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建設智能工廠 激發(fā)提質增效新動能

2018-06-25 07:47宋玉春龍?zhí)┝?/span>周一兵王群偉通訊員卞江岐劉麗婷
中國石化 2018年6期
關鍵詞:煉化管控監(jiān)控

□ 本刊記者 宋玉春 龍?zhí)┝?周一兵 王群偉 通訊員 卞江岐 劉麗婷

從新概念到新常態(tài),“智能化”在過去的5年中已經(jīng)逐步滲透到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的各環(huán)節(jié)。

天津石化煉油部聯(lián)合八車間員工在調(diào)整裝置操作。張輝 攝

3月16日,茂名石化正式啟動ESP-iSYS實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)推廣應用項目,這個項目預計9月上線運行。屆時,該公司目前多套分散的數(shù)采系統(tǒng)將完成整合,數(shù)據(jù)庫點數(shù)容量由10萬點擴容到20萬點,實現(xiàn)生產(chǎn)工藝全流程動態(tài)監(jiān)測、歷史趨勢顯示、自定義報表、LIMS 數(shù)據(jù)集成、報警信息管理等功能,形成較為完備的企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺。這是茂名石化智能工廠建設的一項新進展。

目前,以“創(chuàng)新”和“智能”為引領,積極培育發(fā)展新動能,推進中國“制造”向“智造”轉變已經(jīng)成為中國經(jīng)濟發(fā)展方向,推進智能制造、綠色生產(chǎn),是石化企業(yè)實現(xiàn)提質增效、轉型升級的必由之路。2013年,中國石化選擇鎮(zhèn)海煉化、茂名石化、燕山石化和九江石化4家企業(yè)作為首批智能工廠試點企業(yè),經(jīng)過5年的建設,4家企業(yè)初步形成了數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的生產(chǎn)運營模式,提升了企業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化和分析預測能力,促進了企業(yè)提質增效和內(nèi)涵發(fā)展。

打造生產(chǎn)優(yōu)化智能平臺 實現(xiàn)經(jīng)濟效益最佳

生產(chǎn)運行是煉廠的主要價值鏈,也是智能工廠建設的主戰(zhàn)場,智能化能夠消除生產(chǎn)運行中的低效環(huán)節(jié)?!爸悄芑痹谶^去的5年中已經(jīng)逐步滲透到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的各環(huán)節(jié),生產(chǎn)優(yōu)化智能平臺的建設運用,最大限度提升了生產(chǎn)經(jīng)營的準度、精度和效率。

生產(chǎn)組織以調(diào)度為中心,鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)分為調(diào)度指令模塊,物料模塊、能源模塊。通過指令線上管理、一鍵下達、量值反饋,指令效率提高15%,調(diào)度日報編制從1小時變成10分鐘。通過生產(chǎn)技術月報結構化編制、工藝卡片指標實時數(shù)據(jù)與月報、臺賬監(jiān)控統(tǒng)計的自動關聯(lián)等,促進工藝管理更加規(guī)范和高效,同時有效件減少技術人員工作量,編制時間由8小時縮短到2小時,解放了技術人員的案頭工作,從而將更多的精力投入現(xiàn)場管理中去。

4月2日,鎮(zhèn)海煉化在線分析儀監(jiān)控管理模塊進入試運行階段。該模塊主要包括工藝監(jiān)控管理、設備運維管理、業(yè)務管理等功能。鎮(zhèn)海煉化現(xiàn)已陸續(xù)建成15套裝置APC并正常投用。2017年,鎮(zhèn)海煉化生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)化團隊利用RSIM、SPYRO、Aspen等軟件優(yōu)化測算,為公司優(yōu)化原料、優(yōu)化生產(chǎn)運行、解決生產(chǎn)問題提供了技術支持。全年利用各類軟件共測算單裝置模型優(yōu)化案例108項,創(chuàng)效3553萬元。

茂名石化生產(chǎn)計劃協(xié)同優(yōu)化平臺主要集成了金凱訊、ERP等多個系統(tǒng),是茂名石化生產(chǎn)優(yōu)化智能平臺的一部分。2017年8月,茂名石化建立了日優(yōu)化模型,初步實現(xiàn)優(yōu)化指令的量化和從指令下發(fā)到執(zhí)行反饋的自動評價,做到“日平衡、日調(diào)整,日優(yōu)化、日提升”。近一年來,通過日優(yōu)化平臺開展的105項專項優(yōu)化,為企業(yè)增效9066萬元。

