石化企業(yè)能源管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

劉占強(qiáng) 張 浩

（中國(guó)石油蘭州石化公司,甘肅 蘭州 730060）

1.引言

目前從我國(guó)石化企業(yè)現(xiàn)狀來看，對(duì)水、電、氣、風(fēng)等公用工程數(shù)據(jù)的管理，仍處于比較粗放的狀態(tài)。傳統(tǒng)的公用工程管理主要以數(shù)據(jù)逐級(jí)處理上報(bào)形式進(jìn)行，工廠內(nèi)部計(jì)量基礎(chǔ)自動(dòng)化水平也相對(duì)較低，缺乏及時(shí)、準(zhǔn)確的能源消耗數(shù)據(jù)，成為了生產(chǎn)精細(xì)化管理的瓶頸。因此，通過加強(qiáng)對(duì)公用工程系統(tǒng)的檢測(cè)和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠能源消耗數(shù)據(jù)的及時(shí)有效的采集，再經(jīng)過逐級(jí)的平衡處理以及進(jìn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析和調(diào)整,可以隨時(shí)跟蹤每個(gè)裝置的能耗狀況，提高公司對(duì)于生產(chǎn)過程中能源消耗的準(zhǔn)確計(jì)量與全廠能源消耗平衡計(jì)算的分析能力，達(dá)到了能耗數(shù)據(jù)的“日跟蹤、旬平衡、月結(jié)算”。通過量化考核，發(fā)現(xiàn)工藝缺陷、管理漏洞和技術(shù)潛力,及時(shí)加以改進(jìn)提高,為企業(yè)的節(jié)能降耗工作提供了有力手段。

2.現(xiàn)狀需求分析

石化企業(yè)在節(jié)能降耗方面持續(xù)地開展了大量卓有成效的工作，但由于裝置結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、人員素質(zhì)及管理水平等方面的原因，經(jīng)過與先進(jìn)水平的對(duì)標(biāo)管理，仍然存在著巨大的環(huán)保要求和節(jié)能降耗減排的壓力。

當(dāng)前，我國(guó)的石化企業(yè)大都沿用以往的管理方式，相比國(guó)外先進(jìn)水平，存在很多不足。例如員工節(jié)能降耗意識(shí)和責(zé)任感不強(qiáng)、企業(yè)節(jié)能降耗宣傳和培訓(xùn)不到位、企業(yè)內(nèi)部節(jié)能降耗機(jī)制不完善、能源計(jì)量體系不健全、同行業(yè)間節(jié)能降耗技術(shù)和信息交流不通暢，都是造成當(dāng)前我國(guó)煉化企業(yè)能耗高于世界水平的管理原因。

石化企業(yè)通過進(jìn)行能源管理的研究與設(shè)計(jì)，可以有效的提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性、及時(shí)掌握全廠公用工程生產(chǎn)和消耗情況，并快速生成報(bào)表，從而實(shí)現(xiàn)全廠能耗的精細(xì)化管理。

3.業(yè)務(wù)流程分析

設(shè)計(jì)并梳理公用工程的業(yè)務(wù)流程是系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。公用工程業(yè)務(wù)范圍廣、管網(wǎng)雜而多，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，就需要充分考慮煉廠基礎(chǔ)設(shè)施條件、實(shí)施范圍、業(yè)務(wù)需求、應(yīng)用用戶等。業(yè)務(wù)流程分析的總體思路是：以實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，以滿足業(yè)務(wù)需求、提高管理水平和管理效率為目的，合理設(shè)計(jì)模型規(guī)模和顆粒度，使系統(tǒng)覆蓋到系統(tǒng)使用的各個(gè)用戶，滿足各用戶的業(yè)務(wù)需求，指導(dǎo)生產(chǎn)和節(jié)能減排。

其業(yè)務(wù)流程如圖1所示：

圖1 能源管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

首先由生產(chǎn)裝置的操作人員對(duì)自動(dòng)或手動(dòng)位號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入和確認(rèn)，然后由計(jì)量部門進(jìn)行數(shù)據(jù)的修訂和審核。審核通過的數(shù)據(jù)將被作為公用工程統(tǒng)計(jì)平衡功能的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，沒通過的數(shù)據(jù)將需要生產(chǎn)裝置人員重新錄入。統(tǒng)計(jì)部門在得到審核通過的數(shù)據(jù)后，通過系統(tǒng)內(nèi)置的平衡算法對(duì)供接方的能流差異量進(jìn)行自動(dòng)分?jǐn)??；谄胶夂蟮墓霉こ虜?shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)部門可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢，生產(chǎn)運(yùn)行部門和管理層可以通過統(tǒng)計(jì)報(bào)表掌握能耗數(shù)據(jù)，進(jìn)而指導(dǎo)生產(chǎn)。

4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)

能源管理系統(tǒng)作為MES系統(tǒng)的重要模塊，是基于MES系統(tǒng)的Uniformance平臺(tái)自主開發(fā)的應(yīng)用軟件，其應(yīng)用結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 能源管理系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)

能源管理系統(tǒng)集成了企業(yè)各級(jí)公用工程靜態(tài)數(shù)據(jù)，包括能流計(jì)量點(diǎn)、介質(zhì)、關(guān)聯(lián)單位等。作為工廠基礎(chǔ)信息管理的靜態(tài)信息，這些數(shù)據(jù)信息運(yùn)用統(tǒng)一的編碼規(guī)則進(jìn)行編排，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可移植性和可維護(hù)性。

