基于数据库模式的转油站设备能耗评价及能效对标方法研究

杨亚勋（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

引言

随着油田进入高含水时期，系统能耗升高、生产成本上升。面对能源利用水平总体不高、节能管理方式简单等问题，结合节能工作要求，开展转油站设备能耗评价及能效对标方法研究。通过建立用能评价及对标数据库，研制转油站主要能耗设备用能评价及对标系统，解决了转油站主要能耗设备节能管理问题，实现了设备的能耗评价、评价报告自动生成、历史评价结果趋势查询等功能，分析了油田转油站主要能耗设备，依据油田生产系统能耗测试和计算方法等相关国家或企业标准，给出了相应的能耗评价及分析指标。使用Net技术，运用C#语言研制完成了基于B/S模式的“转油站主要能耗设备用能评价及对标系统”开发。能耗设备对标数据可随新标准更新和维护，可以查看能耗设备历史评价数据，便于找出用能薄弱环节。该研究将在推进能源管理信息化水平，降低原油生产成本，实现油田地面工程高效、低耗、有序调整和科学管理中起到重要作用[1]。

1 能耗分析评价指标模型及数据库建立

1）机泵评价指标。机泵是能量转换设备，其消耗的是电能，给介质提供的是压力能。其能耗评价指标主要包括：泵效率、泵机组效率、单位介质处理量电耗。依据《油田生产系统节能监测规范》（GB/T 31453—2015）、《油田生产系统能耗测试和计算方法》（GB/T 33653—2017）标准，将线电压电流、进出口压力、流量、进出口管径等作为机泵监测的相应参数。同时使用其它相关标准，对机泵检测参数进行计算，得出泵效率、泵机组效率、节流损失率、输液单耗，再使用标准中的相应评价指标对所测试机泵进行评价。

2）加热炉评价指标。加热炉是油田生产中的耗能大户，其消耗燃料能，为被加热介质提供热能。油田在用加热炉主要有火筒式加热炉（含具有加热功能的合一设备）、水套式加热炉、相变式加热炉、管式加热炉等。能耗评价指标主要为正平衡效率、反平衡效率和综合效率。依照《石油工业用加热炉热工测定》（SY/T 6381—2016）、《工业锅炉热工性能试验规程》（GB/T 10180—2017）、《油田生产系统节能监测规范》（GB/T 31453—2015）、《油田生产系统能耗测试和计算方法等标准》（GB/T 33653—2017），将加热炉干气伴生气消耗量、进出口温度、排烟温度、炉体表面温度、排烟处RO2、O2、CO浓度作为加热炉监测的相应参数。正、反平衡法分别计算加热炉运行热效率后再取平均值，得到加热炉的节能评价标准[2]。

3）机泵基础数据库。机泵基础数据存放在数据库“energy”下的“MPInfo”表中，其中，额定负载有功损耗使用电动机额定功率、额定效率以及额定功率因数计算求得。需注意的是，电动机额定功率、额定效率、额定功率因数，泵的额定流量、额定量程、配用功率、额定排量类型以及系统类型将直接影响评价结果，需按实际情况认真填写录入。加热炉基础数据存放在数据库“energy”下的“HFInfo”表中，其中额定流量、介质种类将直接影响评价结果，需按实际情况认真填写录入。

4） 加热炉生产数据库。加热炉生产运行动态数据存放在数据库“energy”下的“HFTest”表中，其中排烟温度、炉体外表面温度、空气系数、正反平衡热效率为评价所需数据，由系统计算得出，评价结果计入“评价结果”字段。加热炉能耗对标数据存放在数据库“energy”下的“Standard_HF”表中[3]。

5）机泵能耗对标评价数据库。设备能耗对标数据库负责存储、维护各主要耗能设备的对标数据。对标数据通常以一个数据项作为索引，带有多个评价方向不同的数据项。为统一数据表示形式，设备能耗对标评价数据库规定以范围定义的数据索引项，取其范围下限数值存入数据库；规定测试数据大于评价数据项为合格的评价数据项取值为正，测试数据小于评价数据项为合格的评价数据项取值为负。机泵能耗对标数据分为3类，分别存放在数据库“energy”下的“Standard_MPO”、“Standard_MPWL”、“Standard_MPWW”表中。

2 能耗设备用能评价及对标系统的应用

2.1 系统登录

用户输入数据及系统输出数据的界面。基于用户所熟悉的Windows窗体的风格，以树形列表进行用户业务功能的选项操作。输入正确的用户名、密码，单击“登录”或按下“Enter”键，进入系统主页面。本系统共有2级权限：管理员、用户，管理员页面有“设备能评信息”、“设备用能评价”、“设备信息维护”、“对标数据维护”、“系统管理维护”、“注销”功能，用户页面仅有“设备能评信息”、“设备用能评价”、“注销”功能。