除了日優(yōu)化平臺系統(tǒng)的廣泛應用,茂名石化還應用先進控制技術(APC)提高生產(chǎn)裝置運行平穩(wěn)性和安全性,實現(xiàn)裝置關鍵參數(shù)的“卡邊”操作,降本增效。近一年來,茂名石化11套生產(chǎn)裝置APC相繼投用,主要生產(chǎn)裝置APC覆蓋率達到89%,累計信息化優(yōu)化增效10.95億元,裂解裝置APC利用在線SPYRO對裂解爐的裂解深度進行模擬計算,獲得最優(yōu)的運行參數(shù),通過先進控制器對COT控制回路控制優(yōu)化,裂解深度、產(chǎn)物分布得到有效控制,年可增加效益4194萬元。

燕山石化結合企業(yè)具體實際,堅持“需求驅動,業(yè)務主導”,重點突出效率和效益,積極推進智能工廠建設。目前,公司智能工廠建設著重于乙烯工廠和煉油一廠的全業(yè)務、全范圍的智能化。通過生產(chǎn)過程的全自動感知、全過程優(yōu)化,已經(jīng)初步實現(xiàn)全工廠的無人駕駛操作,以及計劃、生產(chǎn)、安全、環(huán)保等全業(yè)務的智能化運行。在生產(chǎn)優(yōu)化方面,2013年乙烯工廠同步應用實時優(yōu)化(RTO)技術和先進過程控制(APC)系統(tǒng)。APC系統(tǒng)根據(jù)原料情況,自動將裝置總處理量推向最大;RTO技術在每個生產(chǎn)周期內(nèi),計算出一套優(yōu)化的控制參數(shù),并進行實時調(diào)整,最終實現(xiàn)以效益為核心的閉環(huán)優(yōu)化運行,使乙烯和丙烯收率大幅提高,平均年創(chuàng)效2500萬元。2010年,煉油一廠全廠APC與核磁共振(NMR)在線分析儀實現(xiàn)集成應用,自動將航煤抽出推向最大化,平均年創(chuàng)效4000萬元。

全流程優(yōu)化平臺是九江石化以經(jīng)濟效益最大化為目標,自主開發(fā)的面向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化制造的核心平臺,它通過中央數(shù)據(jù)庫(ODS)與LIMS、SMES、ERP等系統(tǒng)共享數(shù)據(jù),提升PIMS、RSIM和ORION一體化聯(lián)動優(yōu)化功效,實現(xiàn)閉環(huán)管理。2013年,全流程優(yōu)化平臺在國內(nèi)同行中首次上線運行后,九江石化充分發(fā)揮其作用,深入開展資源配置優(yōu)化、加工路線比選、單裝置優(yōu)化等工作,不僅實現(xiàn)了月計劃—周調(diào)度—日平衡的雙閉環(huán)管理,提升了煉油全流程優(yōu)化的準確性和敏捷性,而且最大限度提升了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

打造安全管控智能平臺 保障生產(chǎn)穩(wěn)定運行

安全是石化生產(chǎn)不可忽視的組成部分,智能技術在保障化工行業(yè)安全方面發(fā)揮日益重要的作用。這4家企業(yè)利用大數(shù)據(jù)分析和挖掘來解決生產(chǎn)、運維中的深層次問題,構建安全管控智能平臺,實現(xiàn)了安全生產(chǎn)智能管理。

九江石化員工對現(xiàn)場儀表進行維護。王群偉 攝

2017年5月,中國石化首家試點工程建設管理信息系統(tǒng),在鎮(zhèn)海煉化通過了專家審核。該系統(tǒng)實現(xiàn)了工程項目從立項、采購、施工、驗收的項目建設全過程管控,填補了工程建設領域信息化的空白。在POX裝置建設現(xiàn)場,承包商人員通過手機簽到進入工地,每臺工機具上也都有一個二維碼,檢查人員只要掃描二維碼就可以獲取工機具的具體信息和實物圖片。智能化的手段進一步加強了施工現(xiàn)場的人機具管理,保證進場人機具全部處于受控狀態(tài),基于移動端提升現(xiàn)場質量問題整改、閉環(huán)處理,使安全質量問題從結果性管理變?yōu)檫^程管理。

鎮(zhèn)海煉化還建設投用了電氣集控中心,通過遙信、遙視、遙測等智能化手段,對200多座變配電所和全公司電網(wǎng)進行實時監(jiān)控,實現(xiàn)了智能“五防”、智能故障分析,可有效防止誤操作,保障電力系統(tǒng)安全可靠運行;“就地+集中”值班方式的改進,使夜間值班人數(shù)由21人減少為13人。建立了統(tǒng)一的設備監(jiān)控平臺,及時掌握58臺大機組的運行狀態(tài),大大提升對現(xiàn)場設備的在線監(jiān)控水平。

