GESTIÓN DE ALARMAS EN LOS SCDs

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1 GESTIÓN DE ALARMAS EN LOS SCDs MIGUEL MORENO BLASCO CEPSA REFINERÍA LA RÁBIDA RESUMEN En este artículo se exponen ideas y experiencias sobre la Gestión de Alarmas en los Sistemas de Control en la actualidad. Empezaremos explicando la necesidad de un tratamiento de las alarmas. Seguiremos con un ejemplo de Gestión de Alarmas en Cepsa Refinería La Rábida usando tecnología OPC sobre un Sistema de Control TPS de Honeywell. Expondremos otras formas de llevar a cabo la Gestión de Alarmas en otras Refinerías extranjeras. Para acabar daremos unas pequeñas reflexiones en base a experiencias propias y ajenas. 1. INTRODUCCION Cualquiera que tenga un DCS se ha encontrado con un problema de manejo de las alarmas. El DCS llega a las fábricas donde poner o quitar una alarma dependía de un gasto de dinero en los paneles de la sala de control. Lo mas sofisticado que había era realizar electromecánicamente el PRIMER EVENTO. El DCS trae una gran flexibilidad a la hora de configurar las alarmas sin ningún tipo de coste y en algunos casos traen ya una buena política de filtrado y tratamiento dinámico de las alarmas. El operador pasa de tener un gran panel con toda la información a la vista a tener toda la información metida a lo sumo en 19 pulgadas. Al estar mas instrumentadas las Plantas el operador se pone indiscriminadamente a configurar avisos y alarmas para mejorar en teoría su supervisión. Esto con el tiempo provoca que en una situación de desestabilización o parada de planta se haga imposible la gestión de la información. El operador se limita a pasar por los gráficos de operación mas importantes y por último acude al sumario de alarmas. Con la llegada de los estudios HAZOP se crean nuevas alarmas. El problema es que acometer otra solución sale mucho más cara y laboriosa que una configuración simple de una alarma en una señal que tenemos en el DCS. En definitiva, las alarmas ya no dependen del ingeniero de proceso o proyecto. Las Plantas pasan de tener 150 alarmas físicas en los paneles a tener 1500 alarmas en el DCS. En cambio es el sistema de alarmas el que debe permitir detectar claramente cualquier incidente y permitir operar las plantas con fiabilidad y seguridad. Un pequeño incidente mal identificado puede originar un accidente importante para la planta y las personas. Es el ejemplo de Texaco Pembroke, incidente nombrado en cualquier guía de tratamiento de alarmas. Esto ha llevado a que las empresas traten de conocer la situación real de sus sistemas de alarmas y traten de mejorarlos. -1-

2 Este ha sido el caso concreto de Cepsa Refinería La Rábida. A finales de 2001 la división de Control propone a la dirección acometer el proyecto de Gestión de Alarmas de todo el Sistema de Control del Complejo situado en el Polígono Nuevo Puerto, Palos de la Frontera (Huelva). Comenzamos a trabajar en Marzo de 2002 dejando para más adelante la Gestión de Alarmas del Sistema de Tanques por su peculiar tratamiento de la información. 2. PROYECTO GESTIÓN ALARMAS EN EL DCS DE CEPSA REFINERÍA LA RÁBIDA Para acometer dicho proyecto decidimos seguir experiencias similares como la de Repsol y otros que habían empezado antes. Seguimos la guía de EEMUA (Asociación de Usuarios de Materiales y Equipos de Ingeniería). Esta guía da las pautas de cómo realizar un trabajo sistemático a la hora de afrontar proyectos de gestión de Alarmas. Además para realizar dicho proyecto metimos imputs de informaciones recogidas de asistencias a seminarios internacionales, Internet y nuestra propia cultura. Algunos modernos Sistemas de Control adaptan dentro de su propio Sistema algunas buenas prácticas propuestas por EEMUA. Nos pusimo s unos indicadores con unos objetivos altos con objeto de no cesar hasta acercarnos lo más posible. Sabemos que una buena Gestión de Alarmas tiene un principio y muchas etapas hasta conseguir el objetivo final. Etapa de racionalización de las alarmas de todos los TAGS del Sistema de Control, una mejora en las interfases gráficas, una buena gestión de la documentación y cambios de los parámetros de las alarmas, un tratamiento dinámico donde las configuraciones de las alarmas dependan del estado de la Planta y los Equipos y por fin, un sistema experto que ayude al operador a guiarle en sus actuaciones. En la figura 1 podemos ver a título de ejemplo como estaban las Plantas de FCC y Energía (Cogeneración, Calderas, Plantas de Agua, etc.) en cuanto a número total de alarmas configuradas, frente al número de válvulas de control o 5 salidas digitales propuesto como objetivo. Igualmente podemos ver el reparto por tipo de prioridad, que no era tan diferente al objetivo. ALARMAS ESTÁTICAS TOTALES CONFIGURADAS EEMUA FCC FCC EEMUA ENERGIA 6031 ENERGIA OBJETIVO FCC ENERGÍA Alarmas/válvulas de control-5salidas digitales 3 20,7 22,3 %EMERGENCIA %ALTA %BAJA Figura 1 Ejemplo diferencia entre alarmas configuradas y objetivo a conseguir -2-

