海洋平臺能源監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)研究

吳桂松

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司， 天津 300452)

海洋平臺能源監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)研究

吳桂松

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司， 天津 300452)

能源管理已經(jīng)成為當(dāng)今企業(yè)生產(chǎn)管理中重要的組成部分，特別是針對海洋平臺的能源管理更是尤為重要。該文針對海洋平臺在能源管理過程中，對流程作業(yè)中的能耗進(jìn)行管理，對提供的能源進(jìn)行監(jiān)測，對采集的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并制訂出各級管理部門的報表，從而為海洋平臺在能源消耗和管理上提出改進(jìn)措施提供技術(shù)依據(jù),以及在現(xiàn)有控制系統(tǒng)和能源計量系統(tǒng)上搭建一個全自動的能源監(jiān)控架構(gòu)進(jìn)行了深入探討，為海洋平臺能源管理提供借鑒和參考。

海洋平臺;能源監(jiān)測;管理

0 引言

隨著國家對于節(jié)能減排的要求越來越嚴(yán)，海洋石油發(fā)展必須堅持走科技含量高、經(jīng)濟效益好、能源消耗低、環(huán)境污染少的新型工業(yè)化道路。該文從實際工作中出發(fā)，以渤中28-2的能源評估為技術(shù)支撐，綜合運用渤中28-2SCEP的控制網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點擴容工程技術(shù)，對建立海洋平臺的能源監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究。提出了一種基于原控制系統(tǒng)，采集原有計量儀表的數(shù)據(jù)，進(jìn)行能源分析的軟硬件構(gòu)成。統(tǒng)計平臺各設(shè)備能源消耗情況，對能耗信息進(jìn)行加工、分析、管理及保存，從而實現(xiàn)對平臺能耗情況全面、規(guī)范、有效地管理和控制。

1 能源監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

(1) 數(shù)據(jù)采集站

能源信息的采集及對能源的實時監(jiān)控通過設(shè)在現(xiàn)場的采集站或單元控制系統(tǒng)完成。

(2) 數(shù)據(jù)采集服務(wù)器-能源管理控制系統(tǒng)

服務(wù)器通過采集站完成與PCS系統(tǒng)的通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在數(shù)據(jù)采集服務(wù)器內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)初步處理、報警、數(shù)據(jù)短時歸檔、向數(shù)據(jù)庫站傳送數(shù)據(jù)等功能。

(3) 能源管理服務(wù)器

管理服務(wù)器是能源中心上的重要設(shè)備之一，主要完成能源信息系統(tǒng)的各種管理功能、完成與ERP系統(tǒng)或其他信息系統(tǒng)的信息交換。

管理服務(wù)器和調(diào)度臺終端、各種管理員終端構(gòu)成了C/S結(jié)構(gòu)的信息系統(tǒng)，通過客戶端軟件進(jìn)行能源計劃調(diào)度、能源預(yù)測、成本管理、信息查詢、能流圖展現(xiàn)、趨勢分析、運行分析、配置管理、報表管理等操作。渤中28-2SCEP基本的控制框圖如圖1所示。

圖1 并入中控系統(tǒng)的能源監(jiān)測系統(tǒng)框圖

2 能源監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構(gòu)架

能源管理中心SCADA軟件平臺主要由UNIX、WINDOWS操作系統(tǒng)、SCADA監(jiān)控平臺軟件、能源管理軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件、網(wǎng)絡(luò)管理軟件等構(gòu)建而成。

能源管理系統(tǒng)從功能層次上設(shè)計為三層結(jié)構(gòu)：底層為信息采集層，中層為實時數(shù)據(jù)處理層，上層為應(yīng)用管理層。能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

信號采集層由網(wǎng)關(guān)、RTU、PLC/DCS、I/O等采集設(shè)備組成。信息采集層負(fù)責(zé)儀表設(shè)備的一次數(shù)據(jù)的實時采集處理, 濾除異常數(shù)據(jù), 包括流量累積計，溫壓補嘗計算等數(shù)據(jù)運算, 然后按照指定協(xié)議上傳至實時數(shù)據(jù)處理層。