2017年11月,鎮(zhèn)海煉化重整裝置現(xiàn)場開出了首張“電子火票”,標志著作業(yè)票證管理邁入電子化時代。2017年12月,承包商屬地安全教育首次實現(xiàn)移動終端大批量在線培訓、移動考試、自動閱卷,緩解今年大修2萬多名外來施工人員的安全考試壓力。2018年4月4G無線網(wǎng)絡投入試運行并開展施工過程安全作業(yè)票證簽發(fā)、小神探智能巡檢等試點應用,通過移動應用實現(xiàn)各個專業(yè)現(xiàn)場管理下沉,提高安全管控水平和現(xiàn)場作業(yè)效率。

茂名石化以全面提升安全風險防控和應急處置能力為目標,致力打造安全環(huán)保管控智能平臺,創(chuàng)建生產(chǎn)現(xiàn)場管理可視化系統(tǒng),實現(xiàn)風險實時監(jiān)控及預警,促進安穩(wěn)生產(chǎn)。針對擁有數(shù)百公里長、沿途環(huán)境復雜輸油管道的實際,該公司通過建成地理坐標、管線和周邊環(huán)境信息、視頻監(jiān)控、三維應用、智能巡檢為一體的智能管線管理平臺,使長輸管線安全管控由單一的參數(shù)監(jiān)控轉變?yōu)槿叭S立體監(jiān)控,油氣長輸管線安全管控能力大幅提升。近年來,他們還以此平臺為依托,積極推進現(xiàn)場施工作業(yè)視頻監(jiān)控,不斷推動“增強感知能力”的視頻監(jiān)控系統(tǒng)升級,先后將分散的1300多路工業(yè)視頻監(jiān)控點集成到統(tǒng)一系統(tǒng)集中管控,投用6套移動無線4G視頻監(jiān)控、2套廠區(qū)全景高點視頻設備,對所有現(xiàn)場作業(yè)區(qū)實施實時監(jiān)控,不僅能第一時間發(fā)現(xiàn)和處置問題,還使作業(yè)人員增強了自律性。

燕山石化在乙烯廠和煉油一廠建成了操作報警智能管理系統(tǒng),可以智能分析出主要報警、無效報警及形成原因,使生產(chǎn)裝置的報警數(shù)下降93%;發(fā)現(xiàn)異常工況與快速問題分析系統(tǒng),實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程風險的動態(tài)監(jiān)測、評估和管控,降低了人為操作的失誤率。加上智能巡檢、工藝過程的能源優(yōu)化等,使兩個工廠初步實現(xiàn)全業(yè)務、全范圍的智能化。

近日,燕山石化自主研發(fā)的火災智能識別系統(tǒng)實測成功。這是該公司在工業(yè)視頻智能分析領域取得的新成就,對該公司智能工廠建設在大數(shù)據(jù)與視頻應用方面具有里程碑式意義。該系統(tǒng)是以大數(shù)據(jù)分析為基礎,運用專利技術,通過實時采集數(shù)千路視頻攝像數(shù)據(jù),第一時間智能識別火災及火前煙霧,精準定位火災地點并發(fā)出聲光報警。不僅為火災應急救援爭取了寶貴時間,還因為無須人工盯屏,從而有效避免了傳統(tǒng)的工業(yè)視頻人工巡檢工作的疏漏和延遲應急等問題。

走進九江石化生產(chǎn)管控中心,猶如置身航天發(fā)射中心,成為許多人對九江石化智能工廠的第一印象。作為智能工廠神經(jīng)中樞,這里集中集成了經(jīng)營優(yōu)化、生產(chǎn)指揮、工藝操作、運行管理、專業(yè)支持、應急保障“六位一體”的功能定位,同時建立環(huán)保實時監(jiān)控和應急指揮平臺,集HSE管理、環(huán)保數(shù)據(jù)實時監(jiān)測、119接處警、各類可燃有毒有害氣體實時聯(lián)網(wǎng)及視頻監(jiān)控聯(lián)動、應急指揮等系統(tǒng)于一體,1968個有毒有害及可燃氣體報警、4048個火災報警點、1299個視頻監(jiān)控攝像頭統(tǒng)一管理、實時聯(lián)動,應用達到國際先進水平;生產(chǎn)過程實時感知能力全面提升,2萬余個實時數(shù)據(jù)采集點,使得主要裝置自動化控制率、數(shù)據(jù)采集率達95%,各類溫度、壓力、流量監(jiān)測(計量)儀表實時聯(lián)網(wǎng),覆蓋率100%。實現(xiàn)由單裝置操作向系統(tǒng)化操作、管控分離向管控一體的轉變,大幅提升了企業(yè)的生產(chǎn)運營管控水平。

打造節(jié)能減排智能平臺 促進綠色低碳生產(chǎn)

