智能化在凈化廠的應用及管理

黃東江，曹國軍，姬學廷，趙喜平

（中國石油長慶油田公司第一采氣廠，陜西靖邊 718500）

1 智能化在凈化廠生產管理中必要性

1.1 智能化管理的必要性

貫徹油田公司、采氣一廠關于推進高質量發展和深化人事勞動分配制度改革會議精神，不斷提升工廠的數字化管理水平，優化管理流程，減控外包業務規模，提高生產效率；降低勞動成本，盤活內部用工總量，提高工作效率，提升產品質量及穩定性；縮短產品生產周期，達到節能、降耗、減排的作用，降低安全風險，消除安全隱患。堅持建設與管理、應用與維護并重，堅持應用管理的統領性、整體性、可操作性，統籌各方面、各層次、各要素，集中有效資源，實現快速發展；堅持分步實施原則，突出重點、急用先建、以用促建，杜絕重復建設。

1.2 智能化在生產中的必要性

凈化廠原料氣及酸氣系統含H2S、CO2等酸性氣體，天然氣輸送下游用戶時，需要對原料天然氣中的酸性氣體脫除。其原因是酸性氣體腐蝕設備，導致管壁減薄，因此，在輸送前，應將其脫除，使其達外輸要求，其次，要將原料天然氣中的水脫除，究其原因，是為防止液態的水結冰堵塞管道。同時，在脫除酸性氣體作業時，氣體隨時泄漏的風險較大，從安全環保方面考慮，減少員工在工業場所的暴露時間，降低人員傷害風險，就是提升本質安全管理。

目前凈化廠員工年齡結構整體偏大，生產任務中，人工巡檢點多、覆蓋面廣且工作量大，占用大量人力資源，通過新技術創新管理模式，優化組織機構和隊伍結構，提高勞動效率。

2 運行背景現狀

2.1 設備運行管理

（1）設備全生命周期管理數字化程度不高。

（2）故障設備無法實現提前分析預警。

（3）設備管理可視化程度不高。

2.2 安全風險管控

（1）常規作業自動化程度不高。

（2）員工現場作業風險管控難度大。

2.3 員工勞動強度

（1）員工巡檢工作量大。

（2）手動填報資料任務重。

2.4 節能節水管理

（1）節能節水數據采用手工填報。

（2）能耗分析計算不夠精確。

3 智能化管理模式

3.1 功能

3.1.1 可視化設備建模

采用3D 建模技術，對裝置進行分區域建設模塊。

3.1.2 可視化設備臺賬管理

通過在智能化管理中建立設備臺賬及資產數據庫并綁定，實現設備臺賬的可視化及模型和屬性數據的互查、雙向檢索定位。

3.1.3 可視化巡檢管理

根據巡檢要求，將巡檢任務從制定、級別分配、傳達下發、崗點接收、操作員工執行巡回檢查、形成閉環上報、分級考核等全部工作都可以遠程控制從而實現巡檢過程可視化、簡捷化、規范化、智能化管理，使各級人員可以隨便發現各級隱患。

3.2 安全風險自動化控制

凈化廠天然氣處理規模大、任務重，對工藝設備的連續運轉、人身安全和環境保護要求較高。同時凈化廠生產的特點為易燃、易爆和含有劇毒硫化氫氣體的生產場所，一旦發生泄漏和爆炸事故，會造成人員傷害，后果嚴重。智能化技術的應用改善了工作環境，讓員工遠離高風險作業場所，大幅削減夜班工作頻次，減輕人工作業強度。

3.3 節能節水智能化分析

“天然氣凈化廠能量網絡系統動態管理軟件”界面友好直觀、操作方便快捷且軟件體積較小，其不但能夠快速、準確地對石油化工過程涉及的單位能耗及其占比進行綜合分析，同時還可以采用“問題表格法”對整個裝置中的各個換熱器進行夾點溫度、最小公用工程用量計算，以有效輔助換熱網絡的合理分析與系統節能，此軟件支持變流股輸入，極大拓寬了程序的使用范圍。除這些以外，它在操作上還具有優化功能，比如，在天然氣凈化裝置中，原料天然氣處理是定值，按照氣井組成的原料天然氣含量，在脫除原料天然氣中含有硫化氫水分的基礎上，根據GB/T 17747.3—2011《天然氣壓縮因子的計算 第3部分：用物性值進行計算》，根據所提供的數據，可以計算出摩爾流量，由此，可以根據不同類型的胺液和醇，計算不同類原料天然氣在脫硫、脫水中所需要的溶液量及其循環量，根據結果擇優錄用，可達到提質增效、節能降耗的目的。

3.3.1 主窗口

當單擊確定按鈕進入“天然氣凈化廠能量網絡系統動態管理軟件”后，新打開窗口，可以分別為多個模塊組成，組成每個模塊有分別的按鈕，按鈕可以分別設為“退出”、“能耗分析”等，每個按鈕根據生產管理應用不同，其分布內容不同，按照按鈕將其所有的信息需求，全部布置在內，其中，“退出”按鈕可以直接關閉當前的窗口。

