化工裝置開停車曲線與重點(diǎn)參數(shù)監(jiān)控的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

鄭芳雄，郭曉宏

（中海石油化學(xué)股份有限公司，海南東方 572600）

1 概述

中海石油化學(xué)股份有限公司海南基地?fù)碛谢驶ご笮脱b置群，通過多年深入分析開停車案例發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)過程監(jiān)控管理中，開停車是最突出的一環(huán)，該過程是否安全可靠決定著相關(guān)裝置的安全和生產(chǎn)效率，利用信息技術(shù)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和管控具有非常重要的意義，所以開停車過程與重點(diǎn)參數(shù)監(jiān)控既滿足了公司工藝管理提出的熱點(diǎn)需求，又實(shí)現(xiàn)了工藝管理的精細(xì)化目標(biāo)。主要功能包括在裝置開停車過程中重點(diǎn)參數(shù)監(jiān)控，以及對(duì)開停車過程中重要操作的標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)。

2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介與實(shí)現(xiàn)路徑

該系統(tǒng)遵循智能化工廠架構(gòu)設(shè)計(jì)思路，架構(gòu)圖如圖1所示，以生產(chǎn)數(shù)據(jù)層、生產(chǎn)邏輯層、生產(chǎn)應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，由數(shù)據(jù)采集、后臺(tái)數(shù)據(jù)維護(hù)、開停車過程曲線、開停車進(jìn)程跟蹤、開停車進(jìn)程評(píng)估及開停車報(bào)警監(jiān)控客戶端六個(gè)部分組成。全過程建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)智能實(shí)時(shí)收集、分析、診斷、處理和應(yīng)用，符合企業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，保證了該系統(tǒng)的開放性和柔性。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2.1 開停車進(jìn)程控制與開停車曲線

在可視化界面實(shí)現(xiàn)裝置在開停車過程中分階段展示，并且在每個(gè)階段都定義了關(guān)鍵的進(jìn)程參數(shù)，以定量判斷開停車所處進(jìn)程，在每個(gè)進(jìn)程針對(duì)溫度、壓力、流量、液位參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線利用底層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過內(nèi)置算法實(shí)時(shí)運(yùn)算出符合當(dāng)時(shí)裝置運(yùn)行的邊界條件，徹底解決了不同工況以及不同進(jìn)程情況下的標(biāo)準(zhǔn)曲線的生成。

以裝置的操作規(guī)程為基礎(chǔ)，利用操作專家的豐富經(jīng)驗(yàn)以及歷史操作記錄設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易的信息化規(guī)則語法，在系統(tǒng)內(nèi)核方面將裝置開停車過程控制、邏輯判斷和經(jīng)驗(yàn)信息化三者進(jìn)行封裝并以微功能方式提供出來，利用經(jīng)驗(yàn)信息化使得在信息不完整情況下依舊輸出較為合理的結(jié)果，以此為內(nèi)核才能讓幾種規(guī)則有效集成，操作人員只需利用線上圖形化的組態(tài)頁面即可搭建開停車進(jìn)程的全過程，步驟之間都有清晰的邏輯關(guān)系實(shí)時(shí)預(yù)覽和生成標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。

2.2 開停車重點(diǎn)工藝參數(shù)監(jiān)控報(bào)警

開停車重點(diǎn)工藝參數(shù)監(jiān)控由單獨(dú)客戶端組成，可以運(yùn)行在主控室，也可以投放到特定顯示器上，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開停車過程中重要工藝點(diǎn)參數(shù)的報(bào)警情況。在開停車期間過濾無關(guān)報(bào)警，只關(guān)注重要工藝參數(shù)指標(biāo)的監(jiān)控，并且在指標(biāo)報(bào)警后，進(jìn)行原因分析，利用內(nèi)置的專家知識(shí)庫給現(xiàn)場(chǎng)操作人員提出相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施，彌補(bǔ)操作人員的經(jīng)驗(yàn)不足，及時(shí)、高效提醒操作人員。在發(fā)生報(bào)警后，通過聲光提示現(xiàn)場(chǎng)操作人員，如果滿足發(fā)短信設(shè)置，則自動(dòng)發(fā)報(bào)警信息到指定人員。短信通知采取多級(jí)報(bào)警機(jī)制，當(dāng)重點(diǎn)工藝參數(shù)報(bào)警未能得到處置的時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)升級(jí)通知，完全符合大部分事故隱患都體現(xiàn)為一個(gè)漸變的過程和相關(guān)人員可能不在工位上的情況，操作或管理人員利用推送過濾的關(guān)鍵報(bào)警把事故消滅在萌芽狀態(tài)。

