馬志超

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

隨著工業(yè)集成化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的發(fā)展，將多種系統(tǒng)通過通訊協(xié)議集中在一起監(jiān)控成為現(xiàn)實。唐山三友集團氯堿有限責(zé)任公司生產(chǎn)燒堿、聚氯乙烯樹脂等主要產(chǎn)品和二氯乙烷、液氯、鹽酸等副產(chǎn)品。目前PVC產(chǎn)能為43.5萬t/a，PPVC專用樹脂產(chǎn)能為9萬t/a。公司技術(shù)人員為了達(dá)到聚氯乙烯和燒堿等主副產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享和各工序關(guān)鍵參數(shù)的統(tǒng)一監(jiān)控，打破崗位界限，成功實現(xiàn)了不同生產(chǎn)模板的數(shù)據(jù)聯(lián)通，建立起全公司生產(chǎn)平衡體系，實現(xiàn)各項原輔料、產(chǎn)成品的產(chǎn)銷平衡監(jiān)控，且通過關(guān)鍵指標(biāo)的動態(tài)監(jiān)控實現(xiàn)實時監(jiān)測和報警提示，很大程度提高了生產(chǎn)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，節(jié)省了數(shù)據(jù)提取時間，減少了異常情況下的數(shù)據(jù)分析過程。

1 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)背景

中國的經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)進入工業(yè)智能化時期，隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷深化、生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴大以及市場競爭的不斷加劇，企業(yè)現(xiàn)代化管理也愈加復(fù)雜。近年來，三友氯堿公司在自動化方面投入加大，單體、聚氯乙烯等生產(chǎn)系統(tǒng)原有的DCS工程師站均已配套更新，導(dǎo)致原有采集輸入生產(chǎn)調(diào)度網(wǎng)中的數(shù)據(jù)無法顯示、大量新投用的技改項目的控制參數(shù)也未實現(xiàn)在生產(chǎn)調(diào)度網(wǎng)中的更新。為了打造一套精簡高效的生產(chǎn)調(diào)度體系，將電石、單體、燒堿和聚氯乙烯樹脂等各生產(chǎn)板塊的關(guān)鍵數(shù)據(jù)整合，構(gòu)建一套全流程的生產(chǎn)調(diào)度網(wǎng)，實現(xiàn)原料、化工生產(chǎn)、電力負(fù)荷、產(chǎn)品儲運等核心數(shù)據(jù)的掌控。公司技術(shù)人員通過開發(fā)全新的計算程式，將化工生產(chǎn)的投料、運行過程、產(chǎn)品出口等信息重新組網(wǎng)，整合各生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵運行參數(shù)，精簡生產(chǎn)關(guān)鍵控制點。通過調(diào)度網(wǎng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)重大危險源數(shù)據(jù)、消耗點、關(guān)鍵參數(shù)點和計量點及所有物料產(chǎn)銷平衡的全流程監(jiān)管，及時發(fā)現(xiàn)單點的異常信息，降低事故發(fā)生率。

2 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的功能

公司采用的是實時數(shù)據(jù)庫PI系統(tǒng)進行各控制系統(tǒng)模擬量、開關(guān)量等實時信息的數(shù)據(jù)采集。采用PI-Datalink進行報表制作，通過實時數(shù)據(jù)庫PI系統(tǒng)提供的客戶端工具PI-Processbook，根據(jù)用戶的需要自由組態(tài)各種中文流程圖畫面，棒圖、參數(shù)圖、趨勢圖等，實時顯示各種類型的數(shù)據(jù)、PI實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與接口機之間的通訊狀態(tài)。網(wǎng)頁發(fā)布包括重大危險源監(jiān)控報表、A級聯(lián)鎖報表、車間級工序計量報表、車間級關(guān)鍵參數(shù)報表、調(diào)車間級衡算報表、生產(chǎn)系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)等，利用PI-Processbook工具可通過流程圖、趨勢圖和數(shù)據(jù)一覽表的方式隨意查詢實時和歷史數(shù)據(jù)，對各生產(chǎn)流程進行統(tǒng)一的監(jiān)視和查詢。

2.1 重大危險源數(shù)據(jù)實時監(jiān)控及報警功能

公司堅持以先進的安全理念體系為基礎(chǔ)，以安全組織和先進的體系制度為保障，不斷落實安全主體責(zé)任制，積極推動生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)建安全保障體系，將公司的安全管理模式向科學(xué)化、先進性過度，重點對潛在的、可能發(fā)生的各種不安全問題及隱患進行分析和提前預(yù)防，優(yōu)先保證各項安全工藝、設(shè)施和設(shè)備的投入，在確保安全的前提下，追求公司利益最大化。利用數(shù)字化信息手段，將安全監(jiān)控信息錄入調(diào)度網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提升安全管理保障體系。

