基于數(shù)據(jù)庫(kù)模式的轉(zhuǎn)油站設(shè)備能耗評(píng)價(jià)及能效對(duì)標(biāo)方法研究

楊亞勛（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

引言

隨著油田進(jìn)入高含水時(shí)期，系統(tǒng)能耗升高、生產(chǎn)成本上升。面對(duì)能源利用水平總體不高、節(jié)能管理方式簡(jiǎn)單等問(wèn)題，結(jié)合節(jié)能工作要求，開(kāi)展轉(zhuǎn)油站設(shè)備能耗評(píng)價(jià)及能效對(duì)標(biāo)方法研究。通過(guò)建立用能評(píng)價(jià)及對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，研制轉(zhuǎn)油站主要能耗設(shè)備用能評(píng)價(jià)及對(duì)標(biāo)系統(tǒng)，解決了轉(zhuǎn)油站主要能耗設(shè)備節(jié)能管理問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的能耗評(píng)價(jià)、評(píng)價(jià)報(bào)告自動(dòng)生成、歷史評(píng)價(jià)結(jié)果趨勢(shì)查詢等功能，分析了油田轉(zhuǎn)油站主要能耗設(shè)備，依據(jù)油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法等相關(guān)國(guó)家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，給出了相應(yīng)的能耗評(píng)價(jià)及分析指標(biāo)。使用Net技術(shù)，運(yùn)用C#語(yǔ)言研制完成了基于B/S模式的“轉(zhuǎn)油站主要能耗設(shè)備用能評(píng)價(jià)及對(duì)標(biāo)系統(tǒng)”開(kāi)發(fā)。能耗設(shè)備對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)可隨新標(biāo)準(zhǔn)更新和維護(hù)，可以查看能耗設(shè)備歷史評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，便于找出用能薄弱環(huán)節(jié)。該研究將在推進(jìn)能源管理信息化水平，降低原油生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)油田地面工程高效、低耗、有序調(diào)整和科學(xué)管理中起到重要作用[1]。

1 能耗分析評(píng)價(jià)指標(biāo)模型及數(shù)據(jù)庫(kù)建立

1）機(jī)泵評(píng)價(jià)指標(biāo)。機(jī)泵是能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，其消耗的是電能，給介質(zhì)提供的是壓力能。其能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括：泵效率、泵機(jī)組效率、單位介質(zhì)處理量電耗。依據(jù)《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)規(guī)范》（GB/T 31453—2015）、《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法》（GB/T 33653—2017）標(biāo)準(zhǔn)，將線電壓電流、進(jìn)出口壓力、流量、進(jìn)出口管徑等作為機(jī)泵監(jiān)測(cè)的相應(yīng)參數(shù)。同時(shí)使用其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)機(jī)泵檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出泵效率、泵機(jī)組效率、節(jié)流損失率、輸液?jiǎn)魏?，再使用?biāo)準(zhǔn)中的相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)所測(cè)試機(jī)泵進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2）加熱爐評(píng)價(jià)指標(biāo)。加熱爐是油田生產(chǎn)中的耗能大戶，其消耗燃料能，為被加熱介質(zhì)提供熱能。油田在用加熱爐主要有火筒式加熱爐（含具有加熱功能的合一設(shè)備）、水套式加熱爐、相變式加熱爐、管式加熱爐等。能耗評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為正平衡效率、反平衡效率和綜合效率。依照《石油工業(yè)用加熱爐熱工測(cè)定》（SY/T 6381—2016）、《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》（GB/T 10180—2017）、《油田生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)規(guī)范》（GB/T 31453—2015）、《油田生產(chǎn)系統(tǒng)能耗測(cè)試和計(jì)算方法等標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 33653—2017），將加熱爐干氣伴生氣消耗量、進(jìn)出口溫度、排煙溫度、爐體表面溫度、排煙處RO2、O2、CO濃度作為加熱爐監(jiān)測(cè)的相應(yīng)參數(shù)。正、反平衡法分別計(jì)算加熱爐運(yùn)行熱效率后再取平均值，得到加熱爐的節(jié)能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

3）機(jī)泵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。機(jī)泵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)“energy”下的“MPInfo”表中，其中，額定負(fù)載有功損耗使用電動(dòng)機(jī)額定功率、額定效率以及額定功率因數(shù)計(jì)算求得。需注意的是，電動(dòng)機(jī)額定功率、額定效率、額定功率因數(shù)，泵的額定流量、額定量程、配用功率、額定排量類型以及系統(tǒng)類型將直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果，需按實(shí)際情況認(rèn)真填寫(xiě)錄入。加熱爐基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)“energy”下的“HFInfo”表中，其中額定流量、介質(zhì)種類將直接影響評(píng)價(jià)結(jié)果，需按實(shí)際情況認(rèn)真填寫(xiě)錄入。

