基于數據庫模式的轉油站設備能耗評價及能效對標方法研究

楊亞勛（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

引言

隨著油田進入高含水時期，系統能耗升高、生產成本上升。面對能源利用水平總體不高、節能管理方式簡單等問題，結合節能工作要求，開展轉油站設備能耗評價及能效對標方法研究。通過建立用能評價及對標數據庫，研制轉油站主要能耗設備用能評價及對標系統，解決了轉油站主要能耗設備節能管理問題，實現了設備的能耗評價、評價報告自動生成、歷史評價結果趨勢查詢等功能，分析了油田轉油站主要能耗設備，依據油田生產系統能耗測試和計算方法等相關國家或企業標準，給出了相應的能耗評價及分析指標。使用Net技術，運用C#語言研制完成了基于B/S模式的“轉油站主要能耗設備用能評價及對標系統”開發。能耗設備對標數據可隨新標準更新和維護，可以查看能耗設備歷史評價數據，便于找出用能薄弱環節。該研究將在推進能源管理信息化水平，降低原油生產成本，實現油田地面工程高效、低耗、有序調整和科學管理中起到重要作用[1]。

1 能耗分析評價指標模型及數據庫建立

1）機泵評價指標。機泵是能量轉換設備，其消耗的是電能，給介質提供的是壓力能。其能耗評價指標主要包括：泵效率、泵機組效率、單位介質處理量電耗。依據《油田生產系統節能監測規范》（GB/T 31453—2015）、《油田生產系統能耗測試和計算方法》（GB/T 33653—2017）標準，將線電壓電流、進出口壓力、流量、進出口管徑等作為機泵監測的相應參數。同時使用其它相關標準，對機泵檢測參數進行計算，得出泵效率、泵機組效率、節流損失率、輸液單耗，再使用標準中的相應評價指標對所測試機泵進行評價。

2）加熱爐評價指標。加熱爐是油田生產中的耗能大戶，其消耗燃料能，為被加熱介質提供熱能。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備）、水套式加熱爐、相變式加熱爐、管式加熱爐等。能耗評價指標主要為正平衡效率、反平衡效率和綜合效率。依照《石油工業用加熱爐熱工測定》（SY/T 6381—2016）、《工業鍋爐熱工性能試驗規程》（GB/T 10180—2017）、《油田生產系統節能監測規范》（GB/T 31453—2015）、《油田生產系統能耗測試和計算方法等標準》（GB/T 33653—2017），將加熱爐干氣伴生氣消耗量、進出口溫度、排煙溫度、爐體表面溫度、排煙處RO2、O2、CO濃度作為加熱爐監測的相應參數。正、反平衡法分別計算加熱爐運行熱效率后再取平均值，得到加熱爐的節能評價標準[2]。

3）機泵基礎數據庫。機泵基礎數據存放在數據庫“energy”下的“MPInfo”表中，其中，額定負載有功損耗使用電動機額定功率、額定效率以及額定功率因數計算求得。需注意的是，電動機額定功率、額定效率、額定功率因數，泵的額定流量、額定量程、配用功率、額定排量類型以及系統類型將直接影響評價結果，需按實際情況認真填寫錄入。加熱爐基礎數據存放在數據庫“energy”下的“HFInfo”表中，其中額定流量、介質種類將直接影響評價結果，需按實際情況認真填寫錄入。

4） 加熱爐生產數據庫。加熱爐生產運行動態數據存放在數據庫“energy”下的“HFTest”表中，其中排煙溫度、爐體外表面溫度、空氣系數、正反平衡熱效率為評價所需數據，由系統計算得出，評價結果計入“評價結果”字段。加熱爐能耗對標數據存放在數據庫“energy”下的“Standard_HF”表中[3]。

5）機泵能耗對標評價數據庫。設備能耗對標數據庫負責存儲、維護各主要耗能設備的對標數據。對標數據通常以一個數據項作為索引，帶有多個評價方向不同的數據項。為統一數據表示形式，設備能耗對標評價數據庫規定以范圍定義的數據索引項，取其范圍下限數值存入數據庫；規定測試數據大于評價數據項為合格的評價數據項取值為正，測試數據小于評價數據項為合格的評價數據項取值為負。機泵能耗對標數據分為3類，分別存放在數據庫“energy”下的“Standard_MPO”、“Standard_MPWL”、“Standard_MPWW”表中。

2 能耗設備用能評價及對標系統的應用

2.1 系統登錄

用戶輸入數據及系統輸出數據的界面。基于用戶所熟悉的Windows窗體的風格，以樹形列表進行用戶業務功能的選項操作。輸入正確的用戶名、密碼，單擊“登錄”或按下“Enter”鍵，進入系統主頁面。本系統共有2級權限：管理員、用戶，管理員頁面有“設備能評信息”、“設備用能評價”、“設備信息維護”、“對標數據維護”、“系統管理維護”、“注銷”功能，用戶頁面僅有“設備能評信息”、“設備用能評價”、“注銷”功能。

