引入风险管控平台，每半小时取一次数据，统计累积不合格次数(超出指标范围即判定为不合格)，其中，合格率＝不合格次数/总统计次数，并将得到的时平均报警数存储在实时数据库内。所述原煤质量合格率为：将实验室信息管理系统(LIMS系统)原料煤分析数据引入风险管控平台，统计累积不合格次数(超出指标范围即判定为不合格)，其中，合格率＝不合格次数/总统计次数。所述自动控制率为：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。所述设备完好率为：完好的生产设备在全部生产设备中的比重，是反映企业设备技术状况和评价设备管理工作水平的一个重要指标，也是设备管理的基本依据。所述设备泄漏率为：企业根据密封点台账与泄漏点台账，统计泄漏点与密封点的比值而得出。

进一步地，所述方法还包括：

获取化工装置的危险因素；

基于所述危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级及静态风险分值。

具体地，首先识别并获取化工装置的危险因素，评估危险因素发生的可能性与发生后带来的后果，得到危险因素对应的可能性等级与后果等级，基于可能性等级与后果等级联合的风险矩阵确定化工装置的静态风险等级；更进一步的，危险因素发生的可能性越高以及发生时造成的后果越严重，对应的化工装置的静态风险等级越高，并且，将可能性等级与后果等级进行赋值，便能够得到静态风险等级对应的静态风险分值，化工装置的静态风险等级越高其对应的静态风险分值越高。

更进一步地，所述化工装置的危险因素包括：产品泄露、火灾爆炸、中毒窒息、触电伤害、机械伤害、灼伤、起重伤害等；通常情况下，选取后果等级较严重和可能性等级较高的主要危险因素进行分析。

进一步地，每一工艺安全指标具有对应的权重系数，所述方法还包括：

基于工艺安全指标的权重系数对所有工艺安全指标进行分类，其中每一类工艺安全指标中的所有工艺安全指标的权重系数之和为1。

具体地，在化工装置的实际生产中，会存在较多的工艺安全指标，若干个工艺安全指标，在进行权重系数的设置时，若权重系数之和相加超过1，则计算的结果会产生偏差，因此，可以按照预设的权重系数的值，将工艺安全指标分类，使得每一类工艺安全指标中的每一个工艺安全指标的权重系数的和为1，在分别对每一类的工艺安全指标进行动态预警分值的计算。

进一步地，每一等级级别具有对应的等级级别分值，所述基于每一工艺安全指标的权重系数和等级级别，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级，包括：

确定每一工艺安全指标的等级级别分值；

基于每一类工艺安全指标中的每一工艺安全指标的权重系数和等级级别分值，对化工装置的静态风险分值分别进行修正，得到每一类工艺安全指标的动态预警分值；

对所有类的工艺安全指标的动态预警分值求和，得到所述化工装置的动态预警总分值；

基于所述化工装置的动态预警总分值，按预设风险分级标准，得到所述化工装置的动态预警等级。

具体地，首先，对每一类工艺安全指标的动态预警分值进行计算，计算时，先根据每一工艺安全指标的等级级别，确定每一工艺安全指标的等级级别分值，利用化工装置的静态风险分值，基于该类工艺安全指标中的每一工艺安全指标的权重系数和等级级别分值，计算出每一类工艺安全指标的动态预警分值后，求取每一类工艺安全指标的动态预警分值的和，得到化工装置的动态预警总分值，再根据预设风险分级标准，得到所述化工装置的动态预警等级，预设风险分级标准同样可以根据风险矩阵进行等级划分。

进一步地，每一类工艺安全指标的动态预警分值的计算公式为：

其中，R

具体地，C

在另一种本实施方式中，将获取的工艺安全指标划分为两类，可以得到所述动态预警总分值的计算公式为：

其中，R

图2是本发明提供的基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警装置的结构示意图。如图2所示，本发明实施方式提供一种基于工艺安全指标的化工装置风险修正预警装置，所述装置包括：