根據(jù)公司重大危險源分級管控要求，電石倉庫、氯乙烯儲罐和聚合釜等均屬于重大危險源管控區(qū)域。為加強聚氯乙烯生產(chǎn)系統(tǒng)重大危險源的管理，確保各項中控指標(biāo)均在安全指標(biāo)范圍內(nèi)運行，通過調(diào)度網(wǎng)實時數(shù)據(jù)庫PI系統(tǒng)對DCS數(shù)據(jù)進行采集和監(jiān)控，并與現(xiàn)場數(shù)據(jù)保持同步更新。不僅能夠?qū)Ξ惓?shù)據(jù)做出準(zhǔn)確及時的判斷并采取有效處理措施，而且還能通過調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)各項監(jiān)控指標(biāo)的歷史運行記錄，查看一段時間內(nèi)數(shù)據(jù)變化趨勢，可以通過數(shù)控累計來更快更準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問題，根據(jù)生產(chǎn)指標(biāo)歷史走向做出提前預(yù)判和正確決策，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性，嚴(yán)禁出現(xiàn)超溫、超壓、超負(fù)荷現(xiàn)象。

2.2 關(guān)鍵參數(shù)實時監(jiān)控報警及工藝連鎖管控

近年來，中國乃至世界范圍內(nèi)的眾多工業(yè)事故都與報警管理不當(dāng)有關(guān)，報警管理一直是化工行業(yè)關(guān)注的焦點。報警值設(shè)置不合理、響應(yīng)不及時、響應(yīng)方式不正確、頻繁報警對操作人員造成干擾等，均會導(dǎo)致企業(yè)發(fā)生不必要的生產(chǎn)損失，使裝置的安全性降低甚至導(dǎo)致事故發(fā)生。因此，嚴(yán)格按照化工企業(yè)報警的管理要求，確保報警系統(tǒng)在正確的時間用正確的方法為操作人員提供正確的信息，為化工企業(yè)避免、減小、防止系統(tǒng)的紊亂提供幫助，從而減少財產(chǎn)損失和環(huán)境污染，杜絕生產(chǎn)安全事故的發(fā)生。

為加強工藝報警管理，減少人為失誤，避免工藝事故的發(fā)生，公司遵循《化工企業(yè)報警管理實施指南》，對生產(chǎn)工藝中的報警實施全周期管理，包括報警理念、報警識別、詳細(xì)設(shè)計、實施、運行、監(jiān)控和評級、變更管理、審核等一系列管理活動。健全預(yù)報系統(tǒng)，梳理現(xiàn)有報警系統(tǒng)及精度，密切關(guān)注自動化、信息化技術(shù)的最新發(fā)展方向，提出新增預(yù)報系統(tǒng)計劃，引入智能調(diào)度網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)異常的預(yù)判，提前進行謀劃，減少人為因素對生產(chǎn)線的干擾，提升管理水平，保障生產(chǎn)系統(tǒng)安全運行。通過關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控模塊對全廠物料關(guān)鍵參數(shù)進行工藝控制指標(biāo)的高低限設(shè)置，可以在調(diào)度網(wǎng)上實現(xiàn)對工藝關(guān)鍵參數(shù)點的報警提示功能，同時可以通過跟蹤各項關(guān)鍵指標(biāo)歷史趨勢的查詢來掌握不同階段指標(biāo)及生產(chǎn)系統(tǒng)的運行情況，以便技術(shù)人員及時做出指標(biāo)調(diào)整，并對異常數(shù)據(jù)做出準(zhǔn)確及時的判斷，采取有效處理措施。

生產(chǎn)調(diào)度網(wǎng)聯(lián)鎖保護系統(tǒng)用于監(jiān)視生產(chǎn)系統(tǒng)或單元裝置的操作，在生產(chǎn)過程超出安全操作范圍、機械設(shè)備故障、系統(tǒng)自身故障或能源中斷時，能自動產(chǎn)生一系列預(yù)先定義的動作，使操作人員和工藝裝置處于安全狀態(tài)。保護系統(tǒng)包括生產(chǎn)過程中保證生產(chǎn)裝置安全運行、防止事故發(fā)生、避免設(shè)備故障損壞的連鎖保護系統(tǒng)；生產(chǎn)裝置中實現(xiàn)設(shè)備正常啟停、安全運轉(zhuǎn)的連鎖系統(tǒng)。通過調(diào)度系統(tǒng)聚氯乙烯聯(lián)鎖項目的監(jiān)控，做到實時監(jiān)控生產(chǎn)運行狀況，異常情況早發(fā)現(xiàn)、早處理，減少非計劃停工，避免重大設(shè)備故障及人身傷亡事故的發(fā)生，為聚氯乙烯生產(chǎn)運行提供有力保障。

