我國石油化工自動(dòng)化技術(shù)的若干探討

摘要：化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)中必不可少的重要組成部分，它不但直接影響國計(jì)民生而且與國民經(jīng)濟(jì)的其他部門密切相關(guān)，同時(shí)又是農(nóng)業(yè)、輕工、紡織、國防、交通運(yùn)輸?shù)炔块T發(fā)展的不可或缺的基礎(chǔ)工業(yè)之一。化工生產(chǎn)過程，往往是在密閉的容器和設(shè)備中，在高壓、真空、高溫、深冷的情況下連續(xù)進(jìn)行的。此外，不少介質(zhì)還具有毒、易燃、易爆、有腐蝕的性質(zhì)。因此，為使化工生產(chǎn)正常地、高效地進(jìn)行，就必須把各項(xiàng)工藝參數(shù)維持在某一最佳范圍之內(nèi)，并盡量使生產(chǎn)過程自動(dòng)化、現(xiàn)代化。所謂化工生產(chǎn)過程自動(dòng)化，就是在化工設(shè)備上，配置一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：石油化工 自動(dòng)化 關(guān)鍵技術(shù)

幾十年來，石油化工工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)隨著工藝和裝備技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展，從初期簡單的手工操作到連續(xù)工藝及負(fù)荷不斷加大，對生產(chǎn)穩(wěn)定性要求越來越高，對控制的要求及自動(dòng)化水平也越來越高，儀表使用越來越普遍，從簡單回路的閉環(huán)控制到單元裝置的全面自動(dòng)化，使用的控制工具也從氣動(dòng)單元組合儀表、電動(dòng)單元組合儀表到DCS的廣泛應(yīng)用，控制水平也從單參數(shù)簡單控制回路到多變量復(fù)雜控制回路，先進(jìn)控制系統(tǒng)、優(yōu)化控制系統(tǒng)在各種場合都有成功應(yīng)用的典范。

一、化工自動(dòng)化釋義及其重要意義

在化工設(shè)備上，配備上一些自動(dòng)化裝置，代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，是生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，這種用自動(dòng)化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法稱為化工自動(dòng)化。實(shí)行化工自動(dòng)化的重要意義:

(1)加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量;

(2)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件;

(3)能夠保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生和擴(kuò)大，達(dá)到延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用能力的目的;

(4)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，能根本改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平，為逐步地消滅體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)之間的差別創(chuàng)造條件。

二、石油化工綜合技術(shù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成

一般而言，流程工業(yè)企業(yè)對綜合自動(dòng)化技術(shù)的需求主要關(guān)注4方面的問題。(1)安全:即需要用高可靠性的控制系統(tǒng)、檢鍘和執(zhí)行機(jī)構(gòu)對設(shè)備與裝置的運(yùn)行提供保證，進(jìn)而對關(guān)鍵裝置進(jìn)行故障診斷與健康維護(hù)。(2)低成本:通過先進(jìn)的工藝及工藝參數(shù)以降低能耗和原料消耗，以及通過先進(jìn)的建模技術(shù)、控制技術(shù)和實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)來提高產(chǎn)品的合格率和轉(zhuǎn)化率。(3)高效率:通過先進(jìn)的計(jì)劃調(diào)度與排產(chǎn)技術(shù)和流程模擬技術(shù)來提高設(shè)備利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。(4)提高競爭力:通過數(shù)據(jù)和信息的綜合集成，如先進(jìn)的管理技術(shù)(包括ERP、CRM、SCM等)、電子商務(wù)、價(jià)值鏈分析技術(shù)等，以促進(jìn)企業(yè)價(jià)值的增值，最終提高企業(yè)的綜合競爭力。

根據(jù)國內(nèi)外綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，流程工業(yè)綜合自動(dòng)化技術(shù)的總體結(jié)構(gòu)可以分成3層結(jié)構(gòu)。

(1)以PCS(過程控制系統(tǒng))為代表的基礎(chǔ)自動(dòng)化層。主要內(nèi)容包括先進(jìn)控制軟件、軟測量技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、可靠性技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)處理技術(shù)、集散控制系統(tǒng)(Dcs)、現(xiàn)場控制系統(tǒng)(FCS)、多總線網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)、基于高速以太網(wǎng)和無線技術(shù)的現(xiàn)場控制設(shè)備、傳感器技術(shù)、特種執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等。

(2)以MES(生產(chǎn)過程制造執(zhí)行系統(tǒng))為代表的生產(chǎn)過程運(yùn)行優(yōu)化層。主要內(nèi)容包括先進(jìn)建模與流程模擬技術(shù)(AMT:Advanced Modeling Technologies)、先進(jìn)計(jì)劃與調(diào)度技術(shù)(APS:Advanced Planningand Scheduling)、實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)(RTO:Real-time Opfimization)、故障診斷與健康維護(hù)技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)校正技術(shù)、動(dòng)態(tài)質(zhì)量控制與管理技術(shù)、動(dòng)態(tài)成本控制與管理技術(shù)等等。

