化工裝置開停車曲線與重點參數監控的設計與應用

鄭芳雄，郭曉宏

（中海石油化學股份有限公司，海南東方 572600）

1 概述

中海石油化學股份有限公司海南基地擁有化肥化工大型裝置群，通過多年深入分析開停車案例發現，在生產過程監控管理中，開停車是最突出的一環，該過程是否安全可靠決定著相關裝置的安全和生產效率，利用信息技術對其進行實時跟蹤和管控具有非常重要的意義，所以開停車過程與重點參數監控既滿足了公司工藝管理提出的熱點需求，又實現了工藝管理的精細化目標。主要功能包括在裝置開停車過程中重點參數監控，以及對開停車過程中重要操作的標準化指導。

2 系統簡介與實現路徑

該系統遵循智能化工廠架構設計思路，架構圖如圖1所示，以生產數據層、生產邏輯層、生產應用層三層結構為基礎，由數據采集、后臺數據維護、開停車過程曲線、開停車進程跟蹤、開停車進程評估及開停車報警監控客戶端六個部分組成。全過程建立生產數據智能實時收集、分析、診斷、處理和應用，符合企業發展相適應的業務標準規范，保證了該系統的開放性和柔性。

圖1 系統架構圖

2.1 開停車進程控制與開停車曲線

在可視化界面實現裝置在開停車過程中分階段展示，并且在每個階段都定義了關鍵的進程參數，以定量判斷開停車所處進程，在每個進程針對溫度、壓力、流量、液位參數標準曲線利用底層實時數據層傳輸的數據通過內置算法實時運算出符合當時裝置運行的邊界條件，徹底解決了不同工況以及不同進程情況下的標準曲線的生成。

以裝置的操作規程為基礎，利用操作專家的豐富經驗以及歷史操作記錄設計簡易的信息化規則語法，在系統內核方面將裝置開停車過程控制、邏輯判斷和經驗信息化三者進行封裝并以微功能方式提供出來，利用經驗信息化使得在信息不完整情況下依舊輸出較為合理的結果，以此為內核才能讓幾種規則有效集成，操作人員只需利用線上圖形化的組態頁面即可搭建開停車進程的全過程，步驟之間都有清晰的邏輯關系實時預覽和生成標準曲線圖。

2.2 開停車重點工藝參數監控報警

開停車重點工藝參數監控由單獨客戶端組成，可以運行在主控室，也可以投放到特定顯示器上，實時監測開停車過程中重要工藝點參數的報警情況。在開停車期間過濾無關報警，只關注重要工藝參數指標的監控，并且在指標報警后，進行原因分析，利用內置的專家知識庫給現場操作人員提出相應應對措施，彌補操作人員的經驗不足，及時、高效提醒操作人員。在發生報警后，通過聲光提示現場操作人員，如果滿足發短信設置，則自動發報警信息到指定人員。短信通知采取多級報警機制，當重點工藝參數報警未能得到處置的時候，系統自動升級通知，完全符合大部分事故隱患都體現為一個漸變的過程和相關人員可能不在工位上的情況，操作或管理人員利用推送過濾的關鍵報警把事故消滅在萌芽狀態。

2.3 開停車進度跟蹤與過程評估

由于化工裝置的生產流程較為復雜而且在路徑上往往面臨多種不同的可能性，這就需要固化的配置模塊加內置邏輯判斷并輔以專家知識系統解決此問題，這些需提前在系統后臺配置定義每個模塊并做好接口功能。在開停車進度計劃配置過程中，操作人員只需根據裝置工段選擇、配置主要關鍵判斷因素和預計運行時間，系統會進行自動匹配連接成一個完整的開停車過程。

在整個進度跟蹤過程中，不僅是設計完成了實時反映進度功能，更重要的是利用此進度完整統計出此期間范圍各單元能源消耗的情況并以此動態計算出每單位時間能耗和總消耗，利用這些基礎信息可以綜合評估此次開停車的效果，如果發生異常也能記錄其不正常的現象，從而采取措施提醒處理，并且事后找出規律防止事故或異常能耗的再次發生，進度跟蹤和過程評估確保了裝置開停車在不同工況下保持最優性操作與管理，將復雜的操作簡化并提升生產過程安全。

2.4 案例模擬

利用歷史數據和系統功能的“復刻”，將歷史的開停車過程重現，通過不斷調整規則和算法因子，直接觀察開停車進程控制和開停車曲線的最佳配置參數，通過完整模擬這個過程的所有信息，讓操作人員了解導致裝置開停車異常的危害因素，以及如何進一步優化操作工序和步驟，一方面提升操作人員實戰技能的積累，使得各種隱蔽的安全事故防范于未然；另一方面也完善現有操作規程，解決傳統傳幫帶限制操作人員的固有思維，可以極大減少誤操作。

2.5 開停車評價及流程審批

考慮到傳統的開停車評價在各環節對開停車過程分析和審核流程較為冗長，導致影響開停車進度跟蹤模塊的整體應用效果。因此取而代之的，是增加“開停車評價”功能，生產技術管理人員通過在裝置開停車進度跟蹤功能頁面對全過程的查看、分析，直接錄入開車評價文本，使相關人員可以即時看到對當次開停車出現的各種問題記錄，便于下次編排開車進程和設定參數工作的改進提供有效支撐。

3 結論

本文總結分析了依托生產實時數據、開停車操作標準信息化和數學模型，在化工裝置開停車過程中實現操作導航式實時指導，其可視化動態跟蹤能夠根據裝置的安全設計約束條件及時提醒操作人員規避過程風險，而且簡易的操作規則對保證化工生產過程安全具有極其重要的意義，同時可以預見未來結合生產預測與生產能耗平衡優化等功能，對開停車中關鍵性指標做到提前預制并結合專家系統給出更加合理的操作建議，在保證設備安全的前提下，滿足生產操作與能耗最優的更高要求。