2.3 全生產(chǎn)流程生產(chǎn)運行平衡數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)控

生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)和經(jīng)營管理系統(tǒng)的中間層，為實現(xiàn)全面信息化提供實時、完整、可靠的數(shù)據(jù)和應(yīng)用，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、管理信息化的融合與應(yīng)用。根據(jù)運行負(fù)荷、設(shè)備參數(shù)，給出物料平衡方程，計算結(jié)果以圖表的形式直觀體現(xiàn)，較普通DCS更直觀。實現(xiàn)不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)橫向?qū)Ρ?，減少傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)提取、錄入、人工分析的過程，提高工作效率。通過網(wǎng)頁報表的顯示，可以直觀地顯示出公司整體的生產(chǎn)和平衡狀況，生產(chǎn)管理人員可以根據(jù)聚氯乙烯產(chǎn)品的產(chǎn)量及銷量的匹配度來隨時調(diào)整生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，做到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的最優(yōu)。

公司基于調(diào)度網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)倉庫，包括原料原鹽、電石的存儲量、生產(chǎn)運行中中控指標(biāo)參數(shù)、公用工程、燃動力消耗數(shù)量等。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，通過統(tǒng)計分析工具，對數(shù)據(jù)資源進行整合分析，能提供產(chǎn)品生產(chǎn)實時運行負(fù)荷、生產(chǎn)氯平衡、產(chǎn)品質(zhì)量等級等各種分析報告，為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動提供決策信息。另外，通過調(diào)度網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)及公式計算來建立關(guān)鍵工序負(fù)荷統(tǒng)計測評體系，包括燒堿工序產(chǎn)能測評、轉(zhuǎn)化工序產(chǎn)能測評、PVC樹脂產(chǎn)能測評等。通過以上測評掌握生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵工序負(fù)荷及運行情況，利于生產(chǎn)運行及負(fù)荷的調(diào)整。通過對全生產(chǎn)工藝流程中關(guān)鍵產(chǎn)品和副產(chǎn)品的流向及存儲量等數(shù)據(jù)的計算，實現(xiàn)氯堿公司生產(chǎn)中各工序產(chǎn)能的在線實時監(jiān)控，做到對鹽水產(chǎn)量及電解負(fù)荷、鹽酸、次鈉、液氯、單體、管道氯氣、PVC產(chǎn)量等的瞬時分配。通過調(diào)度網(wǎng)的開發(fā)利用，加強了數(shù)據(jù)資源的管理，建立了生產(chǎn)負(fù)荷測評體系，可使員工更為直觀地了解公司的生產(chǎn)運行狀況。

3 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)字化實施效果

3.1 燒堿直流電耗降低

公用工程數(shù)據(jù)變化直觀地反映各用戶的不同需求量，數(shù)字化調(diào)度網(wǎng)絡(luò)可以錯峰調(diào)配公用工程的消耗用戶，減少公用工程支出成本。受疫情影響，公司生產(chǎn)降負(fù)荷運行，通過科學(xué)匹配燒堿車間各期電解負(fù)荷，充分利用二三期電解槽效率高的優(yōu)勢使其處于高負(fù)荷運行狀態(tài)，降低其他電解槽運行負(fù)荷，最大限度降低直流電耗，2021年上半年燒堿產(chǎn)量及直流電耗數(shù)據(jù)見表1。

表12021 年上半年燒堿產(chǎn)量及直流電耗數(shù)據(jù)

由表1數(shù)據(jù)得出，2021年上半年燒堿直流電耗計劃值為2 149 kW·h/t，通過合理匹配生產(chǎn)負(fù)荷，實際運行數(shù)值為2 114 kW·h/t，降低了35 kW·h/t。

3.2 副產(chǎn)蒸汽提產(chǎn)

通過數(shù)字化生產(chǎn)調(diào)度網(wǎng)的開發(fā)和使用，實現(xiàn)公司全生產(chǎn)工藝流程的監(jiān)管和對各生產(chǎn)板塊的關(guān)鍵數(shù)據(jù)整合，生產(chǎn)調(diào)度可以實現(xiàn)對全廠水電汽和原材料等資源的錯峰調(diào)整、合理匹配，以達(dá)到生產(chǎn)效益最大化。實時在線監(jiān)控?zé)龎A合成爐副產(chǎn)蒸汽量，調(diào)整熱水與蒸汽的產(chǎn)比，調(diào)峰運行，降低外網(wǎng)蒸汽的使用量，降低外網(wǎng)蒸汽消耗。2021年副產(chǎn)蒸汽數(shù)據(jù)見表2。

