來源:《石油與裝備》 總第020期
霍尼韋爾(Honeywell)是一家多元化高科技和制造企業(yè),在全球業(yè)務(wù)涉及甚廣;裟犴f爾過程控制部隸屬于霍尼韋爾自動化和控制解決方案部,是提供產(chǎn)品和服務(wù)解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者。過程自動化部服務(wù)于工業(yè)過程控制領(lǐng)域,包括烴加工,石油與天然氣等。
霍尼韋爾公司最早于1935年在中國開展業(yè)務(wù)。在中國的許多大城市如上海、北京、深圳都有分公司,并不斷地加強本地生產(chǎn)和工程實施能力;裟犴f爾具有豐富的中國本土項目經(jīng)驗,近年來,以其優(yōu)秀的解決方案參與了石油、煉化等諸多項目,并獲得了成功。
先進的計劃解決方案
中國石油天然氣集團公司是中國最大的油田和天然氣生產(chǎn)企業(yè),它的業(yè)務(wù)范圍非常廣泛,包括勘探、開發(fā)與生產(chǎn)原油、天然氣;煉油;運輸油氣和銷售等。作為中國最大的企業(yè)之一,中石油面臨巨大的挑戰(zhàn)。整個公司IT改進策略的一部分,就是建立中石油現(xiàn)代化的上游,下游以及石化生產(chǎn),因此中石油需要找到一個方法來提升其核心煉油能力,使其達到世界級水平。同時,需要協(xié)助提升其業(yè)務(wù)關(guān)鍵系統(tǒng)的下游煉油業(yè)務(wù),比如總部可以利用某種先進的生產(chǎn)系統(tǒng),指揮下屬的12家大的煉化企業(yè)實施生產(chǎn)計劃。
霍尼韋爾在中國一直有著良好穩(wěn)定的關(guān)系,因此中石油選擇霍尼韋爾為其提供先進計劃系統(tǒng)。RPMS(先進計劃系統(tǒng))作為霍尼韋爾先進計劃與調(diào)度套件的一部分,它可以通過制定有效的計劃、全面考慮影響工廠運行的各個因素,幫助煉油廠獲取最大的利潤。PRMS建模系統(tǒng)包括先進的建模功能(可以進行混合整數(shù)規(guī)劃)、創(chuàng)新的屬性跟蹤技術(shù)(可以進行多周期建模)、優(yōu)化的回歸屬性計算技術(shù)、投資分析以及多廠建模功能。
利用RPMS,計劃人員可以綜合考慮影響工廠運行的各種約束條件,可以利用來自各種數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù),快速準確地制定出最優(yōu)的計劃。
此項目首先在中國石油最大的煉油企業(yè)之一??年煉油能力達2000萬噸的大連石化首先實施。引進霍尼韋爾的先進計劃解決方案對中國石油整個生產(chǎn)運作都產(chǎn)生了積極、廣泛的影響。它使中國石油能夠更好地管理庫存、原材料供應(yīng)和成品分配,從而有能力為全國各地的煉化企業(yè)完善生產(chǎn)計劃。
先進的過程控制技術(shù)
隨著生產(chǎn)企業(yè)對節(jié)約成本和激烈市場競爭的考慮,大力推進先進控制與優(yōu)化技術(shù),對于提高我國石油化工企業(yè)的經(jīng)濟效益和市場競爭力具有特別重要的意義;裟犴f爾的先進過程控制技術(shù)(簡稱APS)目前在中石油大連石化等單位取得了很好的效果。該公司業(yè)務(wù)逐漸在其它煉油廠、石化工廠及總部迅速展開。中國石化旗下的齊魯石化分公司便是一個成功的項目案例。
齊魯石化分公司勝利煉油廠現(xiàn)有重要生產(chǎn)裝置四十多套,原油加工能力達1000萬噸。2004年,勝利煉油廠再次啟動實施另5套裝置的先進控制開發(fā)。經(jīng)過研究,霍尼韋爾決定采用多變量預(yù)估控制技術(shù)。
變量預(yù)估控制技術(shù)(RMPCT)是霍尼韋爾公司先進控制的核心專利技術(shù),其內(nèi)部包含了多項極具創(chuàng)新的技術(shù)和特點,具有很好的魯棒性,能夠在較小維護量的同時,實現(xiàn)其良好的控制性能。針對勝利煉油廠的實際,霍尼韋爾提出了合適的實施方案。