石化行業(yè)要實現(xiàn)綠色低碳生產(chǎn),石化裝備的智能化是基礎。各企業(yè)積極利用智能技術和智能裝備打造節(jié)能減排智能平臺,使企業(yè)的綠色低碳生產(chǎn)邁上新臺階。

茂名石化建立了環(huán)保風險預測預警信息化體系,積極應用物聯(lián)網(wǎng)、三維模型和地理信息技術,對全廠污染排放點進行實時動態(tài)監(jiān)控和預警,保證了“三廢”達標排放。他們還通過建立LDAR系統(tǒng),全面開展密封點監(jiān)測和漏點修復工作,近一年來,VOCs(揮發(fā)性有機物)綜合減排28噸,提高了環(huán)保防控能力。該公司連續(xù)三年在廣東省重點污染源環(huán)境保護信用評級中掛綠牌。在此基礎上,茂名石化還建立了全廠能量平衡、蒸汽管網(wǎng)等優(yōu)化模型,確保能源系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)運行。通過利用MES系統(tǒng),結合生產(chǎn)實際,實現(xiàn)了對系統(tǒng)物料包括氫氣、瓦斯、酸性氣等生產(chǎn)數(shù)據(jù)的精確統(tǒng)計和情況跟蹤。如對氫氣管網(wǎng),通過MES系統(tǒng)將不同氫氣壓力拆分為低壓氫氣、高中壓氫氣兩個等級,建立了管網(wǎng)平衡模型,有效跟蹤了各等級氫氣的產(chǎn)耗、互串情況。今年以來,他們還應用能源數(shù)字化管理體系,有效降低了原油加工損失率,今年1~5月,茂名石化原油加工損失率達到0.335%的歷史同期最好水平,相當于減少原油損耗近10萬噸。

燕山石化建成了環(huán)境在線與智能分析平臺,實時監(jiān)控現(xiàn)場水、大氣、煙氣等環(huán)境數(shù)據(jù),實時集成VOCs,LDAR(泄漏檢測與修復)等動態(tài)信息,實時預警,實時報告,是集自動采集、可視化監(jiān)控、環(huán)保地圖及污染物自動溯源于一體的環(huán)保管理平臺。該平臺不僅將工廠內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)實時對社會公布,而且充分通過數(shù)據(jù)分析溯源,有針對性地驅動環(huán)境治理。該平臺的自動集成技術擁有自主知識產(chǎn)權,很受現(xiàn)場職工歡迎。在燕山石化安全生產(chǎn)指揮中心,環(huán)保場景通過燕山石化環(huán)境在線與智能分析平臺,能夠展示國控源數(shù)據(jù)(污染源煙氣在線自動監(jiān)測實時數(shù)據(jù))、空氣質量數(shù)據(jù)、VOCs網(wǎng)格化管理、LADR管理、臭氧、廢水管理、氣相檢測等信息。

2018年5月,鎮(zhèn)海煉化儲運部分儲罐VOCs治理項目“一罐一線一爐”按期順利完成開車投用。儲運部分儲罐VOCs治理項目是鎮(zhèn)海煉化一項重要的“碧水藍天”環(huán)保工程,總投資4800萬元。通過“柴油吸收+蓄熱氧化”工藝,對儲罐內(nèi)廢氣進行密閉回收集中處理,非甲烷總烴等處理率超過97%。同步投用的VOCs在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠將廢棄排放口的數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)骄W(wǎng)上,向社會實時公示。目前鎮(zhèn)海煉化已有包括VOCs、氮氧化物、二氧化硫等29套在線監(jiān)測的外排口環(huán)保數(shù)據(jù)及廠界環(huán)境數(shù)據(jù)實時向社會公示。

2014年,九江石化率先在石化行業(yè)開發(fā)投用“環(huán)保地圖”(智能HSE環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)),把分布在全廠各處的在線環(huán)保監(jiān)測儀表集中集成、統(tǒng)一管理,強化預警功能,實現(xiàn)了環(huán)保管理的可視化、智能化和一體化。環(huán)保地圖如同管理人員的眼睛,每天實時監(jiān)控環(huán)保數(shù)據(jù),自動把關鍵環(huán)保數(shù)據(jù)生成環(huán)保日報,以短信形式發(fā)送給公司領導及相關管理人員;一旦有異常,系統(tǒng)提前預警,第一時間自動將數(shù)據(jù)以短信發(fā)送至九江石化負責人及相關人員手機,使各管理層級能夠及時掌握污染物及其相關生產(chǎn)信息的變化,形成整體最優(yōu)調(diào)整指令或決策,并在1小時內(nèi)查清原因、排除問題,大大提升了環(huán)保管理效率,促進外排達標污水COD、氨氮指標達到業(yè)內(nèi)領先水平。

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