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(chǎn)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(zhì)量發(fā)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(shù)字化管理水平，優(yōu)化管理流程，減控外包業(yè)務規(guī)模，提高生產(chǎn)效率；降低勞動成本，盤活內(nèi)部用工總量，提高工作效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性；縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，達到節(jié)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(tǒng)領性、整體性、可操作性，統(tǒng)籌各方面、各層次、各要素，集中有效資源，實現(xiàn)快速發(fā)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(chǎn)中的必要性

凈化廠原料氣及酸氣系統(tǒng)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(tài)的水結冰堵塞管道。同時，在脫除酸性氣體作業(yè)時，氣體隨時泄漏的風險較大，從安全環(huán)保方面考慮，減少員工在工業(yè)場所的暴露時間，降低人員傷害風險，就是提升本質(zhì)安全管理。

目前凈化廠員工年齡結構整體偏大，生產(chǎn)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(chuàng)新管理模式，優(yōu)化組織機構和隊伍結構，提高勞動效率。

2 運行背景現(xiàn)狀

2.1 設備運行管理

（1）設備全生命周期管理數(shù)字化程度不高。

（2）故障設備無法實現(xiàn)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(guī)作業(yè)自動化程度不高。

（2）員工現(xiàn)場作業(yè)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(jié)能節(jié)水管理

（1）節(jié)能節(jié)水數(shù)據(jù)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(qū)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(chǎn)數(shù)據(jù)庫并綁定，實現(xiàn)設備臺賬的可視化及模型和屬性數(shù)據(jù)的互查、雙向檢索定位。

3.1.3 可視化巡檢管理

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

3.2 安全風險自動化控制

凈化廠天然氣處理規(guī)模大、任務重，對工藝設備的連續(xù)運轉(zhuǎn)、人身安全和環(huán)境保護要求較高。同時凈化廠生產(chǎn)的特點為易燃、易爆和含有劇毒硫化氫氣體的生產(chǎn)場所，一旦發(fā)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(huán)境，讓員工遠離高風險作業(yè)場所，大幅削減夜班工作頻次，減輕人工作業(yè)強度。

3.3 節(jié)能節(jié)水智能化分析

“天然氣凈化廠能量網(wǎng)絡系統(tǒng)動態(tài)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(wǎng)絡的合理分析與系統(tǒng)節(jié)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(yōu)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(jù)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(jù)所提供的數(shù)據(jù)，可以計算出摩爾流量，由此，可以根據(jù)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(huán)量，根據(jù)結果擇優(yōu)錄用，可達到提質(zhì)增效、節(jié)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(wǎng)絡系統(tǒng)動態(tài)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(jù)生產(chǎn)管理應用不同，其分布內(nèi)容不同，按照按鈕將其所有的信息需求，全部布置在內(nèi)，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(jù)“問題表格法”來確定換熱網(wǎng)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(jù)輸入信息自動劃分子網(wǎng)，確定夾點溫度以及最小公用工程用量。

3.2.4 “參數(shù)優(yōu)化”子窗口

單擊主窗口中的“參數(shù)優(yōu)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(jù)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(yōu)化后的脫硫溶液循環(huán)量和脫水溶液循環(huán)量，并利用TEG 貧液含量（或TEG 富液含量）得到TEG 貧液中的質(zhì)量流量、TEG 富液中的TEG 質(zhì)量分數(shù)（或TEG 貧液中的TEG質(zhì)量分數(shù)）以及TEG 富液中的質(zhì)量流量。

4 盤活勞力資源，提高工作效率

4.1 智能移動作業(yè)平臺應用

已完成日常巡檢、專項巡檢、常規(guī)作業(yè)、危險作業(yè)4個主體模塊開發(fā)，其中日常巡檢、專項巡檢、常規(guī)作業(yè)3個模塊已在我廠順利運行，危險作業(yè)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(wěn)，通過將安全附件專項檢查、作業(yè)維護、隱患排查等崗位員工的日常操作便捷化，實現(xiàn)了工作任務自動定制推送、自動提醒、作業(yè)審批掃碼完成、作業(yè)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(yè)票打印工作，提升了作業(yè)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(zhì)版巡檢資料及六級巡檢制度已取消。生產(chǎn)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(yōu)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(shù)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(zhì)版巡檢表63份，巡檢方式方便快捷，杜絕大量紙質(zhì)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(yōu)化專項巡檢內(nèi)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(fā)，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(zhì)版巡檢資料打印、整理工作，提升了工作效率。

4.1.3 常規(guī)作業(yè)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(yè)票審批。工作過程自動反饋，形成記錄，各級管理者利用系統(tǒng)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(yè)模塊

目前，危險作業(yè)模塊在一凈還未正式推行。凈化廠做好前期準備工作，根據(jù)工程師已建好的危險作業(yè)模塊模板，將凈化廠的高危作業(yè)票內(nèi)容、作業(yè)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(yè)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(jīng)統(tǒng)計全廠各運行車間需填寫的報表多達58項，并且所有數(shù)據(jù)采用傳統(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tǒng)Deltav 數(shù)據(jù)庫交互對接，實現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)、維護保養(yǎng)記錄與信息化平臺無縫對接，實現(xiàn)了所有報表一鍵生成；數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)流、業(yè)務流，將所有紙質(zhì)版資料電子化，實現(xiàn)無紙化辦公。

4.2.2 使用效果

利用集中集成平臺初步實現(xiàn)了凈化廠數(shù)據(jù)、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(shù)據(jù)的準確性，避免人為輸入、統(tǒng)計過程中產(chǎn)生的失誤。將數(shù)據(jù)上報工作化繁為簡，剔除冗余的中間環(huán)節(jié)，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)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。