4） 加熱爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。加熱爐生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)“energy”下的“HFTest”表中，其中排煙溫度、爐體外表面溫度、空氣系數(shù)、正反平衡熱效率為評(píng)價(jià)所需數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)計(jì)算得出，評(píng)價(jià)結(jié)果計(jì)入“評(píng)價(jià)結(jié)果”字段。加熱爐能耗對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)“energy”下的“Standard_HF”表中[3]。

5）機(jī)泵能耗對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)。設(shè)備能耗對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)、維護(hù)各主要耗能設(shè)備的對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)。對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)通常以一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)作為索引，帶有多個(gè)評(píng)價(jià)方向不同的數(shù)據(jù)項(xiàng)。為統(tǒng)一數(shù)據(jù)表示形式，設(shè)備能耗對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)定以范圍定義的數(shù)據(jù)索引項(xiàng)，取其范圍下限數(shù)值存入數(shù)據(jù)庫(kù)；規(guī)定測(cè)試數(shù)據(jù)大于評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)項(xiàng)為合格的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)項(xiàng)取值為正，測(cè)試數(shù)據(jù)小于評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)項(xiàng)為合格的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)項(xiàng)取值為負(fù)。機(jī)泵能耗對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)分為3類，分別存放在數(shù)據(jù)庫(kù)“energy”下的“Standard_MPO”、“Standard_MPWL”、“Standard_MPWW”表中。

2 能耗設(shè)備用能評(píng)價(jià)及對(duì)標(biāo)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)登錄

用戶輸入數(shù)據(jù)及系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)的界面?；谟脩羲煜さ腤indows窗體的風(fēng)格，以樹(shù)形列表進(jìn)行用戶業(yè)務(wù)功能的選項(xiàng)操作。輸入正確的用戶名、密碼，單擊“登錄”或按下“Enter”鍵，進(jìn)入系統(tǒng)主頁(yè)面。本系統(tǒng)共有2級(jí)權(quán)限：管理員、用戶，管理員頁(yè)面有“設(shè)備能評(píng)信息”、“設(shè)備用能評(píng)價(jià)”、“設(shè)備信息維護(hù)”、“對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)維護(hù)”、“系統(tǒng)管理維護(hù)”、“注銷”功能，用戶頁(yè)面僅有“設(shè)備能評(píng)信息”、“設(shè)備用能評(píng)價(jià)”、“注銷”功能。

采用B/S模式，方便系統(tǒng)的維護(hù)升級(jí)，易于查詢各耗能設(shè)備的基礎(chǔ)信息、能耗測(cè)試數(shù)據(jù)及其評(píng)價(jià)結(jié)果。對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)可維護(hù)，在能耗標(biāo)準(zhǔn)修改升級(jí)后，系統(tǒng)可隨之進(jìn)行更新，以適應(yīng)新的能評(píng)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 數(shù)據(jù)訪問(wèn)與維護(hù)

數(shù)據(jù)訪問(wèn)層主要操作SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)其進(jìn)行增添、刪除、修改、查找等，從而通過(guò)業(yè)務(wù)層為用戶表示層提供服務(wù)。對(duì)數(shù)據(jù)層的操作，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的處理。在該層根據(jù)具體的功能又可細(xì)分業(yè)務(wù)邏輯、功能邏輯和訪問(wèn)邏輯。主要按業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行處理、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)：從數(shù)據(jù)庫(kù)取數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)及刪除數(shù)據(jù)，執(zhí)行合法性校驗(yàn)等工作。

對(duì)標(biāo)維護(hù)是系統(tǒng)維護(hù)設(shè)備評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的功能。該功能需要使用管理員權(quán)限賬號(hào)登陸。

對(duì)標(biāo)管理可對(duì)機(jī)泵（摻水、外輸）和加熱爐能耗評(píng)價(jià)對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。以機(jī)泵為例介紹對(duì)標(biāo)管理的相關(guān)操作。以管理員賬號(hào)登陸系統(tǒng)，進(jìn)入對(duì)標(biāo)管理頁(yè)面，選中“機(jī)泵”選項(xiàng)卡。點(diǎn)擊表頭“新建”按鈕。

2.3 用能評(píng)價(jià)

用能評(píng)價(jià)用來(lái)對(duì)主要能耗能設(shè)備進(jìn)行能耗評(píng)價(jià)（圖1），是本系統(tǒng)的核心模塊，不需要管理員權(quán)限即可使用本功能。用能評(píng)價(jià)所涵蓋的對(duì)象為機(jī)泵、加熱爐2個(gè)轉(zhuǎn)油站主要耗能設(shè)備。登錄系統(tǒng)，點(diǎn)擊菜單欄“設(shè)備用能評(píng)價(jià)”，選中“加熱爐”選項(xiàng)卡。然后選擇要進(jìn)行測(cè)試的加熱爐，選擇測(cè)試日期，選擇評(píng)價(jià)方法。在“測(cè)試數(shù)據(jù)”和“介質(zhì)參數(shù)”表單中填寫(xiě)該鍋爐的測(cè)試數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“操作面板”中的“評(píng)價(jià)”按鈕，系統(tǒng)評(píng)價(jià)完設(shè)備耗能后，頁(yè)面自動(dòng)刷新。“評(píng)價(jià)結(jié)果”一欄會(huì)顯示系統(tǒng)對(duì)該鍋爐的評(píng)價(jià)結(jié)果，點(diǎn)擊“操作面板”中的“記錄結(jié)果”按鈕，以薩北3#站摻水泵為例，將此次能耗測(cè)試評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中（圖2）。

