馬志超

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305）

隨著工業(yè)集成化、網(wǎng)絡化、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。公司技術人員為了達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，且通過關鍵指標的動態(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，導致原有采集輸入生產(chǎn)調度網(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)調度網(wǎng)中的更新。為了打造一套精簡高效的生產(chǎn)調度體系，將電石、單體、燒堿和聚氯乙烯樹脂等各生產(chǎn)板塊的關鍵數(shù)據(jù)整合，構建一套全流程的生產(chǎn)調度網(wǎng)，實現(xiàn)原料、化工生產(chǎn)、電力負荷、產(chǎn)品儲運等核心數(shù)據(jù)的掌控。公司技術人員通過開發(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)關鍵運行參數(shù)，精簡生產(chǎn)關鍵控制點。通過調度網(wǎng)數(shù)據(jù)實現(xiàn)重大危險源數(shù)據(jù)、消耗點、關鍵參數(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、車間級關鍵參數(shù)報表、調車間級衡算報表、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，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任制，積極推動生產(chǎn)系統(tǒng)構建安全保障體系，將公司的安全管理模式向科學化、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防，優(yōu)先保證各項安全工藝、設施和設備的投入，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)控信息錄入調度網(wǎng)絡系統(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，確保各項中控指標均在安全指標范圍內運行，通過調度網(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。不僅能夠對異常數(shù)據(jù)做出準確及時的判斷并采取有效處理措施，而且還能通過調度系統(tǒng)內各項監(jiān)控指標的歷史運行記錄，查看一段時間內數(shù)據(jù)變化趨勢，可以通過數(shù)控累計來更快更準確發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)問題，根據(jù)生產(chǎn)指標歷史走向做出提前預判和正確決策，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性，嚴禁出現(xiàn)超溫、超壓、超負荷現(xiàn)象。

2.2 關鍵參數(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的眾多工業(yè)事故都與報警管理不當有關，報警管理一直是化工行業(yè)關注的焦點。報警值設置不合理、響應不及時、響應方式不正確、頻繁報警對操作人員造成干擾等，均會導致企業(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致事故發(fā)生。因此，嚴格按照化工企業(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、詳細設計、實施、運行、監(jiān)控和評級、變更管理、審核等一系列管理活動。健全預報系統(tǒng)，梳理現(xiàn)有報警系統(tǒng)及精度，密切關注自動化、信息化技術的最新發(fā)展方向，提出新增預報系統(tǒng)計劃，引入智能調度網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)關鍵技術指標異常的預判，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。通過關鍵參數(shù)監(jiān)控模塊對全廠物料關鍵參數(shù)進行工藝控制指標的高低限設置，可以在調度網(wǎng)上實現(xiàn)對工藝關鍵參數(shù)點的報警提示功能，同時可以通過跟蹤各項關鍵指標歷史趨勢的查詢來掌握不同階段指標及生產(chǎn)系統(tǒng)的運行情況，以便技術人員及時做出指標調整，并對異常數(shù)據(jù)做出準確及時的判斷，采取有效處理措施。

生產(chǎn)調度網(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、避免設備故障損壞的連鎖保護系統(tǒng)；生產(chǎn)裝置中實現(xiàn)設備正常啟停、安全運轉的連鎖系統(tǒng)。通過調度系統(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)和應用，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化、管理信息化的融合與應用。根據(jù)運行負荷、設備參數(shù)，給出物料平衡方程，計算結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)橫向對比，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整生產(chǎn)結構，做到產(chǎn)品結構的最優(yōu)。

公司基于調度網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術的分析系統(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，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)實時運行負荷、生產(chǎn)氯平衡、產(chǎn)品質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，通過調度網(wǎng)內部數(shù)據(jù)及公式計算來建立關鍵工序負荷統(tǒng)計測評體系，包括燒堿工序產(chǎn)能測評、轉化工序產(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)關鍵工序負荷及運行情況，利于生產(chǎn)運行及負荷的調整。通過對全生產(chǎn)工藝流程中關鍵產(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)字化調度網(wǎng)絡可以錯峰調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)降負荷運行，通過科學匹配燒堿車間各期電解負荷，充分利用二三期電解槽效率高的優(yōu)勢使其處于高負荷運行狀態(tài)，降低其他電解槽運行負荷，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)板塊的關鍵數(shù)據(jù)整合，生產(chǎn)調度可以實現(xiàn)對全廠水電汽和原材料等資源的錯峰調整、合理匹配，以達到生產(chǎn)效益最大化。實時在線監(jiān)控燒堿合成爐副產(chǎn)蒸汽量，調整熱水與蒸汽的產(chǎn)比，調峰運行，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)品質量等級提升

公司以問題為導向，以需求為方向，確立了自動化調度網(wǎng)絡信息支撐的全流程閉環(huán)管理模式，即市場需求-業(yè)務調研-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。通過數(shù)字化網(wǎng)絡管理，及時跟進市場變化，靈活調整產(chǎn)品結構。

通過數(shù)字化調度網(wǎng)絡的作用，及時跟進市場變化，靈活調整產(chǎn)品結構。從PVC樹脂配方管理、產(chǎn)品質量臺賬、關鍵工藝指標等幾方面進行PVC樹脂產(chǎn)品提質。實時監(jiān)控生產(chǎn)運行及產(chǎn)品質量指標，結合實際生產(chǎn)情況及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質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)字化調度網(wǎng)絡的應用，為保證生產(chǎn)運行穩(wěn)定、提高企業(yè)經(jīng)營質量創(chuàng)造了良好的條件。建立了關鍵工序負荷統(tǒng)計測評、燒堿工序產(chǎn)能測評、轉化工序產(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)關鍵工序負荷及運行情況，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，通過采取相關措施，減少誤報情況，使報警器切實起到預警作用，保障生產(chǎn)系統(tǒng)安全運行。

對全廠物料關鍵參數(shù)進行工藝控制指標的高低限設置，可以在調度網(wǎng)上實現(xiàn)對重大危險源及工藝關鍵參數(shù)點的報警提示功能。通過對重大危險源及關鍵參數(shù)實時監(jiān)控，能夠對異常數(shù)據(jù)做出準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

通過調度網(wǎng)數(shù)據(jù)跟蹤顯示可以及時調整產(chǎn)品結構，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)技術管理人員直接從調度網(wǎng)平臺調取數(shù)據(jù)，減少車間技術人員的工作強度；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志。三友氯堿公司通過推進調度網(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到生產(chǎn)績效、人員績效和設備績效的準確分析，保證生產(chǎn)系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。