采用B/S模式，方便系統的維護升級，易于查詢各耗能設備的基礎信息、能耗測試數據及其評價結果。對標數據可維護，在能耗標準修改升級后，系統可隨之進行更新，以適應新的能評標準。

2.2 數據訪問與維護

數據訪問層主要操作SQL SERVER數據庫，對其進行增添、刪除、修改、查找等，從而通過業務層為用戶表示層提供服務。對數據層的操作，實現業務邏輯的處理。在該層根據具體的功能又可細分業務邏輯、功能邏輯和訪問邏輯。主要按業務規則進行處理、對數據進行訪問：從數據庫取數據、更新數據及刪除數據，執行合法性校驗等工作。

對標維護是系統維護設備評價標準數據的功能。該功能需要使用管理員權限賬號登陸。

對標管理可對機泵（摻水、外輸）和加熱爐能耗評價對標數據進行維護。以機泵為例介紹對標管理的相關操作。以管理員賬號登陸系統，進入對標管理頁面，選中“機泵”選項卡。點擊表頭“新建”按鈕。

2.3 用能評價

用能評價用來對主要能耗能設備進行能耗評價（圖1），是本系統的核心模塊，不需要管理員權限即可使用本功能。用能評價所涵蓋的對象為機泵、加熱爐2個轉油站主要耗能設備。登錄系統，點擊菜單欄“設備用能評價”，選中“加熱爐”選項卡。然后選擇要進行測試的加熱爐，選擇測試日期，選擇評價方法。在“測試數據”和“介質參數”表單中填寫該鍋爐的測試數據，點擊“操作面板”中的“評價”按鈕，系統評價完設備耗能后，頁面自動刷新。“評價結果”一欄會顯示系統對該鍋爐的評價結果，點擊“操作面板”中的“記錄結果”按鈕，以薩北3#站摻水泵為例，將此次能耗測試評價數據記錄在數據庫中（圖2）。

圖1 轉油站主要能耗設備用能評價及對標系統（用能報告）

2.4 報告導出及回查

設備評價結果可以在主頁查看。登錄系統，在主頁面的左邊欄選擇“設備能評信息”，選中“歷史評價結果及導出”進入評價結果查詢界面。在右側欄選擇所屬單位以及對應設備后，選擇測試日期進入到“評價報告”頁面，用戶可以在線編輯設備的能耗評價報告，并可以導出到Word文檔導出到本地計算機。

圖2 薩北3#摻水泵用能評價報告

在“查詢條件”中依次選擇要繪制曲線設備的種類、設備的所屬部門、設備及其繪制參數，再選擇起始及終止日期，點擊“查詢”按鈕即可得到該設備某一測試參數的歷史曲線，歷史曲線可繪制設備能耗測試的各參數歷史數據，不需管理員權限方便找出轉油站節能的薄弱環節，指導其改造升級。

3 結論及認識

1）該成果設計了相應的能耗設備基礎數據庫及生產運行動態數據庫；依據各耗能設備的能耗分析指標，規定了對標評價數據的統一取值方法，設計了主要能耗設備能耗對標評價數據庫；使用SQL Server 2008建立了主要能耗設備基礎數據庫、生產運行動態數據庫以及能耗對標評價數據庫[4]。

2）在某廠信息中心服務器上部署Web應用及數據庫后，可在廠內任意一臺接入內網的計算機上使用；系統管理員可新增、維護用戶賬號，用戶數量無限制。較以往人工管理轉油站內主要能耗設備用能情況，具有設備信息維護方便、對標數據管理靈活、評價結果趨勢顯示、自動生成檢測報告等優勢[5]。

3）可對廠內轉油站主要用能設備（機泵、加熱爐）進行用能評價，記錄評價結果，生成分析報告，能夠方便管理人員對主要能耗設備進行用能評價、管理評價結果，對找出其用能薄弱環節具有重要意義。管理人員能夠掌握廠內主要能耗設備基礎信息及評價結果趨勢，全面了解廠內主要能耗設備用能狀況，從而對轉油站能耗薄弱環節進行專項改進，2017年以來進而為該采油廠節約節能技術改進資金100余萬元[6]。

[1]顏芳.節能對標管理[J].中國能源，2007，29（11）：38-39.

[2]彭彰.淺談企業節能管理[J].工程建設與設計，2017（22）：187-188.

[3]趙麗玲.大慶采油三廠北二十聯合站能效對標工作實施方案[J].石油石化節能，2012（4）：46-49.

[4]蔡郁文.機采系統能效對標體系評價與應用[J].石油石化節能，2014（3）：48-50.

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

[6]田景文，高美娟.油田注水系統的節能控制[J].計算機自動測量與控制，1998（4）：36-39.

新疆石西油田