3 En la figura 2 podemos ver los objetivos que nos fijamos como número de alarmas máximo por operador tanto en situación de Emergencia como en situación normal. Máximo nº alarmas / minuto en situación emergencia 15 Media nº alarmas / minuto en situación emergencia 2,5 Media nº alarmas / minuto en situación normal 0,06 Nº alarmas estacionarias (mas de 4 horas en sumario alarmas) 4 Figura 2 Objetivos Propuestos del máximo número de Alarmas por Operador de Control En la Figura 3 podemos ver la estadística de dos semanas de las plantas de FCC y Energía sin haber tenido ninguna desestabilización importante. En magenta vemos la media por minuto real de las Plantas y en amarillo el objetivo propuesto. DINÁMICO FCC MEDIA MINUTO 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 04/03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/2002 DIAS DINÁMICO ENERGIA MEDIA MINUTO 1,6 1,4 1,2 0,8 1 0,6 0,4 0,2 0 04/03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/2002 DIAS 14/03/ /03/ /03/ /03/ /03/2002 Figura 3 Estadística Alarmas FCC y Energía Marzo 2002 Para la realización de la primera fase del proyecto se formó un equipo multidisciplinar con cada una de las Plantas del Complejo, es decir, Combustibles, Energía, FCC, Petroquímica, Lubricantes y Movimientos y Mezclas. -3-

4 En la Figura 4 podemos ver el número de horas medias gastadas por cada Planta. PUESTO HORAS INGENIERO DE CONTROL 166 INGENIERO SEGURIDAD 32 JEFE PLANTA/AREA 32 JEFE TURNO/OPERADOR 504 INGENIERO PROCESOS 12 Figura 4 Media de horas gastadas en la Racionalización de una Planta Se crea un formulario en Acces (Figura 5) con todos los Tags de cada Planta para facilitar la tarea de racionalización. -4-

5 Cuando se crea una alarma en un punto es obligado rellenar el propósito de la alarma, la acción del operador y la consecuencia de la no acción. Figura 5 Formulario en Acces donde se rellenan los parámetros de alarmas racionalizados Se genera un cuestionario (Figura 6) para ayudar a definir la prioridad o importancia de cada alarma. Cuando no se tiene claro que prioridad poner a una Alarma se utiliza este cuestionario que una vez relleno y de forma objetiva devuelve la prioridad que le corresponde. Figura 6 Cuestionario para definir la prioridad de una alarma -5-

6 La División de Control explica al equipo de trabajo como sacar provecho a las posibilidades que el Sistema de Control trae de forma estándar y explica todos los tipos posibles de alarmas. Figura 7 Resumen tipos de alarmas del DCS Operaciones se apoya en las bases de diseño, manuales de planta, documentador del DCS, Estudios HAZOP. La División de Control asesora a Operaciones en las estrategias de control y lógicas difíciles tanto del DCS como de los plcs. Se crean unos estándares a aplicar en todas las Plantas. Entre estos estándares se definen como reglas básicas: 1. Suprimir alarmas inhibidas y deshabilitadas. 2. Alarma de BADPV solo en controladores 3. Solo Alarmas de ALTO o / y BAJO 4. En el caso de un controlador que tenga incluido un indicador, la Alarma se situará solamente en el controlador. 5. Las Alarmas de desviación solo en controladores. (Solo nos avisa de un mal control / sintonía) 6. Las Alarmas de bombas que tienen stand-by, solamente cuando las dos estén paradas. 7. Cuando exista una entrada digital y otra analógica, se situara la Alarma en la digital. 8. En caso configurar Alarmas de ALTO / MUY ALTO y / o BAJO / MUY BAJO, se utilizará el Eclipsado. 9. Bandas muertas aconsejadas por defecto: Caudal y Nivel = 5%, Presión = 2% y Temperatura = 1% 10. Grupo de Unidades ó Equipos Parados para enmascarar Alarmas 11. Agrupar Alarmas según condiciones especificas 12. Utilización Deshabilitado por Unidad -6-

