智能化在净化厂的应用及管理

黄东江，曹国军，姬学廷，赵喜平

（中国石油长庆油田公司第一采气厂，陕西靖边 718500）

1 智能化在净化厂生产管理中必要性

1.1 智能化管理的必要性

贯彻油田公司、采气一厂关于推进高质量发展和深化人事劳动分配制度改革会议精神，不断提升工厂的数字化管理水平，优化管理流程，减控外包业务规模，提高生产效率；降低劳动成本，盘活内部用工总量，提高工作效率，提升产品质量及稳定性；缩短产品生产周期，达到节能、降耗、减排的作用，降低安全风险，消除安全隐患。坚持建设与管理、应用与维护并重，坚持应用管理的统领性、整体性、可操作性，统筹各方面、各层次、各要素，集中有效资源，实现快速发展；坚持分步实施原则，突出重点、急用先建、以用促建，杜绝重复建设。

1.2 智能化在生产中的必要性

净化厂原料气及酸气系统含H2S、CO2等酸性气体，天然气输送下游用户时，需要对原料天然气中的酸性气体脱除。其原因是酸性气体腐蚀设备，导致管壁减薄，因此，在输送前，应将其脱除，使其达外输要求，其次，要将原料天然气中的水脱除，究其原因，是为防止液态的水结冰堵塞管道。同时，在脱除酸性气体作业时，气体随时泄漏的风险较大，从安全环保方面考虑，减少员工在工业场所的暴露时间，降低人员伤害风险，就是提升本质安全管理。

目前净化厂员工年龄结构整体偏大，生产任务中，人工巡检点多、覆盖面广且工作量大，占用大量人力资源，通过新技术创新管理模式，优化组织机构和队伍结构，提高劳动效率。

2 运行背景现状

2.1 设备运行管理

（1）设备全生命周期管理数字化程度不高。

（2）故障设备无法实现提前分析预警。

（3）设备管理可视化程度不高。

2.2 安全风险管控

（1）常规作业自动化程度不高。

（2）员工现场作业风险管控难度大。

2.3 员工劳动强度

（1）员工巡检工作量大。

（2）手动填报资料任务重。

2.4 节能节水管理

（1）节能节水数据采用手工填报。

（2）能耗分析计算不够精确。

3 智能化管理模式

3.1 功能

3.1.1 可视化设备建模

采用3D 建模技术，对装置进行分区域建设模块。

3.1.2 可视化设备台账管理

通过在智能化管理中建立设备台账及资产数据库并绑定，实现设备台账的可视化及模型和属性数据的互查、双向检索定位。

3.1.3 可视化巡检管理

根据巡检要求，将巡检任务从制定、级别分配、传达下发、岗点接收、操作员工执行巡回检查、形成闭环上报、分级考核等全部工作都可以远程控制从而实现巡检过程可视化、简捷化、规范化、智能化管理，使各级人员可以随便发现各级隐患。

3.2 安全风险自动化控制

净化厂天然气处理规模大、任务重，对工艺设备的连续运转、人身安全和环境保护要求较高。同时净化厂生产的特点为易燃、易爆和含有剧毒硫化氢气体的生产场所，一旦发生泄漏和爆炸事故，会造成人员伤害，后果严重。智能化技术的应用改善了工作环境，让员工远离高风险作业场所，大幅削减夜班工作频次，减轻人工作业强度。

3.3 节能节水智能化分析

“天然气净化厂能量网络系统动态管理软件”界面友好直观、操作方便快捷且软件体积较小，其不但能够快速、准确地对石油化工过程涉及的单位能耗及其占比进行综合分析，同时还可以采用“问题表格法”对整个装置中的各个换热器进行夹点温度、最小公用工程用量计算，以有效辅助换热网络的合理分析与系统节能，此软件支持变流股输入，极大拓宽了程序的使用范围。除这些以外，它在操作上还具有优化功能，比如，在天然气净化装置中，原料天然气处理是定值，按照气井组成的原料天然气含量，在脱除原料天然气中含有硫化氢水分的基础上，根据GB/T 17747.3—2011《天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算》，根据所提供的数据，可以计算出摩尔流量，由此，可以根据不同类型的胺液和醇，计算不同类原料天然气在脱硫、脱水中所需要的溶液量及其循环量，根据结果择优录用，可达到提质增效、节能降耗的目的。

3.3.1 主窗口

当单击确定按钮进入“天然气净化厂能量网络系统动态管理软件”后，新打开窗口，可以分别为多个模块组成，组成每个模块有分别的按钮，按钮可以分别设为“退出”、“能耗分析”等，每个按钮根据生产管理应用不同，其分布内容不同，按照按钮将其所有的信息需求，全部布置在内，其中，“退出”按钮可以直接关闭当前的窗口。