圖1 轉(zhuǎn)油站主要能耗設(shè)備用能評(píng)價(jià)及對(duì)標(biāo)系統(tǒng)（用能報(bào)告）

2.4 報(bào)告導(dǎo)出及回查

設(shè)備評(píng)價(jià)結(jié)果可以在主頁(yè)查看。登錄系統(tǒng)，在主頁(yè)面的左邊欄選擇“設(shè)備能評(píng)信息”，選中“歷史評(píng)價(jià)結(jié)果及導(dǎo)出”進(jìn)入評(píng)價(jià)結(jié)果查詢界面。在右側(cè)欄選擇所屬單位以及對(duì)應(yīng)設(shè)備后，選擇測(cè)試日期進(jìn)入到“評(píng)價(jià)報(bào)告”頁(yè)面，用戶可以在線編輯設(shè)備的能耗評(píng)價(jià)報(bào)告，并可以導(dǎo)出到Word文檔導(dǎo)出到本地計(jì)算機(jī)。

圖2 薩北3#摻水泵用能評(píng)價(jià)報(bào)告

在“查詢條件”中依次選擇要繪制曲線設(shè)備的種類、設(shè)備的所屬部門、設(shè)備及其繪制參數(shù)，再選擇起始及終止日期，點(diǎn)擊“查詢”按鈕即可得到該設(shè)備某一測(cè)試參數(shù)的歷史曲線，歷史曲線可繪制設(shè)備能耗測(cè)試的各參數(shù)歷史數(shù)據(jù)，不需管理員權(quán)限方便找出轉(zhuǎn)油站節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié)，指導(dǎo)其改造升級(jí)。

3 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）該成果設(shè)計(jì)了相應(yīng)的能耗設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)及生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)；依據(jù)各耗能設(shè)備的能耗分析指標(biāo)，規(guī)定了對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一取值方法，設(shè)計(jì)了主要能耗設(shè)備能耗對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)；使用SQL Server 2008建立了主要能耗設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)以及能耗對(duì)標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)[4]。

2）在某廠信息中心服務(wù)器上部署Web應(yīng)用及數(shù)據(jù)庫(kù)后，可在廠內(nèi)任意一臺(tái)接入內(nèi)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上使用；系統(tǒng)管理員可新增、維護(hù)用戶賬號(hào)，用戶數(shù)量無(wú)限制。較以往人工管理轉(zhuǎn)油站內(nèi)主要能耗設(shè)備用能情況，具有設(shè)備信息維護(hù)方便、對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)管理靈活、評(píng)價(jià)結(jié)果趨勢(shì)顯示、自動(dòng)生成檢測(cè)報(bào)告等優(yōu)勢(shì)[5]。

3）可對(duì)廠內(nèi)轉(zhuǎn)油站主要用能設(shè)備（機(jī)泵、加熱爐）進(jìn)行用能評(píng)價(jià)，記錄評(píng)價(jià)結(jié)果，生成分析報(bào)告，能夠方便管理人員對(duì)主要能耗設(shè)備進(jìn)行用能評(píng)價(jià)、管理評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)找出其用能薄弱環(huán)節(jié)具有重要意義。管理人員能夠掌握廠內(nèi)主要能耗設(shè)備基礎(chǔ)信息及評(píng)價(jià)結(jié)果趨勢(shì)，全面了解廠內(nèi)主要能耗設(shè)備用能狀況，從而對(duì)轉(zhuǎn)油站能耗薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行專項(xiàng)改進(jìn)，2017年以來(lái)進(jìn)而為該采油廠節(jié)約節(jié)能技術(shù)改進(jìn)資金100余萬(wàn)元[6]。

[1]顏芳.節(jié)能對(duì)標(biāo)管理[J].中國(guó)能源，2007，29（11）：38-39.

[2]彭彰.淺談企業(yè)節(jié)能管理[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017（22）：187-188.

[3]趙麗玲.大慶采油三廠北二十聯(lián)合站能效對(duì)標(biāo)工作實(shí)施方案[J].石油石化節(jié)能，2012（4）：46-49.

[4]蔡郁文.機(jī)采系統(tǒng)能效對(duì)標(biāo)體系評(píng)價(jià)與應(yīng)用[J].石油石化節(jié)能，2014（3）：48-50.

[5]陳淼鑫.注水系統(tǒng)的通用模型和通用算法[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1998（3）：35-37.

[6]田景文，高美娟.油田注水系統(tǒng)的節(jié)能控制[J].計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制，1998（4）：36-39.

新疆石西油田