7 El resultado final de esta primera fase se puede ver en la Figura 8. Se aprecia una reducción aproximada del 50% en el número de Alarmas Configuradas. AREA %REDUCIION Baja Presión 40,0 Alta Presión 66,1 Energía 36,6 FCC 49,3 Petroquímica 74,3 Lubricantes Este 39,7 Lubricantes Oeste 50,9 Mov. Mezclas 60,9 COMPLEJO 48,7 Figura 8 Reducción de las Alarmas del Complejo Se crean grupos de Tags que dinámicamente se deshabilitarán ante una parada de forma automática o bajo aprobación del operador. De esta forma la Planta de FCC diseña una lista de Tags que dinámicamente reduce a la mitad las alarmas configuradas cuando se produce una parada. Los equipos paquete tendrán tratamiento dinámico. Para implementar la racionalización realizada, el tratamiento dinámico y su posterior administración decidimos buscar en el mercado soluciones OPC eficaces y compatibles con cualquier Sistema de Control. Después de estudiar varias opciones adquirimos las soluciones OPC de Honeywell HI Spec. Existen otras soluciones dentro del Mercado OPC válidos para aplicaciones de este tipo. Dado que el Sistema de Control único en nuestra Refinería es Honeywell decidimos adquirir la solución OPC de Hi Spec. No obstante, este Software es válido para otros Sistemas de Control no Honeywell. La solución de HI Spec se dividía en dos programas, el USERT ALERT donde al operador le saldrán los avisos (toda alerta que no requiere una acción rápida del operador) y otro programa ACM dedicado a la gestión de las Alarmas del DCS (toda alarma que requiere una acción rápida del operador). USERT ALERT Es usado para la gestión de los avisos. Cada operador cuando se valida en su estación de operador saca los avisos que solo él desea. Usa una base de datos SQL que se instala en GUSES o PCs y por OPC preguntamos por cualquier parámetro que nos sirva para gestionar la aparición de una alerta.fue utilizado en algunas plantas del complejo para meter en principio lo que se había quitado de alarmas. -7-

8 ACM (Alarm Configuration Manager) Figura 9 Detalle de la interfase del USERT ALERT Usa una base de datos ORACLE donde reside la base de datos racionalizada del DCS. La usaremos tanto para el tratamiento dinámico haciendo los cambios vía OPC como para vigilar posibles cambios indeseables producidos por el operador en el DCS. Será nuestro gestor tanto de los cambios de valores, prioridades y tipos de alarmas como de las altas de las nuevas alarmas en el DCS. Es obligado rellenar los motivos y el autor de los cambios al acometer una modificación. Queda registrado y se convierte por tanto en el GESTOR DE LAS ALARMAS. En definitiva, es una Base de Datos Oracle donde se encuentra la Configuración de las Alarmas de todo el Sistema de Control de la Refinería. Si por alguna razón, un operador cambiase en el DCS cualquier parámetro relacionado con una Alarma, el ACM registraría dicha modificación y una vez al día machacaría dicho cambio y volvería a estar en el DCS la configuración oficial racionalizada. Es necesario hacer el cambio en la Base de datos Oracle para que en el DCS se haga efectivo de forma continuada. Figura 10 Detalle de la interfase del ACM. -8-

9 Durante el mes de Junio y Julio del presente año esperamos implantar todos los cambios en el DCS mediante cargas masivas del ACM y puesta en servio de las Alertas personalizadas. Necesitarán ajuste. Después poco a poco iremos implementando la parte del tratamiento dinámico. Somos conscientes que esto no ha hecho mas que empezar. El camino será largo pero el resultado sin duda muy beneficioso. Tenemos pensado publicar en la intranet con acceso libre la consulta de las alarmas soportadas por el operador y de esta forma comprobar sus indicadores. La aplicación de estas consultas están disponibles en la actualidad desde cualquier nodo enganchado a la Intranet aunque de momento con acceso restringido. Los mismos operadores podrán animar con sus quejas a seguir y no relajarse en el intento de conseguir llegar a los indicadores puestos como objetivos. En la Figura siguiente se puede ver un detalle de la presentación de estas consultas WEB. Figura 11 Acceso a estadísticas WEB vía Intranet Por último nos quedaría redactar la norma de la Gestión de las Alarmas tanto para Refinería como para las Ingenierías. Los cambios de Alarmas en el DCS se harán bajo solicitud aprobada por el Jefe de la Planta. Se cambia en ACM y se vuelca al DCS. Las alertas son responsabilidad del propio operador de control. Cada operador de control tiene sus propias alertas. Las Ingenierías deberán acogerse en los Nuevos Proyectos a las mismas normas utilizadas en la Racionalización de la Refinería. Para esto la División de Control redactará una norma de obligado cumplimiento. -9-

