“經(jīng)過100天的試運(yùn)行，兩套系統(tǒng)已經(jīng)能充分滿足生產(chǎn)運(yùn)行需要。裝置就像加裝了智動(dòng)駕駛功能，參數(shù)不用動(dòng)手調(diào)，會(huì)自適應(yīng)調(diào)整?！?/p>

5月22日，在中國石油西南油氣田公司天然氣凈化總廠大竹分廠，工藝技術(shù)員鄧蘇恒談起新建的實(shí)時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)（RTO）與先進(jìn)控制系統(tǒng)（APC）滿眼興奮。

轉(zhuǎn)型需要

“十四五”以來，高質(zhì)量發(fā)展成為時(shí)代主題。如何強(qiáng)化價(jià)值創(chuàng)造、推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，成為石油人的新挑戰(zhàn)。

面對(duì)考驗(yàn)，天然氣凈化總廠將目光瞄向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推進(jìn)信息技術(shù)與業(yè)務(wù)工作深度融合，讓科技賦能企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

目前，國內(nèi)天然氣凈化廠主要采用集散控制系統(tǒng)（DCS）控制調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)。雖然實(shí)現(xiàn)了部分基礎(chǔ)控制回路的自動(dòng)化，但仍以單回路和簡(jiǎn)單串級(jí)控制為主。如脫硫溶液循環(huán)量、重沸器蒸汽量、閃蒸罐液位等重要參數(shù)不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，需要操作員工隨時(shí)關(guān)注、及時(shí)干預(yù)。尤其是出現(xiàn)原料氣氣質(zhì)氣量變化、裝置波動(dòng)等異常工況時(shí)，工藝參數(shù)調(diào)整顯得手忙腳亂。

在天然氣凈化生產(chǎn)過程中，一個(gè)參數(shù)的變化可能影響整個(gè)系統(tǒng)的波動(dòng)，甚至影響生產(chǎn)安全。而DCS系統(tǒng)具有一定的滯后性，不能直接測(cè)量和計(jì)算部分生產(chǎn)運(yùn)行關(guān)鍵參數(shù)，無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)生產(chǎn)運(yùn)行趨勢(shì)，對(duì)凈化裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行的支撐能力有限，出現(xiàn)依賴操作經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行平穩(wěn)性較差、能源消耗偏高等問題。

為解決這一難題，天然氣凈化總廠全面推進(jìn)智能凈化廠建設(shè)，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為支撐、啟動(dòng)“平臺(tái)+應(yīng)用+數(shù)據(jù)”的建設(shè)模式，力爭(zhēng)為天然氣凈化生產(chǎn)過程提供最佳的運(yùn)行條件，用信息化手段攻克發(fā)展難關(guān)。

集智探索

2022年，天然氣凈化總廠專門組建技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，開始分階段在大竹分廠脫硫、硫黃回收裝置試點(diǎn)建設(shè)APC、RTO系統(tǒng)。

“兩套新系統(tǒng)建設(shè)在凈化行業(yè)都是首次，國內(nèi)外均無可參考借鑒的成功案例和經(jīng)驗(yàn)。建設(shè)初期，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)只能摸著石頭過河，嘗試以機(jī)理模型指導(dǎo)生產(chǎn)參數(shù)調(diào)整?！编囂K恒介紹說。

天然氣凈化總廠專門引進(jìn)Promax仿真模擬軟件，模擬天然氣凈化工藝全流程。該軟件數(shù)據(jù)庫較為完善，具備凈化行業(yè)常用的醇胺法脫硫、克勞斯硫黃回收等多種工藝，適用于多組分、多相變、有化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜運(yùn)行體系，并具有良好的外延性。它曾多次用于生產(chǎn)模擬計(jì)算，不僅能比較準(zhǔn)確地反映裝置生產(chǎn)全過程，而且能在線計(jì)算、預(yù)判裝置動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，為完善智能控制策略和智能控制參數(shù)提供可靠的理論依據(jù)。

在此基礎(chǔ)上，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)為裝置搭建機(jī)理模型，探索讓仿真軟件計(jì)算出符合當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)工況的最優(yōu)參數(shù)，給出關(guān)鍵生產(chǎn)運(yùn)行建議，再由操作人員手動(dòng)寫入PID控制器，指導(dǎo)裝置調(diào)整，力爭(zhēng)讓凈化裝置達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。

但是，在試點(diǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)儀表不準(zhǔn)確或者個(gè)別參數(shù)沒有儀表可供參考時(shí)，仿真軟件計(jì)算出的工藝參數(shù)與生產(chǎn)實(shí)際存在一定的偏差，無法有效指導(dǎo)裝置運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、綠色生產(chǎn)目的。

機(jī)理模型最終不能成為凈化裝置生產(chǎn)運(yùn)行的最優(yōu)解，試點(diǎn)建設(shè)一度停滯。

破題沖關(guān)