(3)以ERP(企業(yè)資源管理)為代表的企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)化層。主要內(nèi)容包括企業(yè)資源管理(ERP)、供應(yīng)鏈管理(scM)、客戶關(guān)系管理(cRM)、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)管理(PqDM)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、設(shè)備資源管理、企業(yè)電子商務(wù)平臺等等。

通過研究生產(chǎn)過程制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)及相關(guān)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在線成本的預(yù)測、控制和反饋校正，以形成生產(chǎn)成本控制中心，保證生產(chǎn)過程的優(yōu)化運(yùn)行，可以實(shí)施生產(chǎn)全過程的優(yōu)化調(diào)度、統(tǒng)一指揮，以形成生產(chǎn)指揮中心，保證生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制;可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的質(zhì)量跟蹤、安壘監(jiān)控，以形成質(zhì)量管理體系和設(shè)備健康保障體系，保證生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理。

三、企業(yè)綜合自動(dòng)化所需要的關(guān)鍵技術(shù)

(1)信息的集成、挖掘和增值

信息集成是綜合自動(dòng)化的核心，而數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)則是信息集成的基礎(chǔ)。由于流程工業(yè)的特點(diǎn)，有大量的反映生產(chǎn)過程狀態(tài)的實(shí)時(shí)海量數(shù)據(jù)需要處理，管理和有效地應(yīng)用，因此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督與控制，對生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行分析與評價(jià)的基礎(chǔ)。因而流程工業(yè)信息集成環(huán)境中需要同時(shí)設(shè)置關(guān)系數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。作為整個(gè)系統(tǒng)信息的集散地。這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫既可獨(dú)立地操作，又可協(xié)同動(dòng)作，及時(shí)并行或交叉地處理來自全廠的各種信息。真正做到信息集成與共享。信息挖掘和增值的目的是充分、有效地利用信息。

(2)科學(xué)的決策支持

生產(chǎn)經(jīng)營決策是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)中的重要內(nèi)容。但是，傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理模式還處于經(jīng)驗(yàn)決策、具有較大的隨意性、而科學(xué)的決策支持則是企業(yè)經(jīng)營成敗的關(guān)鍵。成本效益分析是指對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)應(yīng)用財(cái)務(wù)分析方法進(jìn)行分析評價(jià)、以得到壘企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的過程。在煉油企業(yè)綜合自動(dòng)化中，成本效益分析是煉油企業(yè)生產(chǎn)管理中的重要環(huán)節(jié)，也是煉油企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營決策中的必需步驟。

成本效益分析以企業(yè)獲得最大利潤為目標(biāo)。對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營進(jìn)行成本效益分析、并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)方案的盈虧分析，為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)提供實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營過程和生產(chǎn)計(jì)劃的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以提高企業(yè)決策水平，加強(qiáng)企業(yè)在市場中的競爭能力。

為了達(dá)到公司預(yù)先制定的利潤目標(biāo)，就必須協(xié)調(diào)好企業(yè)各部門的工作，即原油采購、生產(chǎn)計(jì)劃的制定、生產(chǎn)調(diào)度和產(chǎn)品的銷售等。由于原油是煉油廠生產(chǎn)的主要原料，原油成本占了產(chǎn)品總成本的80-90%，因此，為了實(shí)現(xiàn)利潤目標(biāo)，必須首先控制原油成本，即控制原油的采購價(jià)格。

盈虧平衡分析是指利用財(cái)務(wù)分析方法和數(shù)學(xué)工具，對生產(chǎn)經(jīng)營方案或計(jì)劃進(jìn)行分析，得出實(shí)現(xiàn)利潤目標(biāo)的原油最高采購價(jià)格(保利點(diǎn))和保證不虧損經(jīng)營(利潤為O)的原油最高采購價(jià)格(保本點(diǎn))。盈虧平衡分析對于原油采購，控制成本、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的參考價(jià)值、是制定合理生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)的重要環(huán)節(jié)，對于控制生產(chǎn)成本、擴(kuò)大利潤，從而保證利潤目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，指導(dǎo)壘企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營，具有十分重要的意義。

此外，還有軟測量技術(shù)、設(shè)備過程故障診斷新技術(shù)、生產(chǎn)過程的安全保護(hù)技術(shù)以及對實(shí)時(shí)測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)調(diào)整技術(shù)等，都是自動(dòng)化領(lǐng)域急待解決的難題和研究的熱點(diǎn)。

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及其在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛和深入的應(yīng)用，近幾十年工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展體現(xiàn)著兩個(gè)明顯的特征，一是生產(chǎn)規(guī)模越來越大，二是生產(chǎn)技術(shù)水平越來越高。長期以來，我國化學(xué)工業(yè)技術(shù)水平較低，導(dǎo)致能耗物耗高，限制了化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。要改變這種局面，根本的出路就是走科技進(jìn)步的道路，采用先進(jìn)實(shí)用的技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。將現(xiàn)場總線技術(shù)、信息技術(shù)應(yīng)用于石油化工，，發(fā)展綜合自動(dòng)化整體解決方素及集成技術(shù)，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，增強(qiáng)企業(yè)的競爭能力，是今后石油化工工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的趨勢。