3.3.2 “能耗分析”子窗口

單擊主窗口中的“能耗分析”按鈕后，可以打開能耗分析連接窗口，計算出整個裝置的實際能源消耗量、單位能耗及其占比。

3.3.3 “夾點分析”子窗口

單擊主窗口中的“夾點分析”按鈕后即可進入該子窗口，根據“問題表格法”來確定換熱網絡的夾點位置，用戶輸入冷、熱物流的進出口溫度、熱容流率和最小傳熱溫差后，軟件會根據輸入信息自動劃分子網，確定夾點溫度以及最小公用工程用量。

3.2.4 “參數優化”子窗口

單擊主窗口中的“參數優化”按鈕后即可進入該子窗口，在給定天然氣處理氣量、組分含量以及脫硫、脫水單元天然氣進/出口含量（或脫硫/水率）的基礎上，根據GB/T 17747.3—2011《天然氣壓縮因子的計算第3部分：用物性值進行計算》計算原料天然氣的摩爾流量，針對MEA、DEA、DGA、DIPA、MDEA 和混合溶液等不同類型的脫硫、脫水溶液得到優化后的脫硫溶液循環量和脫水溶液循環量，并利用TEG 貧液含量（或TEG 富液含量）得到TEG 貧液中的質量流量、TEG 富液中的TEG 質量分數（或TEG 貧液中的TEG質量分數）以及TEG 富液中的質量流量。

4 盤活勞力資源，提高工作效率

4.1 智能移動作業平臺應用

已完成日常巡檢、專項巡檢、常規作業、危險作業4個主體模塊開發，其中日常巡檢、專項巡檢、常規作業3個模塊已在我廠順利運行，危險作業模塊在11月已完成資料錄入和前期測試。

目前凈化廠移動智能平臺各模塊運行平穩，通過將安全附件專項檢查、作業維護、隱患排查等崗位員工的日常操作便捷化，實現了工作任務自動定制推送、自動提醒、作業審批掃碼完成、作業過程實時跟蹤，工作記錄自動生成，極大地縮短了員工巡檢時間、減少了每日車間主任、技術人員派工時間、同時取消了每日大量作業票打印工作，提升了作業效率。

4.1.1 日常巡檢模塊

（1）使用情況

全廠五個車間已全部投入使用，紙質版巡檢資料及六級巡檢制度已取消。生產車間10：00、16：00由白班人員使用智能移動終端巡檢2次，22：00、6：00由夜班人員巡檢2次；保障車間設備維護及儀表維護崗人員每日巡檢1次。

同時，凈化廠對日常巡檢表中的巡檢項目進行了優化整合，將全廠1 484條巡檢項目，減少至1 178條，減少了306條。

（2）使用效果

員工巡檢頻次由6次降至4次（取消凌晨巡檢），每次巡檢項目數量由1 484項減少至1 178項，全天巡檢項目減少4 000多項，取消紙質版巡檢表63份，巡檢方式方便快捷，杜絕大量紙質版資料打印整理工作，工作效率顯著提高。

4.1.2 專項巡檢模塊

通過優化專項巡檢內容，整合專項巡檢資料，將巡檢項目降低至原有項目的46.7%。專項巡檢定時任務派發，使不同巡檢項的不同巡檢時間推送程序化，避免記憶混亂。專項巡檢智能化，取消了大量紙質版巡檢資料打印、整理工作，提升了工作效率。

4.1.3 常規作業模塊

使用效果：借助智能移動終端，員工清楚地了解當天的工作任務、工作標準及安全注意事項，掃碼完成工作任務的激活與作業票審批。工作過程自動反饋，形成記錄，各級管理者利用系統可輕松掌握當天的工作完成情況及存在問題。

4.1.4 危險作業模塊

目前，危險作業模塊在一凈還未正式推行。凈化廠做好前期準備工作，根據工程師已建好的危險作業模塊模板，將凈化廠的高危作業票內容、作業點、氣體檢測儀等資料提前錄入移動智能平臺。配合移動智能終端，對危險作業流程進行前期測試，并將測試過程中的問題匯總上報。

4.2 集中集成平臺（智能信息化平臺）應用

經統計全廠各運行車間需填寫的報表多達58項，并且所有數據采用傳統的人工填寫方式。為徹底解決全廠報表繁多、人工填寫報表錯填、漏填、效率低等諸多問題，前期對全廠的基礎資料及各類管理平臺進行整合，通過開展大量數據采集、平臺結構設計、報表繪制、點位核對等工作，構建了凈化廠智能信息化管理平臺，目前數據填報和報表自動生成模塊已投運。

4.2.1 使用情況

目前凈化廠集中集成平臺已正式上線運行，通過信息化管理平臺與自控系統Deltav 數據庫交互對接，實現巡檢數據、維護保養記錄與信息化平臺無縫對接，實現了所有報表一鍵生成；數據直接由中控室填寫、車間審核后上報至采氣一廠各部門科室，解決了各崗位員工在日常工作過程中的數據流、業務流，將所有紙質版資料電子化，實現無紙化辦公。

4.2.2 使用效果

利用集中集成平臺初步實現了凈化廠數據、信息的共享公用，報表自動生成在減少員工工作量、提高工作效率的同時提高了報表數據的準確性，避免人為輸入、統計過程中產生的失誤。將數據上報工作化繁為簡，剔除冗余的中間環節，并將數據統一管理，進一步提高凈化廠智能化水平，降低員工工作量，解決人員緊缺問題。