10 2. OTRAS FORMAS DE GESTIÓN DE ALARMAS EN REFINERÍAS EXTRANJERAS En reuniones conjuntas con un gran Grupo Petrolero Extranjero pudimos conocer otras formas de acometer la Gestión de las Alarmas en sus centros. En una de sus Refinerías tras un incidente con un volumen de alarmas tal que tardaron 20 minutos en darse cuenta que la causa era un fallo de aire de instrumentos decidieron abordar el tratamiento de estas situaciones de avalanchas de alarmas. La forma de abordar este tema fue la elaboración de un único gráfico con las variables más importantes de cada proceso, a modo de overview. El gráfico presenta valores analógicos de distintas variables, que cambian de color gris a rojo cuando están en situación de alarma. Estos presentan las siguientes ventajas: Buena visión general de la planta. Presenta la información clave. Fácil acceso a las pantallas de control. Sin embargo se admite que estos gráficos no son útiles en situaciones de emergencia, ya que son generalistas y los operadores los abandonan para trabajar con los gráficos normales de operación. Prácticamente ninguna Refinería de dicho Grupo utiliza alarmas de forma acústica porque consideran que estresa al operador de panel. Todas utilizan la alarma de tipo luminoso. En una de las Refinerías las alarmas de Baja Prioridad se consideran Warnings y las alarmas de Alta Prioridad y Emergencia se consideran Alarmas. Ambas se manifiestan de forma luminosa con el led del teclado, pero las de Alta Prioridad y Emergencia suenan por un altavoz transcurridos 20 segundos si no se reconocen. En otras Refinerías la modificación de valores de alarma se efectúa mediante un documento escrito. Este documento necesita la aprobación del Departamento de Operaciones, Ingeniería y Seguridad. Una vez aprobado se entrega al personal de Desarrollo para su configuración en el SCD y su almacenamiento en un histórico. Los valores de alarma no deben aparecer en ningún documento (Procedimientos, Planos, etc...). Deben aparecer únicamente en el SCD porque la existencia de una duplicidad normalmente lleva a inconsistencias. Como conclusión más relevante es que no hay en general criterios homogéneos en el tratamiento de alarmas en todo el Grupo Petrolero, ya que no hay ninguna estrategia comú n aunque se intentará avanzar en el futuro. -10-

11 Este tipo de proyectos tienen dificultades como: 4. CONCLUSIONES: REFLEXIONES PROPIAS Y AJENAS Conocer bien el verdadero problema Que conozcan bien el verdadero problema el equipo de trabajo y los futuros usuarios Ser un proyecto anormal en su planificación y ejecución Los usuarios no se encuentren preparados para el cambio Ponerse objetivos inalcanzables No tener a los mejores para este tipo de trabajo Usar información no actualizada para su implementación Fallos en los tiempos de ejecución En el caso de la Rábida los problemas han sido: Falta de continuidad Algunos empezaron pero no terminaron (problemas de personal en las plantas) Herramienta utilizada no diseñada a medida Usuarios incrédulos en este tipo de proyectos Concienciación a la Dirección de la importancia de ser un proyecto con un objetivo a largo plazo pero con necesidad de dedicación continua Ventajas de acometer este proyecto: Normalización contra la anarquía y a la inseguridad Las estadísticas forzarán a que los operadores tiren del carro Acabar con la subjetividad de las alarmas Bonificación de las Compañías de Seguro No dejar de trabajar para aumentar la seguridad en beneficio de todos. Otras posibles soluciones a sumar al tratamiento de alarmas: Grandes Monitores con todos los PIDs al estilo de los paneles neumáticos antiguos Gráficos Generales de ayuda a las Paradas y Puestas en Marcha Estudio pormenorizado de las Alarmas que aparecen en un incidente para su posterior mejora Estudio pormenorizado de las Alarmas que aparecen en una puesta en Marcha para su posterior mejora -11-