获取模块10，用于实时获取化工装置的工艺安全指标和化工装置的静态风险等级；

权重系数确定模块20，用于确定每一工艺安全指标的权重系数；

等级确定模块30，用于根据工艺安全指标的预设等级区间，确定每一工艺安全指标对应的等级级别，并基于所有工艺安全指标的等级级别确定所述化工装置的静态风险等级；

动态风险确定模块40，用于基于每一工艺安全指标的权重系数和等级级别，对化工装置的静态风险等级进行修正，确定所述化工装置的动态预警等级；

预警执行模块50，用于根据所述化工装置的动态预警等级执行对应的风险预警。

进一步地，所述获取模块10还用于：

获取化工装置的危险因素；

基于所述危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级及静态风险分值。

进一步地，每一工艺安全指标具有对应的权重系数，所述装置还包括：

参数分类模块(未示出)：用于基于工艺安全指标的权重系数对所有工艺安全指标进行分类，其中每一类工艺安全指标中的所有工艺安全指标的权重系数之和为1。

进一步地，每一等级级别具有对应的等级级别分值，所述动态风险确定模块40具体用于：

确定每一工艺安全指标的等级级别分值；

基于每一类工艺安全指标中的每一工艺安全指标的权重系数和等级级别分值，对化工装置的静态风险分值分别进行修正，得到每一类工艺安全指标的动态预警分值；

对所有类的工艺安全指标的动态预警分值求和，得到所述化工装置的动态预警总分值；

基于所述化工装置的动态预警总分值，按预设风险分级标准，得到所述化工装置的动态预警等级.

进一步地，每一类工艺安全指标的动态预警分值的计算公式为：

其中，R

本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的基于工艺工艺安全指标的化工装置风险修正预警方法。

实施例1：

在本实施例中，图3是本发明提供的静态风险等级划分的风险矩阵示意图，如图3所示，将风险矩阵的分数划分为1-200分，其中，1-8分对应静态低风险，9-17分对应静态一般风险，18-37分对应静态高风险，38-200分对应静态重大风险在确定化工装置的危险因素后，基于所述危险因素的预设风险矩阵，确定所述化工装置的静态风险等级为静态一般风险及静态风险分值为15分；并且，预设等级区间的划分标准如表1所示，表格中列举出的工艺安全指标包括：时平均报警数、24小时持续报警数、工艺指标合格率、原煤质量合格率、自动控制率、设备完好率和设备泄漏率，分别用符号：a、b、c、d、e、f和g进行代替；其中表格中依次列举出了每一个工艺安全指标的来源、每一个工艺安全指标的单位、每一个工艺安全指标对应的三个预设等级区间的划分标准和每一工艺安全指标对应的权重系数，三个预设等级区间由高到低分为3级、2级和1级，分别表示高偏离等级区间、低偏离等级区间、正常区间，三个等级对应的分数为1分、2分和3分；并且将时平均报警数(a)、24小时持续报警数(b)、工艺指标合格率(c)和原煤质量合格率(d)设置为第一组；将自动控制率(e)、设备完好率(f)和设备泄漏率(g)设置为第二组，且两组中的权重系数之和均为1；分别计算两组的动态风险分值，再将两组的动态风险分值相加，作为化工装置的动态预警总分值。

表1工艺安全指标的统计表

通过DCS系统读取工艺参数，并存储在实时数据库内，并基于所述读取的工艺参数，得到化工装置的时平均报警数为每小时10台报警，24小时持续报警数为2台，工艺指标合格率为96％，通过LIMS系统读取到原煤质量合格率为96％，化工装置的自动控制率为97％，化工装置的设备完好率98％，化工装置的设备泄漏率为0.04％，根据上述的工艺安全指标的统计表中的数值，可以得到工艺安全指标对应的等级级别分值分别为：C

具体地计算公式为：

变形后为：

代入上述的数据：

R

计算出动态预警总分值后，基于预设的预设风险分级标准，得到化工装置的动态预警等级。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的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)执行本发明各个实施方式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。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式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方式的保护范围。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，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明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方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。