表22021 年副產(chǎn)蒸汽數(shù)據(jù)匯總表

2021年1-4月副產(chǎn)蒸汽的日均值為509 t，5-11月副產(chǎn)蒸汽的日均值為603t，蒸汽增長量為94t/d，全年蒸汽增長32 900 t。

3.3 產(chǎn)品質(zhì)量等級提升

公司以問題為導(dǎo)向，以需求為方向，確立了自動化調(diào)度網(wǎng)絡(luò)信息支撐的全流程閉環(huán)管理模式，即市場需求-業(yè)務(wù)調(diào)研-經(jīng)營策劃-生產(chǎn)運行-問題反饋-功能優(yōu)化的一系列閉環(huán)管理。通過加強對數(shù)據(jù)資源的管理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，為分析數(shù)據(jù)信息、利用數(shù)據(jù)價值，提升專業(yè)管理水平，支撐公司決策，推動企業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)管理，及時跟進市場變化，靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

通過數(shù)字化調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的作用，及時跟進市場變化，靈活調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。從PVC樹脂配方管理、產(chǎn)品質(zhì)量臺賬、關(guān)鍵工藝指標(biāo)等幾方面進行PVC樹脂產(chǎn)品提質(zhì)。實時監(jiān)控生產(chǎn)運行及產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)，結(jié)合實際生產(chǎn)情況及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量波動的原因并采取有效措施，減少產(chǎn)品降等品的產(chǎn)生。2021年通用樹脂及專用樹脂的優(yōu)級品率/合格品率較2020年均有所提升，樹脂優(yōu)級品率/合格品率見表3。

表32020 -2021年樹脂優(yōu)級品率/合格品率匯總%

3.4 企業(yè)安全生產(chǎn)管理升級

通過數(shù)字化調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，為保證生產(chǎn)運行穩(wěn)定、提高企業(yè)經(jīng)營質(zhì)量創(chuàng)造了良好的條件。建立了關(guān)鍵工序負(fù)荷統(tǒng)計測評、燒堿工序產(chǎn)能測評、轉(zhuǎn)化工序產(chǎn)能測評和PVC樹脂產(chǎn)能測評等，通過以上測評掌握生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵工序負(fù)荷及運行情況，排查“三超”問題，保障生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。通過實施生產(chǎn)工藝報警系統(tǒng)監(jiān)控，規(guī)范報警器的報警、記錄、處理及檢查流程，實現(xiàn)報警器規(guī)范管理；同時，建立報警器報警月分析制度，通過采取相關(guān)措施，減少誤報情況，使報警器切實起到預(yù)警作用，保障生產(chǎn)系統(tǒng)安全運行。

對全廠物料關(guān)鍵參數(shù)進行工藝控制指標(biāo)的高低限設(shè)置，可以在調(diào)度網(wǎng)上實現(xiàn)對重大危險源及工藝關(guān)鍵參數(shù)點的報警提示功能。通過對重大危險源及關(guān)鍵參數(shù)實時監(jiān)控，能夠?qū)Ξ惓?shù)據(jù)做出準(zhǔn)確的判斷并采取及時有效處理措施，以保持各工序正常運行，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性。

3.5 其他

通過調(diào)度網(wǎng)數(shù)據(jù)跟蹤顯示可以及時調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，做到生產(chǎn)冗余最優(yōu)，提高化工系統(tǒng)安全運行系數(shù)；實現(xiàn)技術(shù)管理人員直接從調(diào)度網(wǎng)平臺調(diào)取數(shù)據(jù)，減少車間技術(shù)人員的工作強度；更多的管理人員可以參與生產(chǎn)監(jiān)管，及時發(fā)現(xiàn)單點的異常信息，降低事故發(fā)生率。

4 結(jié)語

信息化水平已經(jīng)成為企業(yè)管理水平和綜合實力的重要標(biāo)志。三友氯堿公司通過推進調(diào)度網(wǎng)數(shù)字化管理，打破生產(chǎn)“黑箱”，實現(xiàn)敏捷性生產(chǎn)管理，通過生產(chǎn)可追溯、異常情況及時報警等模板來達(dá)到生產(chǎn)績效、人員績效和設(shè)備績效的準(zhǔn)確分析，保證生產(chǎn)系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。