在項目實施中,霍尼韋爾首先解決了3種不同廠家的DCS在接口程序上的問題;其次在實施重油加氫裝置先進控制的過程中,找到了降低DCS負荷的方法;最后還解決了控制器自動調(diào)線問題、數(shù)據(jù)采集中的非法數(shù)據(jù)處理、工藝計算等諸多問題。在經(jīng)過了項目調(diào)研、功能設(shè)計、階躍測試、詳細設(shè)計、模型辨識、接口開發(fā)、系統(tǒng)試運行等階段后,5套裝置的先進控制分別于2005年7、8月正式投入運行。該技術(shù)既降低了操作人員的勞動強度,又提高了產(chǎn)品質(zhì)量的控制精度,五套裝置投用后年累計效益達3000萬元以上,一年內(nèi)收回全部投資。
助力首套百萬噸乙烯工程
年乙烯生產(chǎn)能力是一個國家經(jīng)濟實力的重要體現(xiàn)。截至2006年底,中國乙烯已經(jīng)達到967萬噸/年,但仍然有60%的乙烯需要進口。根據(jù)國家規(guī)劃,2010年國內(nèi)乙烯產(chǎn)能將達到1700?1800萬噸/年,產(chǎn)量為1450萬噸/年,乙烯自給率達到58%。中國石化鎮(zhèn)海煉化百萬噸乙烯項目就是在此背景下誕生的。該工程總投資219億元,預(yù)計2009年9月竣工,同年12月投料試車,轉(zhuǎn)入商業(yè)運營。
中國石油化工股份有限公司對該項目給予了厚望,項目的生產(chǎn)工藝裝置和相應(yīng)的公用工程及輔助設(shè)施中,裝置規(guī)模和技術(shù)水平都要求達到國際先進水平。同時,大型化、系統(tǒng)化、復(fù)雜化的煉化裝置對生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。這對于霍尼韋爾來說,無疑是一個挑戰(zhàn)。
鎮(zhèn)海煉化百萬噸乙烯工程共計26套煉油裝置及其他一些輔助設(shè)施,分4個中央控制室和23個生產(chǎn)控制室,控制點達5萬點。針對該情況,霍尼韋爾首次推出在國內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用的PKS C300控制器。
PKS C300控制器摒棄了傳統(tǒng)的PID控制,而采用先進的基于模型的預(yù)估控制算法。預(yù)估控制對模型精確性要求低,可自動修正模型,控制時間越長,模型就會越精確,控制就會越穩(wěn)定,越達到工藝的要求;裟犴f爾資深專家黃天煌表示:“對于DCS控制器的發(fā)展來說,這是一種質(zhì)的飛躍。”
他介紹說,PKS C300控制器的設(shè)計獨具匠心,它將I/O通訊卡件、以太網(wǎng)通訊卡件、冗余卡件等即成在一張卡件上,穩(wěn)定性得到很大提升。與此配套的軟件是霍尼韋爾德專有控制器操作系統(tǒng)??控制執(zhí)行環(huán)境,簡稱CEE。它與以往的操作系統(tǒng)相比,功能更豐富,更靈活、開放。此外,為此保證安全性,霍尼韋爾為PKS C300控制器配置了控制專用防火墻。就整個控制系統(tǒng)來說,采用了冗余容錯的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),它具有自診功能,所有網(wǎng)絡(luò)點都是透明的,易于維護。
在“十一五”規(guī)劃中,國家明確提出,2010年單位GDP能耗要降低到20%,主要污染物的排放量要降低10%。為此,霍尼韋爾在控制器的設(shè)計上也考慮了這方面的因素。PKS C300控制設(shè)備的散熱采用了環(huán)保型設(shè)計,在安裝時以斜45度角安裝,不僅節(jié)省空間,而且使熱干擾大大降低,節(jié)能效果明顯。
鎮(zhèn)海煉化百萬噸乙烯的產(chǎn)能將帶動1000多億元的下游產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值,對進一步優(yōu)化提升中國石化的整體競爭力,輻射帶動長江三角洲地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展等,具有十分重要的意義;裟犴f爾將為其建成后實現(xiàn)資源及原料配置的最佳化,以及煉油與乙烯的深度聯(lián)合,有效降低能耗、物耗,實現(xiàn)油氣資源的價值最大優(yōu)化而發(fā)揮重要作用。