3.3.2 “能耗分析”子窗口

单击主窗口中的“能耗分析”按钮后，可以打开能耗分析连接窗口，计算出整个装置的实际能源消耗量、单位能耗及其占比。

3.3.3 “夹点分析”子窗口

单击主窗口中的“夹点分析”按钮后即可进入该子窗口，根据“问题表格法”来确定换热网络的夹点位置，用户输入冷、热物流的进出口温度、热容流率和最小传热温差后，软件会根据输入信息自动划分子网，确定夹点温度以及最小公用工程用量。

3.2.4 “参数优化”子窗口

单击主窗口中的“参数优化”按钮后即可进入该子窗口，在给定天然气处理气量、组分含量以及脱硫、脱水单元天然气进/出口含量（或脱硫/水率）的基础上，根据GB/T 17747.3—2011《天然气压缩因子的计算第3部分：用物性值进行计算》计算原料天然气的摩尔流量，针对MEA、DEA、DGA、DIPA、MDEA 和混合溶液等不同类型的脱硫、脱水溶液得到优化后的脱硫溶液循环量和脱水溶液循环量，并利用TEG 贫液含量（或TEG 富液含量）得到TEG 贫液中的质量流量、TEG 富液中的TEG 质量分数（或TEG 贫液中的TEG质量分数）以及TEG 富液中的质量流量。

4 盘活劳力资源，提高工作效率

4.1 智能移动作业平台应用

已完成日常巡检、专项巡检、常规作业、危险作业4个主体模块开发，其中日常巡检、专项巡检、常规作业3个模块已在我厂顺利运行，危险作业模块在11月已完成资料录入和前期测试。

目前净化厂移动智能平台各模块运行平稳，通过将安全附件专项检查、作业维护、隐患排查等岗位员工的日常操作便捷化，实现了工作任务自动定制推送、自动提醒、作业审批扫码完成、作业过程实时跟踪，工作记录自动生成，极大地缩短了员工巡检时间、减少了每日车间主任、技术人员派工时间、同时取消了每日大量作业票打印工作，提升了作业效率。

4.1.1 日常巡检模块

（1）使用情况

全厂五个车间已全部投入使用，纸质版巡检资料及六级巡检制度已取消。生产车间10：00、16：00由白班人员使用智能移动终端巡检2次，22：00、6：00由夜班人员巡检2次；保障车间设备维护及仪表维护岗人员每日巡检1次。

同时，净化厂对日常巡检表中的巡检项目进行了优化整合，将全厂1 484条巡检项目，减少至1 178条，减少了306条。

（2）使用效果

员工巡检频次由6次降至4次（取消凌晨巡检），每次巡检项目数量由1 484项减少至1 178项，全天巡检项目减少4 000多项，取消纸质版巡检表63份，巡检方式方便快捷，杜绝大量纸质版资料打印整理工作，工作效率显著提高。

4.1.2 专项巡检模块

通过优化专项巡检内容，整合专项巡检资料，将巡检项目降低至原有项目的46.7%。专项巡检定时任务派发，使不同巡检项的不同巡检时间推送程序化，避免记忆混乱。专项巡检智能化，取消了大量纸质版巡检资料打印、整理工作，提升了工作效率。

4.1.3 常规作业模块

使用效果：借助智能移动终端，员工清楚地了解当天的工作任务、工作标准及安全注意事项，扫码完成工作任务的激活与作业票审批。工作过程自动反馈，形成记录，各级管理者利用系统可轻松掌握当天的工作完成情况及存在问题。

4.1.4 危险作业模块

目前，危险作业模块在一净还未正式推行。净化厂做好前期准备工作，根据工程师已建好的危险作业模块模板，将净化厂的高危作业票内容、作业点、气体检测仪等资料提前录入移动智能平台。配合移动智能终端，对危险作业流程进行前期测试，并将测试过程中的问题汇总上报。

4.2 集中集成平台（智能信息化平台）应用

经统计全厂各运行车间需填写的报表多达58项，并且所有数据采用传统的人工填写方式。为彻底解决全厂报表繁多、人工填写报表错填、漏填、效率低等诸多问题，前期对全厂的基础资料及各类管理平台进行整合，通过开展大量数据采集、平台结构设计、报表绘制、点位核对等工作，构建了净化厂智能信息化管理平台，目前数据填报和报表自动生成模块已投运。

4.2.1 使用情况

目前净化厂集中集成平台已正式上线运行，通过信息化管理平台与自控系统Deltav 数据库交互对接，实现巡检数据、维护保养记录与信息化平台无缝对接，实现了所有报表一键生成；数据直接由中控室填写、车间审核后上报至采气一厂各部门科室，解决了各岗位员工在日常工作过程中的数据流、业务流，将所有纸质版资料电子化，实现无纸化办公。

4.2.2 使用效果

利用集中集成平台初步实现了净化厂数据、信息的共享公用，报表自动生成在减少员工工作量、提高工作效率的同时提高了报表数据的准确性，避免人为输入、统计过程中产生的失误。将数据上报工作化繁为简，剔除冗余的中间环节，并将数据统一管理，进一步提高净化厂智能化水平，降低员工工作量，解决人员紧缺问题。