論天然氣組分和裝置負荷變動對化肥產量影響分析的信息化實現

[摘要] 天然氣組分變動和裝置負荷變動是影響化肥產量的兩個重要因素，本文探討通過統計分析和化學反應公式計算的方法得出準確的衡量指標，并通過信息系統實現，供財務、生產及管理部門使用。

[關鍵詞] 天然氣組分；裝置負荷；化肥；產量；信息

[中圖分類號] F270.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2013）05- 0053- 03

1 概 述

天然氣組分變動和裝置負荷變動是影響化肥產量的兩個重要因素，但是長期以來生產管理人員無法得到影響程度量化的準確衡量指標。本文以日產2 500噸尿素裝置為研究對象，探討通過統計分析和化學反應公式計算的方法得出準確的衡量指標，并通過信息系統實現，供財務、生產及管理部門使用。

2 總體實現思路

為得到天然氣組分變動和裝置負荷變動對尿素產量影響程度的量化準確指標，擬通過MES信息系統，結合DCS的現場數據和手工錄入數據，通過數學模型計算和統計分析等方法得出具體指標，并生成相關報表，供相關人員查詢使用。

影響裝置產量的因素復雜多樣，如果系統考慮各種因素的情況將無法進行有效的分析和計算，因而假設在裝置其他因素穩定的情況下，選擇天然氣組分、系統負荷的變動作為重要因素，計算對裝置產量的影響。

3 裝置負荷變動的影響

裝置負荷變動影響產量的計算公式如下：

負荷變動影響產量=系統當前負荷與標準負荷之間的差/標準負荷×標準日產量

標準日產量=年計劃 / 年有效生產天數

標準日負荷=標準日產量/設計日產量×設計負荷

其中，年計劃和有效生產天數由現場相關人員手工輸入信息系統。

4 天然氣組分變動的影響

天然氣的主要成分是甲烷（CH4），通過跟蹤甲烷成分（或者總碳）的變化來測算天然氣組分變動對產量的影響。

4.1 統計分析方法

統計分析的方法是考核裝置在一段較長的穩定運行時間里，相同的裝置負荷，不同的天然氣組分情況下裝置的產量數據，通過對這些數據的統計分析，從而得到天然氣組分變化對裝置產量影響的權重。通過這個權重，系統可以計算每天或每小時由于天然氣組分變化對產量產生的影響。

由于影響裝置的因素總是在變動中，取某個單一時間的數據難免有失偏頗，而統計分析方法通過較長時間的數據分析能夠更準確地反映天然氣組分變化和裝置產量之間的關系。

4.2 化學公式計算

化學公式計算是根據反應方程式，通過計算碳摩爾流量從而得到組分變化對產量的影響值。化學公式計算結果作為一種理論計算值，在排除其他干擾因素的情況下可以準確地得到產量變化值，因而也將這種計算方法在系統中實現，與統計分析的數據進行對比參照。

已知因素包括設計產量、設計質量負荷、設計摩爾流量及以下公式：

公式A：計算氨產量=設計產量×計算碳流量/設計摩爾流量

公式B：碳流量=質量負荷/分子量×總碳

根據公式A，可以推導出組分引起的產量變動計算公式為：

組分引起產量變動=設計產量×計算碳流量變動/設計摩爾流量

根據公式B，可以得出碳流量變動計算公式為：

碳流量變動=質量負荷×（總碳 /分子量-標準總碳/標準分子量）

其中，總碳/分子量即含碳量就是天然氣成分變動影響的因素。

由于同時參考公式A和公式B，因而我們可以得到設計時標準成分的含碳量為：

標準總碳/標準分子量=設計摩爾流量/設計質量負荷

綜上所述，最終的計算公式為：

組分引起產量變動=設計產量×質量負荷×（總碳 /分子量-設計摩爾流量/設計質量負荷）/設計摩爾流量

5 公式計算實例

下面以某裝置合成某日的數據來驗證以上公式。當日的抄表數據如下：