實時數(shù)據(jù)處理層主要設(shè)備是I/O服務(wù)器，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的綜合采集和實時控制，將數(shù)據(jù)實時歸檔，形成實時歷史數(shù)據(jù)庫, 并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)到上一應(yīng)用層。

應(yīng)用管理層主要設(shè)備有應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工程師站、屏幕控制器等，主要完成監(jiān)控和管理功能。上述設(shè)備在數(shù)據(jù)庫軟件、基礎(chǔ)能源管理軟件支持下，組成功能齊全的系統(tǒng)，實現(xiàn)集中調(diào)度，能源管理，并可進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、報表查詢、報表打印。

圖2 能源管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4

3 透平及廢熱回收裝置能效監(jiān)測過程

透平尾氣流量、溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)見表1。

表1 透平尾氣流量、溫度監(jiān)測

(1) 煙氣理論可用余熱計算

煙氣理論可用余熱按公式(1)估算：

(1)

式中：Qr為煙氣可利用熱量，kW；Gr為煙氣質(zhì)量流量，kg/h；t1、t2為煙氣余熱利用設(shè)備進(jìn)出口溫度，℃；Cp為在t1、t2溫度范圍內(nèi)，煙氣平均溫度等壓比熱；α為煙氣經(jīng)煙道旁通擋板泄漏率導(dǎo)致煙氣可利用的熱功率系數(shù)，0.95～0.98。

(2) 熱油有效利用熱量計算

(2)

式中：Q為熱油有效利用熱量，kW；W為熱油流量，m3/h；ρ為熱油密度，1 005kg/m3；C為熱油比熱，2.6kJ/(kg·K)；t1、t2為導(dǎo)熱油進(jìn)出口溫度，℃。

(3) 廢熱回收裝置節(jié)省燃料計算

理論計算的逐月熱負(fù)荷見表2。

表2 廢熱回收裝置節(jié)省燃料計算

不使用廢熱回收裝置的情況下，滿足平臺實際逐月熱負(fù)荷消耗的燃?xì)饬堪垂?3)計算：

(3)

式中：G為耗氣量，Sm3/h；η為鍋爐效率；Hug為燃?xì)獾蜔嶂?，kJ/Sm3。

4 結(jié)語

該文對于構(gòu)建海洋平臺的能源消耗監(jiān)測系統(tǒng)給出一個可行的技術(shù)方案，隨著國家對節(jié)能減排對越來越嚴(yán)，勢必會對石油行業(yè)建立自己的能源監(jiān)控產(chǎn)生巨大影響。能源監(jiān)控系統(tǒng)對于工藝系統(tǒng)的設(shè)計，機械設(shè)備的選型具有很好的指導(dǎo)意義。對于節(jié)能減排的技術(shù)改革工作提供實時數(shù)據(jù)支持，可以較為方便的計算投資回報率。

[1] GB/T 8567. 計算機軟件文檔編制規(guī)范[S].2006.

[2] GB/T 9385.計算機軟件需求說明編制規(guī)范[S].2008.

[3] ST/T 6375.石油企業(yè)能源綜合利用技術(shù)導(dǎo)則[S]. 1998.

Offshore Platform Energy Monitoring System Research

WU Gui-song

(CNOOC Ener Tech Equipment Technology Research， Tianjin 300452, China)

Energy management has become an important component of production management, especially for offshore platforms energy management. In this paper, the offshore platforms energy management process in the process of how to manage energy consumption, how to provide energy monitoring, how to collect energy data for analysis and developing reports for management departments at all levels, so as provide technical basis for suggesting improvements in energy consumption and management. As well as on how to build a fully automated energy monitoring infrastructure in the existing control systems and energy metering systems in-depth discussion, providing reference for ocean platform energy management.

offshore platform; energy monitoring; management

2013-11-22

吳桂松(1979-)，男，工程師。

1001-4500(2015)05-0080-04

P75

A