一次不成功的沖鋒，提醒攻關(guān)團(tuán)隊(duì)必須保持沉著與冷靜。在反復(fù)總結(jié)得失提煉經(jīng)驗(yàn)后，攻堅(jiān)克難的沖鋒號(hào)再次響起。

針對(duì)涉及技術(shù)領(lǐng)域廣、建設(shè)方技術(shù)水平限制、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施相對(duì)滯后等層層困難，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員積極尋求上級(jí)專業(yè)技術(shù)支持，加強(qiáng)與建設(shè)方的溝通交流，并大量查閱相關(guān)技術(shù)資料。

經(jīng)過一次次反復(fù)推敲論證，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)最終決定建立數(shù)學(xué)模型，用復(fù)雜工業(yè)過程的在線操作解決問題。數(shù)學(xué)模型與黑匣子原理類似，能自動(dòng)尋找各參數(shù)間的關(guān)聯(lián)性，計(jì)算生產(chǎn)運(yùn)行趨勢(shì)。

為保證系統(tǒng)的可靠性，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)先后梳理采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)2350條，調(diào)用關(guān)聯(lián)點(diǎn)位105個(gè)，成功搭建RTO“數(shù)據(jù)+機(jī)理”雙驅(qū)動(dòng)模型。通過大量投喂相關(guān)數(shù)據(jù)，反復(fù)與DCS參數(shù)比對(duì)、干預(yù)，最終成功馴化了數(shù)據(jù)模型，提高了處理運(yùn)行指標(biāo)與復(fù)雜工藝參數(shù)的能力。

在得到與生產(chǎn)實(shí)際相符合的輸出結(jié)果后，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)又在DCS系統(tǒng)架構(gòu)上部署RTO及APC關(guān)聯(lián)點(diǎn)位組近400個(gè)，讓系統(tǒng)在檢測(cè)到原料氣變化時(shí)能自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)前工況下生產(chǎn)裝置最優(yōu)的運(yùn)行參數(shù)，并與APC和DCS直接聯(lián)動(dòng)、反寫，讓RTO系統(tǒng)輸出結(jié)果直接控制DCS調(diào)節(jié)器，自動(dòng)調(diào)整重要生產(chǎn)工藝參數(shù)，完成控制閉環(huán)，成功實(shí)現(xiàn)了油氣生產(chǎn)領(lǐng)域凈化行業(yè)首次工藝操作由人工干預(yù)轉(zhuǎn)為模型驅(qū)動(dòng)。

“經(jīng)過3個(gè)多月的試運(yùn)行，脫硫溶液循環(huán)量降低11%，全年可節(jié)約1321噸標(biāo)煤，裝置綜合能耗下降7.7%左右?！贝笾穹謴S廠長(zhǎng)王小強(qiáng)介紹說，“同時(shí)有效降低了員工操作強(qiáng)度，關(guān)鍵參數(shù)確定經(jīng)驗(yàn)依賴有效減少，裝置運(yùn)行更加平穩(wěn)。大竹分廠的智能化水平走在了行業(yè)前列。”

復(fù)制推廣

2023年9月，習(xí)近平總書記在黑龍江考察調(diào)研期間首次提出“新質(zhì)生產(chǎn)力”，明確指出科技創(chuàng)新是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的核心要素。當(dāng)前，天然氣凈化行業(yè)正牢牢把握高質(zhì)量發(fā)展這個(gè)首要任務(wù)，因地制宜加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，力爭(zhēng)以科技創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

天然氣凈化總廠的APC、RTO系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)凈化裝置的自動(dòng)平穩(wěn)控制，提供了先進(jìn)的降本增效解決方案，提高了整個(gè)生產(chǎn)過程的管理水平，成為石油人探索推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力加快發(fā)展邁出的重要一步。

“未來，在不斷變化的市場(chǎng)需求下可以進(jìn)一步研究改進(jìn)這兩套系統(tǒng)，把新技術(shù)推廣到更多的天然氣處理裝置中，為提高油氣行業(yè)自動(dòng)化程度，減少人工干預(yù)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)改革升級(jí)帶來更多可能?！蓖跣?qiáng)認(rèn)為。

目前，天然氣凈化總廠正立足APC、RTO系統(tǒng)繼續(xù)深入探索“黑屏”操作模式，讓員工不用再緊盯參數(shù)變化曲線，而更多地去關(guān)注生產(chǎn)報(bào)警信息閉環(huán)等本質(zhì)安全事件的處置，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)凈化裝置由“智動(dòng)駕駛”向“無人駕駛”升級(jí)。

全面總結(jié)試點(diǎn)成果，天然氣凈化總廠正在為新區(qū)建設(shè)和存量工廠升級(jí)改造打造可復(fù)制樣板，為西南油氣田公司高質(zhì)量上產(chǎn)500億立方米和數(shù)字化轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)凈化力量。

責(zé)任編輯：陸曉如