石化企業(yè)能源管理系統(tǒng)的研究與設計

劉占強 張 浩

（中國石油蘭州石化公司,甘肅 蘭州 730060）

1.引言

目前從我國石化企業(yè)現(xiàn)狀來看，對水、電、氣、風等公用工程數(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)逐級處理上報形式進行，工廠內(nèi)部計量基礎自動化水平也相對較低，缺乏及時、準確的能源消耗數(shù)據(jù)，成為了生產(chǎn)精細化管理的瓶頸。因此，通過加強對公用工程系統(tǒng)的檢測和管理，實現(xiàn)對全廠能源消耗數(shù)據(jù)的及時有效的采集，再經(jīng)過逐級的平衡處理以及進行統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析和調整,可以隨時跟蹤每個裝置的能耗狀況，提高公司對于生產(chǎn)過程中能源消耗的準確計量與全廠能源消耗平衡計算的分析能力，達到了能耗數(shù)據(jù)的“日跟蹤、旬平衡、月結算”。通過量化考核，發(fā)現(xiàn)工藝缺陷、管理漏洞和技術潛力,及時加以改進提高,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，但由于裝置結構、技術水平、人員素質及管理水平等方面的原因，經(jīng)過與先進水平的對標管理，仍然存在著巨大的環(huán)保要求和節(jié)能降耗減排的壓力。

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

石化企業(yè)通過進行能源管理的研究與設計，可以有效的提高數(shù)據(jù)處理的準確性、及時掌握全廠公用工程生產(chǎn)和消耗情況，并快速生成報表，從而實現(xiàn)全廠能耗的精細化管理。

3.業(yè)務流程分析

設計并梳理公用工程的業(yè)務流程是系統(tǒng)研究與設計成功的關鍵。公用工程業(yè)務范圍廣、管網(wǎng)雜而多，系統(tǒng)在設計時，就需要充分考慮煉廠基礎設施條件、實施范圍、業(yè)務需求、應用用戶等。業(yè)務流程分析的總體思路是：以實際生產(chǎn)現(xiàn)狀為基礎，以滿足業(yè)務需求、提高管理水平和管理效率為目的，合理設計模型規(guī)模和顆粒度，使系統(tǒng)覆蓋到系統(tǒng)使用的各個用戶，滿足各用戶的業(yè)務需求，指導生產(chǎn)和節(jié)能減排。

其業(yè)務流程如圖1所示：

圖1 能源管理系統(tǒng)業(yè)務流程

首先由生產(chǎn)裝置的操作人員對自動或手動位號數(shù)據(jù)進行錄入和確認，然后由計量部門進行數(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)計平衡功能的數(shù)據(jù)基礎，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)置的平衡算法對供接方的能流差異量進行自動分攤?；谄胶夂蟮墓霉こ虜?shù)據(jù)，統(tǒng)計部門可進行統(tǒng)計查詢，生產(chǎn)運行部門和管理層可以通過統(tǒng)計報表掌握能耗數(shù)據(jù)，進而指導生產(chǎn)。

4.系統(tǒng)結構設計

4.1 系統(tǒng)應用結構

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平臺自主開發(fā)的應用軟件，其應用結構如圖2所示。

圖2 能源管理系統(tǒng)應用結構

能源管理系統(tǒng)集成了企業(yè)各級公用工程靜態(tài)數(shù)據(jù)，包括能流計量點、介質、關聯(lián)單位等。作為工廠基礎信息管理的靜態(tài)信息，這些數(shù)據(jù)信息運用統(tǒng)一的編碼規(guī)則進行編排，增強了系統(tǒng)的可移植性和可維護性。

能源管理系統(tǒng)根據(jù)配置的計量點、介質、工位號和管理單位等能流計量信息，通過PHD實時數(shù)據(jù)庫獲取水、電、氣、風計量儀表數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)審核、統(tǒng)計平衡和統(tǒng)計查詢等流程滿足了石化企業(yè)公用工程業(yè)務情況。

能源管理系統(tǒng)報表包括各種能源介質日、月統(tǒng)計報表。通過這些報表，企業(yè)管理人員能方便直觀地查看能源計量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從而指導生產(chǎn)和節(jié)能減排。

能源管理系統(tǒng)采用B/S架構，通過WEB瀏覽器方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的錄入、審核、平衡、查詢和報表生成等功能，充分運用MES的Uniformance數(shù)據(jù)平臺和WPKS發(fā)布平臺做到與MES其它模塊的統(tǒng)一結合。

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)，采用標準的OPC技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集。

（2）對于非生產(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)將設計的算法配置模塊自動實現(xiàn)這部分用能的切割分配。

（3）對于系統(tǒng)間能源的供入及轉出，將采用人工定點定時的錄入方式，實現(xiàn)這部分數(shù)據(jù)的自動采集。

4.2 系統(tǒng)功能結構

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

圖3 能源管理系統(tǒng)功能結構

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，構建企業(yè)公用工程物理模型，集成整個公司管理網(wǎng)絡的能源信息：用能節(jié)點、能流路由、能源介質、采集方案以及購、產(chǎn)與耗等數(shù)據(jù)，主要分為：人工錄入、實時采集和系統(tǒng)計算。

（2）數(shù)據(jù)審核：該模塊主要提供各級能源管理者對錄入系統(tǒng)的表計量數(shù)據(jù)的審核與調整。

（3）統(tǒng)計平衡：該模塊主要構建平衡統(tǒng)計模型，提供系統(tǒng)能源的平衡、統(tǒng)計核算?？梢詫崿F(xiàn)不同系統(tǒng)例如區(qū)域、分廠、裝置的平衡，也可以實現(xiàn)不同時段例如月、旬、日的平衡，還可以實現(xiàn)不同能源之間的平衡。

（4）統(tǒng)計查詢：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)計組態(tài)的配置，可以查看任一時間段內(nèi)各種介質的消耗情況，例如月累積量、平衡量、各管線詳細數(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)務需求，可以靈活方便地進行各種類型功能方式的組態(tài)配置，其主要包括：能流計量點組態(tài)、結算日期組態(tài)、平衡組態(tài)、算法組態(tài)和統(tǒng)計組態(tài)等。

5.結論

能源管理系統(tǒng)通過在中國石油系統(tǒng)內(nèi)各石化企業(yè)的研究設計，改變了傳統(tǒng)的計量管理模式，集成了生產(chǎn)、統(tǒng)計等業(yè)務，實現(xiàn)了與PCS和ERP系統(tǒng)的進一步融合，大大提高了各煉廠的能源計量管理水平。能源管理作為MES系統(tǒng)的重要組成部分，隨著MES系統(tǒng)的不斷完善和應用深入，加上越來越多的石化企業(yè)管理層的關心和支持，以及石化企業(yè)的自動化和信息化水平的不斷提高，公用工程對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)濟效益、增強競爭能力方面發(fā)揮越來越重要的作用。

[1]李德芳.石化行業(yè)MES整體構架及應用[J].中國制造業(yè)信息化，2006，（8）.

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