2.3 開停車進(jìn)度跟蹤與過程評(píng)估

由于化工裝置的生產(chǎn)流程較為復(fù)雜而且在路徑上往往面臨多種不同的可能性，這就需要固化的配置模塊加內(nèi)置邏輯判斷并輔以專家知識(shí)系統(tǒng)解決此問題，這些需提前在系統(tǒng)后臺(tái)配置定義每個(gè)模塊并做好接口功能。在開停車進(jìn)度計(jì)劃配置過程中，操作人員只需根據(jù)裝置工段選擇、配置主要關(guān)鍵判斷因素和預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行自動(dòng)匹配連接成一個(gè)完整的開停車過程。

在整個(gè)進(jìn)度跟蹤過程中，不僅是設(shè)計(jì)完成了實(shí)時(shí)反映進(jìn)度功能，更重要的是利用此進(jìn)度完整統(tǒng)計(jì)出此期間范圍各單元能源消耗的情況并以此動(dòng)態(tài)計(jì)算出每單位時(shí)間能耗和總消耗，利用這些基礎(chǔ)信息可以綜合評(píng)估此次開停車的效果，如果發(fā)生異常也能記錄其不正常的現(xiàn)象，從而采取措施提醒處理，并且事后找出規(guī)律防止事故或異常能耗的再次發(fā)生，進(jìn)度跟蹤和過程評(píng)估確保了裝置開停車在不同工況下保持最優(yōu)性操作與管理，將復(fù)雜的操作簡(jiǎn)化并提升生產(chǎn)過程安全。

2.4 案例模擬

利用歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)功能的“復(fù)刻”，將歷史的開停車過程重現(xiàn)，通過不斷調(diào)整規(guī)則和算法因子，直接觀察開停車進(jìn)程控制和開停車曲線的最佳配置參數(shù)，通過完整模擬這個(gè)過程的所有信息，讓操作人員了解導(dǎo)致裝置開停車異常的危害因素，以及如何進(jìn)一步優(yōu)化操作工序和步驟，一方面提升操作人員實(shí)戰(zhàn)技能的積累，使得各種隱蔽的安全事故防范于未然；另一方面也完善現(xiàn)有操作規(guī)程，解決傳統(tǒng)傳幫帶限制操作人員的固有思維，可以極大減少誤操作。

2.5 開停車評(píng)價(jià)及流程審批

考慮到傳統(tǒng)的開停車評(píng)價(jià)在各環(huán)節(jié)對(duì)開停車過程分析和審核流程較為冗長(zhǎng)，導(dǎo)致影響開停車進(jìn)度跟蹤模塊的整體應(yīng)用效果。因此取而代之的，是增加“開停車評(píng)價(jià)”功能，生產(chǎn)技術(shù)管理人員通過在裝置開停車進(jìn)度跟蹤功能頁面對(duì)全過程的查看、分析，直接錄入開車評(píng)價(jià)文本，使相關(guān)人員可以即時(shí)看到對(duì)當(dāng)次開停車出現(xiàn)的各種問題記錄，便于下次編排開車進(jìn)程和設(shè)定參數(shù)工作的改進(jìn)提供有效支撐。

3 結(jié)論

本文總結(jié)分析了依托生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、開停車操作標(biāo)準(zhǔn)信息化和數(shù)學(xué)模型，在化工裝置開停車過程中實(shí)現(xiàn)操作導(dǎo)航式實(shí)時(shí)指導(dǎo)，其可視化動(dòng)態(tài)跟蹤能夠根據(jù)裝置的安全設(shè)計(jì)約束條件及時(shí)提醒操作人員規(guī)避過程風(fēng)險(xiǎn)，而且簡(jiǎn)易的操作規(guī)則對(duì)保證化工生產(chǎn)過程安全具有極其重要的意義，同時(shí)可以預(yù)見未來結(jié)合生產(chǎn)預(yù)測(cè)與生產(chǎn)能耗平衡優(yōu)化等功能，對(duì)開停車中關(guān)鍵性指標(biāo)做到提前預(yù)制并結(jié)合專家系統(tǒng)給出更加合理的操作建議，在保證設(shè)備安全的前提下，滿足生產(chǎn)操作與能耗最優(yōu)的更高要求。