能源管理系統(tǒng)根據(jù)配置的計(jì)量點(diǎn)、介質(zhì)、工位號(hào)和管理單位等能流計(jì)量信息，通過PHD實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫獲取水、電、氣、風(fēng)計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)審核、統(tǒng)計(jì)平衡和統(tǒng)計(jì)查詢等流程滿足了石化企業(yè)公用工程業(yè)務(wù)情況。

能源管理系統(tǒng)報(bào)表包括各種能源介質(zhì)日、月統(tǒng)計(jì)報(bào)表。通過這些報(bào)表，企業(yè)管理人員能方便直觀地查看能源計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)生產(chǎn)和節(jié)能減排。

能源管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，通過WEB瀏覽器方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的錄入、審核、平衡、查詢和報(bào)表生成等功能，充分運(yùn)用MES的Uniformance數(shù)據(jù)平臺(tái)和WPKS發(fā)布平臺(tái)做到與MES其它模塊的統(tǒng)一結(jié)合。

能源管理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體考慮原則：

（1）生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)耗能數(shù)據(jù)盡量利用DCS或PLC系統(tǒng)，采用標(biāo)準(zhǔn)的OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。

（2）對(duì)于非生產(chǎn)系統(tǒng)用能數(shù)據(jù)，一般按照協(xié)議算法分配用能，公用工程系統(tǒng)將設(shè)計(jì)的算法配置模塊自動(dòng)實(shí)現(xiàn)這部分用能的切割分配。

（3）對(duì)于系統(tǒng)間能源的供入及轉(zhuǎn)出，將采用人工定點(diǎn)定時(shí)的錄入方式，實(shí)現(xiàn)這部分?jǐn)?shù)據(jù)的自動(dòng)采集。

4.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

能源管理系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)審核、統(tǒng)計(jì)平衡、統(tǒng)計(jì)查詢和配置管理等五部分組成，其功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 能源管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

能源管理系統(tǒng)的主要功能有：

（1）數(shù)據(jù)錄入：該模塊主要以信息數(shù)據(jù)庫為載體，構(gòu)建企業(yè)公用工程物理模型，集成整個(gè)公司管理網(wǎng)絡(luò)的能源信息：用能節(jié)點(diǎn)、能流路由、能源介質(zhì)、采集方案以及購(gòu)、產(chǎn)與耗等數(shù)據(jù)，主要分為：人工錄入、實(shí)時(shí)采集和系統(tǒng)計(jì)算。

（2）數(shù)據(jù)審核：該模塊主要提供各級(jí)能源管理者對(duì)錄入系統(tǒng)的表計(jì)量數(shù)據(jù)的審核與調(diào)整。

（3）統(tǒng)計(jì)平衡：該模塊主要構(gòu)建平衡統(tǒng)計(jì)模型，提供系統(tǒng)能源的平衡、統(tǒng)計(jì)核算?？梢詫?shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)例如區(qū)域、分廠、裝置的平衡，也可以實(shí)現(xiàn)不同時(shí)段例如月、旬、日的平衡，還可以實(shí)現(xiàn)不同能源之間的平衡。

（4）統(tǒng)計(jì)查詢：該模塊主要提供了能源數(shù)據(jù)的查詢功能，用戶根據(jù)統(tǒng)計(jì)組態(tài)的配置，可以查看任一時(shí)間段內(nèi)各種介質(zhì)的消耗情況，例如月累積量、平衡量、各管線詳細(xì)數(shù)據(jù)以及能源盈虧情況等。

（5）配置管理：該模塊主要提供了用戶根據(jù)業(yè)務(wù)需求，可以靈活方便地進(jìn)行各種類型功能方式的組態(tài)配置，其主要包括：能流計(jì)量點(diǎn)組態(tài)、結(jié)算日期組態(tài)、平衡組態(tài)、算法組態(tài)和統(tǒng)計(jì)組態(tài)等。

5.結(jié)論

能源管理系統(tǒng)通過在中國(guó)石油系統(tǒng)內(nèi)各石化企業(yè)的研究設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)的計(jì)量管理模式，集成了生產(chǎn)、統(tǒng)計(jì)等業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了與PCS和ERP系統(tǒng)的進(jìn)一步融合，大大提高了各煉廠的能源計(jì)量管理水平。能源管理作為MES系統(tǒng)的重要組成部分，隨著MES系統(tǒng)的不斷完善和應(yīng)用深入，加上越來越多的石化企業(yè)管理層的關(guān)心和支持，以及石化企業(yè)的自動(dòng)化和信息化水平的不斷提高，公用工程對(duì)MES系統(tǒng)的支撐作用也越加明顯，也將在石化企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力方面發(fā)揮越來越重要的作用。

[1]李德芳.石化行業(yè)MES整體構(gòu)架及應(yīng)用[J].中國(guó)制造業(yè)信息化，2006，（8）.

[2]王凌，王雄，金以慧.MES-流程工業(yè)CIMS發(fā)展的關(guān)鍵[J].化工自動(dòng)化及儀表，2001.