采用B/S模式，方便系统的维护升级，易于查询各耗能设备的基础信息、能耗测试数据及其评价结果。对标数据可维护，在能耗标准修改升级后，系统可随之进行更新，以适应新的能评标准。

2.2 数据访问与维护

数据访问层主要操作SQL SERVER数据库，对其进行增添、删除、修改、查找等，从而通过业务层为用户表示层提供服务。对数据层的操作，实现业务逻辑的处理。在该层根据具体的功能又可细分业务逻辑、功能逻辑和访问逻辑。主要按业务规则进行处理、对数据进行访问：从数据库取数据、更新数据及删除数据，执行合法性校验等工作。

对标维护是系统维护设备评价标准数据的功能。该功能需要使用管理员权限账号登陆。

对标管理可对机泵（掺水、外输）和加热炉能耗评价对标数据进行维护。以机泵为例介绍对标管理的相关操作。以管理员账号登陆系统，进入对标管理页面，选中“机泵”选项卡。点击表头“新建”按钮。

2.3 用能评价

用能评价用来对主要能耗能设备进行能耗评价（图1），是本系统的核心模块，不需要管理员权限即可使用本功能。用能评价所涵盖的对象为机泵、加热炉2个转油站主要耗能设备。登录系统，点击菜单栏“设备用能评价”，选中“加热炉”选项卡。然后选择要进行测试的加热炉，选择测试日期，选择评价方法。在“测试数据”和“介质参数”表单中填写该锅炉的测试数据，点击“操作面板”中的“评价”按钮，系统评价完设备耗能后，页面自动刷新。“评价结果”一栏会显示系统对该锅炉的评价结果，点击“操作面板”中的“记录结果”按钮，以萨北3#站掺水泵为例，将此次能耗测试评价数据记录在数据库中（图2）。

图1 转油站主要能耗设备用能评价及对标系统（用能报告）

2.4 报告导出及回查

设备评价结果可以在主页查看。登录系统，在主页面的左边栏选择“设备能评信息”，选中“历史评价结果及导出”进入评价结果查询界面。在右侧栏选择所属单位以及对应设备后，选择测试日期进入到“评价报告”页面，用户可以在线编辑设备的能耗评价报告，并可以导出到Word文档导出到本地计算机。

图2 萨北3#掺水泵用能评价报告

在“查询条件”中依次选择要绘制曲线设备的种类、设备的所属部门、设备及其绘制参数，再选择起始及终止日期，点击“查询”按钮即可得到该设备某一测试参数的历史曲线，历史曲线可绘制设备能耗测试的各参数历史数据，不需管理员权限方便找出转油站节能的薄弱环节，指导其改造升级。

3 结论及认识

1）该成果设计了相应的能耗设备基础数据库及生产运行动态数据库；依据各耗能设备的能耗分析指标，规定了对标评价数据的统一取值方法，设计了主要能耗设备能耗对标评价数据库；使用SQL Server 2008建立了主要能耗设备基础数据库、生产运行动态数据库以及能耗对标评价数据库[4]。

2）在某厂信息中心服务器上部署Web应用及数据库后，可在厂内任意一台接入内网的计算机上使用；系统管理员可新增、维护用户账号，用户数量无限制。较以往人工管理转油站内主要能耗设备用能情况，具有设备信息维护方便、对标数据管理灵活、评价结果趋势显示、自动生成检测报告等优势[5]。

3）可对厂内转油站主要用能设备（机泵、加热炉）进行用能评价，记录评价结果，生成分析报告，能够方便管理人员对主要能耗设备进行用能评价、管理评价结果，对找出其用能薄弱环节具有重要意义。管理人员能够掌握厂内主要能耗设备基础信息及评价结果趋势，全面了解厂内主要能耗设备用能状况，从而对转油站能耗薄弱环节进行专项改进，2017年以来进而为该采油厂节约节能技术改进资金100余万元[6]。

[1]颜芳.节能对标管理[J].中国能源，2007，29（11）：38-39.

[2]彭彰.浅谈企业节能管理[J].工程建设与设计，2017（22）：187-188.

[3]赵丽玲.大庆采油三厂北二十联合站能效对标工作实施方案[J].石油石化节能，2012（4）：46-49.

[4]蔡郁文.机采系统能效对标体系评价与应用[J].石油石化节能，2014（3）：48-50.

[5]陈淼鑫.注水系统的通用模型和通用算法[J].大庆石油学院学报，1998（3）：35-37.

[6]田景文，高美娟.油田注水系统的节能控制[J].计算机自动测量与控制，1998（4）：36-39.

新疆石西油田